S I G
UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINA FACULTAD DE INGENIERIA AGRICOLA DEPARTAMENTO DE RECURSOS HIDRICOS (DRH)
o P
u tr
ING. MARCELO PORTUGUEZ MAURTUA Especialista en Sistema de Información Geográfica E-mail:
[email protected] Claro: 997 -309955 1 Movistar: 947.697362
S I G
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u tr
Marcelo Portuguez
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S I G
MODELO DE DATOS RASTER
Los SIG almacenan datos de forma estructurada que describen un fenómeno, construyendo con ellos un modelo, que representa en el contexto geográfico la porción de la realidad cuya información se desea analizar.
u tr
En resumen dentro del campo de los SIG, la información georreferenciada es susceptible de ser analizada mediante distintos modelos de datos:
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S I G
Modelo de datos en los SIG
o P
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S I G
¿Qué es un raster?
Se trata de un Modelo de datos en el cual las entidades geográficas son representadas usando celdas. Un raster es esencialmente como una matriz bidimensional (filas y columnas) cuyo origen se sitúa en el extremo superior izquierdo. Un raster puede tener una o más bandas de información (entiéndase Fotografía Aérea con tres bandas una por cada color visible RGB; imágenes de Satélite multiespectrales o hiperespectrales, etc.) y la mínima entidad en la que se descompone dicho raster o grilla es el píxel que permite almacenar tres tipos de variables (X o Longitud, Y o Latitud, y Z o variable que representamos mediante dicho raster).
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u tr
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S I G
Formato raster
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S I G
Fuente de origen de datos raster 1.
Imágenes escaneadas mediante escáner de sobremesa o fotogramétrico. Se trata de uno de los procesos más generalizados de conversión de información analógica o en papel a formato digital raster. Entre los datos obtenidos mediante esta técnica tenemos Modelos Digitales de Elevaciones y Ortofotografías Aéreas.
o P
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2.
S I G
Imágenes de Satélite o fotografía aérea (cámaras métricas o digitales). La teledetección se considera como la ciencia que permite obtener información acerca de la superficie terrestre sin estar en contacto con ella. Para ello se detecta y graba la energía emitida o reflejada en sensores aerotransportados para posteriormente enviarlas a centros de tratamiento específicos para su uso final dentro de las aplicaciones GIS. Este proceso conlleva la integración de varios elementos entre los que destacan: • Fuente de Energía. • Atmósfera. • El objeto que interactúa con dicha radiación. • El sensor (que puede ser elemento activo o pasivo).
o P
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3.
S I G
Rasterización de datos vectoriales. Es el proceso consiste en leer las coordenadas vectoriales que delimitan los objetos puntuales, lineales o poligonales y determinar si en cada píxel del mapa raster se sitúan o no, los objetos vectoriales. Este proceso se lleva a cabo superponiendo una maya o tesela sobre los datos vectoriales.
o P
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4.
S I G
Obtención de modelos digitales de elevaciones mediante triangulación y posterior rasterización. Este proceso se basa en la obtención de un Modelo Digital de Elevaciones siguiendo uno de los procesos más generalizados entre los técnicos GIS, así como la facilidad de acceso a los datos de origen (Curvas de Nivel), está basado en las siguientes fases principalmente: • • •
u tr
Obtención de las curvas de nivel a una equidistancia dada de una zona concreta. Triangulación de las Curvas de Nivel obteniendo así el TIN o Red Irregular Triangulada. Conversión del TIN a un modelo de datos Raster.
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5.
S I G
Datos Lidar (Light Detection and Ranging). El sistema Lidar emite pulsaciones de luz que reflejan en el terreno o cualquier objeto en altura y la pulsación de regreso se convierte de fotones a impulsos eléctricos. La resolución de los datos posicionales (x, y) puede llegar a precisiones de 1 metro en la horizontal y 15 cm en altura, y las posibilidades que brinda permiten realizar mediciones en condiciones climatológicas y de iluminación que no serían factibles mediante la recolección de fotografías aéreas, posibilitando también la obtención de un modelo digital de Superficie incluyendo elementos ambientales y antrópicos (masas forestales, lechos fluviales, edificaciones, etc.)
o P
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S I G
o P
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S I G
EXTENSION 3D ANALYSIS
Que se puede ser con el 3D Analysis?
3D Analysis provee un set de herramienta en ArcScene para analizar y visualizar datos en 3D.
o P
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S I G
Ud. Puede ver una escena de diferentes puntos de vista usando diferentes Viewer. Ud. Puede cambiar las propiedades del layer para usar sombreado o transparencia. También puede manejar las exageraciones verticales del terreno. Puede interpolar superficies raster o Triangular Redes Irregulares (TIN). Le permite interactivamente realizar consultas en un raster.
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S I G
TIN’s (Triangulated Irregular Network)
Un modelo TIN o red de triangulos irregulares, las entidades geográficas tridimensional son representadas como una red de triángulos irregulares unidos entre si mediante puntos con valores X, Y y Z.
o P
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S I G
Conversion de Raster a TIN
o P
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S I G
Z = 150 m.
u tr
Z tolerance
Z = 30 m.
La precisión vertical es el máximo numero de unidad tal que la superficie TIN puede diferenciar de las alturas de las celdas de Z = 10 m. los raster de entrada.
o P
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S I G
Funcion Cut / Fill
La función Cut/Fill resume las áreas y los volúmenes de cambio entre dos superficie, identifica las áreas y los volúmenes de la superficie que han sido modificadas por adicion o el retiro de material.
o P
u tr
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Función Line of Sight
S I G
(Línea de Observación)
o P
u tr
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S I G
Funcion Viewshed (Analisis de Visibilidad)
o P
u tr
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S I G
Creación de Nuevos Mapas a partir de MDE
Las variables directamente derivadas de cualquier mapa raster, pero especialmente del MDE (Modelo Digital de Elevaciones), que se pueden obterner con bastante facididad, son:
u tr
–Mapas de isolíneas (Contour) –Las Pendientes (Slope) –Orientación (Aspect) –Iluminación (Hillshade)
o P
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S I G
Función Slope (Mapa de Pendiente)
La función Slope (Pendiente) calcula el desnivel entre cada celda y las ocho mas próximo. La pendiente es calculada como la máxima tasa de cambio de la elevación por unidad de distancia. El mapa resultante es un tema raster en el cada celda tiene asociado un valor de pendiente. Este puede estar expresado en grado (de 0 a 90) o en porcentaje.
o P
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S I G
o P
u tr
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S I G
Función Aspect (Mapa de Orientación)
La función Aspect, permite obtener un mapa de orientaciones o exposición del área de estudio. El calculo se realiza a partir de la línea de máxima pendiente entre cada celda y las próximas.
o P
u tr
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S I G
o P
u tr
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S I G
Función Hillshade (Mapa de Iluminación)
El mapa de sombreado o iluminación, representan las zonas de luz y sombra derivadas de la incidencia de una fuente luminosa (por ejemplo, el sol) sobre el area considerada. El factor de iluminación depende del azimut o posición relativa del sol con relación a la tierra y la altura o ángulo de elevación del sol sobre el horizonte.
o P
u tr
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S I G
Función Contour
El trazado de líneas que unen puntos de igual valor es una herramienta utilizada en Geografía Física, bien sea para representar el relieve (Curva de Nivel), o la distribución espacial de otras variables como las precipitaciones (mapas de isoyetas) y las temperaturas (isotermas), entre otras.
o P
u tr
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S I G
o P
u tr
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S I G
Interpolación
La interpolación se puede definir como un procedimiento que permite calcular el valor de una variable en una posición del espacio (punto no muestral, con un valor estimado), conociendo los valores de esa variable en otras posiciones del espacio (puntos muéstrales con valores reales).
u tr
Desde un punto de vista más general, los métodos de interpolación se los clasifica en dos grandes grupos: •Métodos globales •Métodos locales determinísticos
o P
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S I G
Métodos Globales
Los métodos globales utilizan todo los datos disponibles para efectuar una estimación válida para toda la región de interés. son utilizados más bien para examinar y eliminar posibles tendencias presentes en los datos tanto más que para efectuar una interpolación. Una vez que los efectos globales han sido eliminados, los valores residuales de las variaciones globales son interpolados usando un método local
o P
u tr
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S I G
Kriging
Es metodo Geo-estadistico de interpolacion que esta basado en un modelo estadistico que incluye la autocorrelacion (relacion estadistica entre los puntos medidos) .
o P
u tr
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S I G
Métodos Locales
Los métodos locales determinísticos operan dentro de una pequeña zona alrededor de la ubicación donde se desea obtener un valor interpolado
u tr
Spline
Spline estima valores usando una función matemática que reduce al mínimo la curvatura de la superficial total, dando como resultado una superficie lisa que pasa exactamente a través de los puntos muestreados.
o P
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S I G
Inverse Distance Weighted (IDW)
El método IDW combina la idea de vecindad con la idea de un cambio gradual de las superficies con una tendencia. Se supone que el valor del atributo Z en una posición donde el valor del atributo no es conocido es un promedio de los valores de sus vecinos pero donde los vecinos más cercanos tienen más peso, importancia que los más alejados.
o P
u tr
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S I G
Algunas consideraciones en interpolación Geoestadistico
o P
u tr
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S I G
o P
u tr
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S I G
Downloading SRTM Data
El Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) obtiene datos de de elevacion a escala mundial para generar la más completa alta resolución digital de datos topográficos de la Tierra. SRTM consiste en un sistema de radar especialmente modificados que voló a bordo del transbordador espacial Endeavour durante 11 días de misión en febrero de 2000. Los datos se publican en 1 arco segundo (30 metros Resolución) para los EE.UU. y 3 arco segundos (90 metros de resolución) para el resto del mundo de 56º S – 60º N latitud
o P
u tr
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S I G
o P
u tr
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S I G
Dirección disponible para obtener datos SRTM http://srtm.csi.cgiar.org/
o P
u tr
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S I G
Click SRTM Data Search and Download e Introduzca la latitud y longitud de su elección (si se conoce)
o P
u tr
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S I G
Descargue la información seleccionada.
o P
u tr
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S I G
Codificación de DEM
o P
u tr
Marcelo Portuguez
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S I G
o P
u tr
Marcelo Portuguez
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S I G
Área geográfica, referida a una sección del río o un punto de terreno o una sección de una calle, tal que la precipitación caída dentro de ella escurra a ese punto o sección. Área de captación natural de agua de lluvia que converge escurriendo a un único punto de salida. Se compone básicamente de un conjunto de superficies vertientes a una red de drenaje formada por cursos de agua que confluyen hasta resultar en un único lecho colector.
o P
u tr
Marcelo Portuguez
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S I G
o P
u tr
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S I G
Trazo manual
u tr
Trazo automatizado (SIG)
o P
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S I G
o P
u tr
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S I G
Delimitando con Model Buider
o P
u tr
S I G
Elementos del Modelo
o P
u tr
S I G
o P
u tr
Marcelo Portuguez
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S I G
Extensión ArcHydro
Es una herramienta creada para desarrollar un sistema de manejo de los Recursos Hídricos. Fue desarrollado por la Universidad de Texas. Las principales herramientas son Procesamiento del Terreno y Procesamiento de Cuenca. Con esta herramienta podemos delimitar Cuencas Hidrográficas y determinar la red de drenaje partiendo de información topográfica.
o P
u tr
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S I G
Terrain Preprocessing utiliza al DEM para identificar la superficie de drenaje, una vez procesado se puede utilizar para la generacion de Red de Drenaje y la delimitacion de cuencas.
o P
u tr
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S I G
Esta función modifica el DEM por imposición de un elemento vectorial lineal. Esta función necesita como dato de entrada un DEM y una figura de clase lineal (rio) ambos deben de estar presente en el documento del mapa.
o P
u tr
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S I G
Esta función llena los huecos en la grilla. Si una celda es rodeada por las celdas con una elevación mas alta, el agua se atrapa en la celda y no puede fluir. Esta función Fill Sinks modifica el valor de la elevación para eliminar estos problemas.
o P
u tr
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S I G
Esta función calcula la dirección del flujo para una celda dada. Los valores en las celdas de la grilla da la dirección del flujo, indica la dirección de la pendiente mas escarpada de esa celda.
o P
u tr
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S I G
o P
u tr
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S I G
Esta funcion calcula la acumulacion del flujo en una grilla que tiene un numero acumulado de celdas contra la corriente de una celda, para cada celda que este en la grilla de entrada.
o P
u tr
Marcelo Portuguez
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S I G
Esta función calcula una grilla de la corriente que contiene un valor de “1” para todas las celdas en la celda de la acumulación del flujo de la entrada que tiene un valor mas grande que el umbral dado. El resto de las celdas en la grilla de la corriente no contiene ningún dato.
o P
u tr
Marcelo Portuguez
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S I G
Esta función crea una grilla de los segmentos de la corriente que tiene una identificación única. O un segmento puede ser un segmento principal o puede ser definido como segmentos entre dos emsambladuras del segmento. Todas las células en un segmento particular tiene el mismo código de la grilla que se especifico a ese segmento.
o P
u tr
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S I G
Esta función crea grid en cada celula que tiene un valor (grid code) indicando a cada catchment. El valor corresponde al valor transportado por el flujo de segmento que drena en la zona, definido en el segmento de la secuencia de enlace
o P
u tr
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S I G
Esta función crea una grilla de los segmentos de la corriente que tiene una identificación única. O un segmento puede ser un segmento principal o puede ser definido como segmentos entre dos emsambladuras del segmento. Todas las células en un segmento particular tiene el mismo código de la grilla que se especifico a ese segmento.
o P
u tr
Marcelo Portuguez
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S I G
Esta función convierte el Stream Link en un elemento vectorial lineal en la red de drenaje. Cada línea del nuevo elemento esta identificado con el código de cuenca que esta reside
o P
u tr
Marcelo Portuguez
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S I G
Esta función genera la agregación de captación de aguas arriba a partir de la característica de Captación de clase.
o P
u tr
Marcelo Portuguez
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S I G
Esta función permite la generación de drenaje asociados a los puntos de captación
o P
u tr
Marcelo Portuguez
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Área: A Perímetro: P Longitud mayor del río: L Ancho promedio: B=A/L Indices representativos Pendientes Curvas características
S I G
o P
u tr
Marcelo Portuguez
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S I G
Relación entre el perímetro de la cuenca y el perímetro de una circunferencia de igual área que la cuenca. La forma superficial de las cuencas hidrográficas tiene interés por el tiempo que tarda en llegar el agua desde los límites hasta la salida de la misma.
u tr
Pcuenca P P Kc = = = 0,2821 Pcírculo. A 2 πA A
Si:
o P Kc ≈ 1
Cuenca regular, más susceptible a inundaciones y crecidas
Kc > 1
Cuenca irregular, más alargada y menos susceptible a inundaciones. Marcelo Portuguez
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S I G
o P
u tr
Marcelo Portuguez
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S I G
Expresa la relación entre el ancho promedio de la cuenca y su longitud. Una cuenca con mayor F que otra es más propensa a ser cubierta por una tormenta que otra con menor F.
u tr
ancho B A F= = = 2 longitud L L
o P
Marcelo Portuguez
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S I G
Representación geométrica de la rectangular, manteniendo A, P y Kc.
cuenca
u tr
K A 1 ± Le , le = c 1,1284
o P
1,1284 1 − KC
2
en
forma
Le
Marcelo Portuguez
le
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S I G
u tr
Conociendo los lados Le y le, se calculan las distancias entre curvas de nivel:
o P
A3 A2 A1 ; L3 = ;... L1 = ; L2 = le le le
Marcelo Portuguez
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S I G
o P
u tr
Marcelo Portuguez
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70
S I G
o P
u tr
Marcelo Portuguez
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71
S I G
o P
u tr
Marcelo Portuguez
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S I G
Cociente entre longitud total de cauces de red de drenaje y superficie de cuenca: Dd = Σ L / A
u tr
[m/m2]; [Km/Km2]
o P
Marcelo Portuguez
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Del cauce: Pendiente uniforme o un solo tramo Áreas compensadas Taylor Schwarz
S I G
u tr
De la cuenca: Alvord Mocornita Rectángulo equivalente
o P
Marcelo Portuguez
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74
Km 0+000
860
Km 0+500
865
Km 1+000
870
Km 0+500
875
Km 2+000
880
Km 0+500 Km 3+000 Km 0+500 Km 4+000 Km 4+500 Km 5+000
S I G
u tr
Perfil longitudinal del río
1040 1010
o P 895 905 920 955 980
1010
∆H =
150
L=
5000
cota (msnm)
Progresiva
Cota (msnm)
980 950 920 890 860 830 800
0
2000
4000
6000
progresiva (m )
S = 0,030 Marcelo Portuguez
= 12/06/2011
3% 75
S I G
Se busca que las áreas que quedan entre la pendiente y el perfil (+ y -) sean iguales (compensadas), esto se logra haciendo que las áreas por debajo del perfil y por debajo de la pendiente sean iguales. Elevación (m.s.n.m.)
u tr
o P A2
A
Perfil del río
A1 =A2
A1
B Distancia (Km)
Marcelo Portuguez
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S I G
Pendiente de un canal de sección transversal uniforme de la misma longitud que el cauce principal y que posee la misma velocidad media o tiempo de recorrido que el cauce principal. n tramos de diferente longitud y pendiente uniformes
u tr
∑ Li S = ni =1 1 ∑ i =1 Si
o P
n
2
Marcelo Portuguez
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D S g = ∑ li A Donde:
S I G
o P
u tr
D: Desnivel entre las curvas de nivel; A: Área de la cuenca; li: longitud de la curva de nivel “i”.
Marcelo Portuguez
12/06/2011
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H Sg = Le Donde:
S I G
o P
u tr
H: Desnivel total; Le: Lado mayor del rectángulo equivalente.
Marcelo Portuguez
12/06/2011
79
S I G
Es la relación entre altitud y la superficie comprendida por encima o por debajo de dicha altitud. Nos da una idea del perfil longitudinal promedio de la cuenca.
o P
u tr
Marcelo Portuguez
12/06/2011
80
S I G
Se elabora cuadro de datos obtenidos de áreas parciales de cuenca, para elaborar curvas hipsométricas
o P
u tr
Marcelo Portuguez
12/06/2011
81
Altitud mediana
S I G
o P
u tr
Representan relación entre altitud y área acumulada por debajo o por encima de dicha altitud Marcelo Portuguez
12/06/2011
82
u tr
o P
Curvas hipsométricas características del ciclo de erosión: Curva A: fase de juventud; Curva B: fase de madurez; Curva C: fase de vejez.
S I G
Marcelo Portuguez
12/06/2011
83
S I G
Gráfico de barras de áreas parciales (%) con respecto a altitudes (msnm) que las encierran.
o P
u tr
Marcelo Portuguez
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84
u tr 1
1
2
o P
Cuencas de 4° orden
4
S I G
2
1
3
2
1
1
1
3
1
Cuenca de 3er orden
2
Marcelo Portuguez
1
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85
S I G
MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCION
o P
u tr
Marcelo Portuguez
12/06/2011
86
