Cap. 1 ARCGIS HMS.pdf

ArcGis 9.3 HEC-GeoHMS HEC-HMS 3.5

Elaborado por: Ing. Rufo Holvin Casco Arévalo.

CONTENIDO 1

INTRODUCCION................................................................................................................... 4

2

REQUISITOS DEL ORDENADOR ....................................................................................... 4

3

REQUISITOS DE LOS DATOS Y DESCRIPCION ............................................................. 4

4

FAMILIARIZACION CON ARCGIS .................................................................................... 5

5

6

4.1

CONCEPTOS GENERALES – ARCMAP .................................................................... 5

4.2

VENTANA D TRABAJO ............................................................................................... 7

4.3

HERRAMIENTAS DE DESPLAZAMIENTO .............................................................. 7

PROCEDIMIENTO PARA DETERMINAR Y ANALIZAR UNA CUENCA ..................... 8 5.1

PASOS PREVIOS ........................................................................................................... 8

5.2

DEM .............................................................................................................................. 16

5.3

ANÁLISIS DEL TERRENO......................................................................................... 17

5.4

PRIMER ENLACE HMS.............................................................................................. 23

5.5

CARACTERÍSTICAS FÍSICAS. .................................................................................. 27

5.6

PARÁMETROS HIDROLÓGICOS DE LA CUENCA. .............................................. 31

5.7

ENLACE HMS.............................................................................................................. 34

5.8

HMS .............................................................................................................................. 38

APENDICES. ........................................................................................................................ 40 6.1

UNIR DOS O MAS DEM ............................................................................................. 40

6.2

AGREGAR UN POLIGONO ....................................................................................... 42

6.3

RECORTAR UN DEM ................................................................................................. 46

6.4

IMPORTAR PUNTOS DE EXCEL A ARCGIS .......................................................... 47

6.5

AGREGAR COORDENADAS O VALORES Z A UN SHAPEFILE EN ARCGIS ... 49

6.6

CREAR UN TIN A PARTIR DE CURVAS EN AUTOCAD O PUNTOS DE EXCEL50

6.7

CREAR UN DEM A PARTIR DE CURVAS EN UN AUTOCAD ............................ 52

6.8

UNIR 2 O MAS DEM EN GLOBAL MAPPER .......................................................... 54

6.9

EXPORTAR DATOS DE ARCGIS A EXCEL ............................................................ 57

6.10

EXPORTAR A AUTOCAD ......................................................................................... 59

6.11

CALCULAR EL VOLUMEN DE UNA MONTAÑA O ELEVACIÓN EN ARCGIS 60

6.12

CALCULAR LA DISTANCIA TOPOGRÁFICA REAL EN ARCGIS ...................... 61

6.13

CONVERTIR SHAPEFILES ENTRE SI EN ARCGIS ............................................... 63

6.14

CREAR PUNTOS ALEATORIOS EN ARCGIS ......................................................... 64

6.15

CREAR UN TIN A PARTIR DE UN DEM ................................................................. 65

6.16

CREAR UN MAPA DE ISOYETAS E ISOTERMAS EN ARCGIS .......................... 65

6.17

DETERMINAR UNICAMENTE LA CUENCA.......................................................... 69

6.18

EXPORTAR A KML (GOOGLE EART) CON ARCGIS ........................................... 70

6.19

CREAR CURVAS DE NIVEL A PARTIR DE UN DEM ........................................... 70

6.20

HACER UN PLANO .................................................................................................... 74

6.21

POLIGONOS DE TIEESEN ......................................................................................... 79

6.22

CREAR LA CURVA HIPSOMETRICA ...................................................................... 86

6.23

HACER UN MAPA DE PENDIENTES ...................................................................... 89

3 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

1

INTRODUCCION

ArcMap es un software de Sistema de Información Geográfico (SIG) creado por ESRI para mapeo digital. En ArcMap uno puede visualizar y ver asociaciones en la información geográfica y modelos a diferentes escalas. ArcMap también permite la creación de mapas que llevan implícito mensajes o resultados de análisis geográficos. ArcMap puede ser utilizado para entender las relaciones existentes en información espacial geográfica, para la toma de decisiones. Finalmente, la presentación de resultados en forma profesional de mapas, gráficos, tablas, etc. hace que ArcMap puede ser utilizado para publicaciones de artículos y material científico. HEC-GeoHMS: es una extensión par ArcGIS que ha sido desarrollada como un grupo de herramientas hidrológicas geoespaciales para ingenieros e hidrológicos con una limitada experiencia en sistemas de información geográfica (SIG). El programa permite visualizar información espacial, documentos características de la cuenca, realizar análisis espaciales, delinear cuencas y ríos, construir las entradas para modelos hidrológicos y ayudar en la preparación de informes. Trabajando con HEC-GeoHMS a través de sus interfaces, menús, herramientas, en un entorno con ventanas, el usuario puede crear rápidamente entradas hidrológicas que pueden usarse directamente con HEC-HMS. HEC-GeoRAS: crea un archivo para importar a HEC-RAS datos d geometría del terreno incluyendo cauce del río, secciones transversales, etc. Posteriormente los resultados obtenidos de calados y velocidades se exportan desde HEC-RAS a ArcGIS y pueden ser procesados para obtener mapas de inundación y riesgo 2

REQUISITOS DEL ORDENADOR

Usted debe tener una computadora con los siguientes programas instalado: 1. ArcGIS 9.3 (con ArcInfo) 2. Arc Hydro Tools (versión que funciona con 9,3) 3. Hec-GEOHMS para ArcGIS 9.3 4. HEC-HMS versión 3.4 o 3.5 5. HEC-GEORAS para ArcGIS 9.3 6- HEC-RAS 3

REQUISITOS DE LOS DATOS Y DESCRIPCION

-

Se debe contar con un modelo digital de elevación (DEM) del terreno del área de estudio.

Estos se pueden descargar de: www.srtm.csi.cgiar.org www.reverb.echo.nasa.gov/reverb (necesita registrase previamente) O a partir de curvas de nivel de AutoCAD creando un TIN y posteriormente un Raster. -

Planos geodésicos para la ubicación del punto de estudio (inicio cuenca)

4 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

4 4.1

FAMILIARIZACION CON ARCGIS CONCEPTOS GENERALES – ARCMAP



Tema o temática: es un layer o capa que representa un elemento geográfico del mundo real, ejemplo: Ríos, departamentos, pozos, etc. A la combinación de todos estos temas se le llama Map Composition, es decir la composición final de una mapa.



Feature: Elementos de un Tema, los cuales pueden ser polígonos, líneas y puntos, por ejemplo: o Polígonos: Cuerpos de agua, zonas urbanas, uso del suelo, etc. o Líneas: Ríos, red vial, división política, etc. o Puntos: Pozos, centro de cabecera municipal, asentamientos, etc.



View ó Vista: Interfase gráfica de ArcMap en la cual se manipula un Mapa.



Layout: Interfase gráfica de ArcMap en la cual se crea el diseño de impresión de un mapa.



Vector: Provee ubicación exacta de objetos geográficos en la tierra. Objetos geográficos son representados como puntos, líneas, o polígonos. La posición de los objetos geográficos en la tierra es referenciada en posiciones del mapa utilizando coordenadas x, y de un sistema de coordenadas.



Raster: Consiste de un modelo de cuadricula o celdas rectangulares. La ubicación de cada celda o pixel es definida por su número de línea y columna. El valor asignado a cada celda representa un atributo del objeto geográfico que representa. Cada celda representa un área de la superficie de la tierra.



Coverage: Modelo de datos geográficos, también conocido como el modelo de datos georelacional, de ESRI introducido en 1981 con ArcInfo. Comúnmente conocido como ‘coberturas’ de ArcInfo.



Shape: formato de datos geográficos de ArcView. geográficos de líneas, puntos, y áreas (polígonos)



Geodatabase: Unidad primaria (nivel más alto) en las clases de datos geográficos. Es una colección de clases de datos, clases geográficas, objeto clases, y clases de relaciones.

Archivos ‘shape’ pueden representar objetos

a) Clases de datos: Conocida como Geographic Datasets representa tres modelos de datos geográficos: vector, raster, y triangulación. En el Geodatabase se conocen como clase geográfica (feature dataset), clase raster (raster dataset), y clase TIN (TIN dataset). i.

Clase geográfica: Conocida como Feature dataset es una colección de clases geométricas, puntos, líneas, y polígonos, que tienen el mismo sistema de coordenadas. 

Clase geométrica: Conocida como Feature class es una colección de objetos geográficos con el mismo tipo de geometría: punto, línea, o polígono.



Objeto geográfico: conocido como Feature es cualquier elemento del mundo real representado abstractamente en el mapa. 5

Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

ii.

Clase raster: Puede ser una clase simple o una serie de clases compuesta de muchas bandas con distintos espectros y valores.

iii.

Clase TIN: Contiene una serie de triángulos exactos que cubren un área con un valor de elevación (coordenada z) en cada nodo que representa algún tipo de superficie.

b) Objeto clases: Es una tabla dentro de un Geodatabase. Uno puede asociar comportamiento (behavior ) con un objeto clase. Los objetos clases mantienen información descriptiva de los objetos geográficos que representan o relacionan, pero no tienen ninguna representación geométrica en el mapa. c) Clase de relación: Conocida como Relationship class es una tabla que guarda las relaciones entre objetos geográficos de una o varias clases geométricas u objeto clases. Layer ArcSDE: Es una clase geométrica creada o registrada con ArcSDE. Un coverage o archivo shape podrían ser registrados en ArcSDE. Layers ArcSDE al ser registrados en un Geodatabase se convierten en clases geométricas dentro de una clase geográfica del Geodatabase. Layer ArcMap: Es una clase geométrica, a la cual se le asigna su propia simbología, para despliegue y edición en un mapa. Layers ArcMap solo hacen referencia a la fuente de datos que puede ser coverages, shapes, o clases geométricas de un Geodatabase.

Ejemplo de una Geodatabase.

6 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

4.2

VENTANA D TRABAJO

‘Zoom’ de layers

Add data

‘Pan’ de layers Leyenda Información de layers Modo Vista Modo Layout

4.3

Area del mapa o vista

HERRAMIENTAS DE DESPLAZAMIENTO

Son los botones que nos permiten desplazarnos dentro de la vista de un mapa. Zoom in Acercamiento a un área de un mapa haciendo una caja con el mouse. Zoom out: Alejarse de un área de un mapa haciendo una caja con el mouse. Fixed Zoom in: Acercamiento en base al centro de la vista Fixed Zoom out: Alejarse en base al centro de la vista. Pan: Mover la vista sin cambiar de escala. Full Extend: Despliega la vista en base al tema que tenga la mayor frontera. Go Back Extend: Despliega la vista anterior mostrada (si existe) Go to Next Extend: Despliega la vista próxima mostrada (si existe)

7 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

5 5.1

PROCEDIMIENTO PARA DETERMINAR Y ANALIZAR UNA CUENCA PASOS PREVIOS



Crear una carpeta donde se guardara todo los archivos que ArcGIS desarrollara para el proyecto



Crear proyecto, fijar ruta de guardar archivos en ArcGIS

-

Elegir “A new empty map” y luego “ok”

-

Guardar el proyecto ( File > Save as..)

-

Activar la barra de Arc Hydro Tools 9, Georeferencing, Editor y HEC-GeoHMS haciendo clic derecho sobre la barra de herramientas

8 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

-

Para verificar la ruta donde se guardaran los archivos ir a la barra de Arc Hydro > ApUtilities > Set Target Locations…

Seleccione cualquiera de las opciones dadas (por ejemplo DefaultConfig):

Verifique las rutas de acceso donde se guardaran los archivos de ArcGIS. 9 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco



Georeferenciación (Nicaragua: UTM WGS1984 zona norte 16).

En el layers dándole clic derecho y en propiedades > Coordinate System seleccionar:

10 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

-

Predefined > Projected Coordinate Systems > UTM > WGS1984 > WGS 1984UTM Zone 16 N



Puntos de interés (inicio de la cuenca, puntos de control sobre la cuenca, etc)

En el comando Add Data agregar el plano Geodésico en donde se encuentra el punto de interés.

NOTA: para el presente curso utilizaremos como punto de interés el puente ubicado en carretera Masaya después de la rotonda de Ticuantepe.

11 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

-

Georeferenciar el mapa:

Ubicarnos en una esquina del mapa y con el comando Add Control Points ubicarnos en la esquina del plano sobre las coordenadas UTM legibles.

Haciendo clic normal y posteriormente alejándose dando clic derecho sobre cualquier punto nos pedirá las coordenadas de dicho punto (imput X and Y):

La vista se nos moverá y para ubicarnos nuevamente en el mapa le damos clic a full extent

Hacemos el mismo paso pero con otro punto del mapa (preferiblemente el opuesto)

12 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

-

Agregar punto de interés.

En el comando ArcCatalog ubicar la ruta del proyecto

Ya estando una vez ahí, haciendo clic derecho en cualquier parte de la ventana en blanco > new > shapefile.

Darle nombre al nuevo shape, verificar que es “point (punto)” y georeferenciarlo en Edit.

13 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

Cerrar ArcCatalog Con el comando Add Data agregamos el nuevo shape a ArcMap.

Con el comando Editor > Start Editing seleccionar la capa del shape creado y ubicar el punto sobre el puente. NOTA: en la barra de Editor en es espacio Target debe estar seleccionado el shape del poligono

Seleccionar el shape “punto”

Seleccionar el lápiz

14 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

Luego con el comando Editor > Stop Editing

15 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

5.2

DEM

1-) Agregar el archivo “ASTGTM2_NxxWxxx_dem.tif”, para fines de visualización, en propiedades del ráster > Symbology > campo Stretch > Minimum-Maximum (visualización opcional). 2-) Georefenrenciar el DEM (ArcToolbox > Data Management Tools > Projections and Transformations > Raster > Project Raster)

Seleccionar el DEM

Georeferenciar

3-) Terrain preprocessing > DEM Reconditioning (opcional, si se cuenta con un tema vectorizado de ríos, este hace que los cauces sean forzados a coincidir donde el fichero de ríos nos indica )

16 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

5.3

ANÁLISIS DEL TERRENO.

1-) Arc Hydro tools > Terrain preprocessing > fill sinks Con esta herramienta se rellenan las imperfecciones existentes en la superficie del modelo digital de elevaciones, de tal forma que las celdas en depresión alcancen el nivel del terreno de alrededor, con el objetivo de poder determinar de forma adecuada la dirección del flujo.

Seleccionar el DEM

Nombre del archivo de salida

17 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

2-) Arc Hydro tools > Terrain preprocessing > flow direction Se define aquí la dirección del flujo buscando el camino descendente de una celda a otra.

Seleccionar Fil Nombre del archivo de salida “Fdr”

3-) Arc Hydro tools > Terrain preprocessing > flow accumulation Crea el raster de acumulación de flujo en cada celda. Se determina el número de celdas de aguas arriba que vierten sobre cada una de las celdas inmediatamente aguas abajo de ella.

Seleccionar Flow direction “Fdr” Nombre del archivo de salida “Fac”

18 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

4-) Arc Hydro tools > Terrain preprocessing > stream definition (definir cauces)

Seleccionar Flow accumulation “Fac” Nombre del archivo de salida “Str”

Numero de celdas por Km2 Área de subcuenca

19 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

una

5-) Arc Hydro tools > Terrain preprocessing > stream segmentation (individualizar cauces)

Seleccionar flow direction “Fdr” Seleccionar Stream definition “Str” Nombre del achivo de salida “StrLnk”

6-) Arc Hydro tools > Terrain preprocessing > catchment grid delineation

Seleccionar flow direction “Fdr” Seleccionar Stream segmentation “StrLnk” Nombre del archivo de salida“Cat”

20 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

7-) Arc Hydro tools > Terrain preprocessing > catchment polygon processing (convertir cuencas Raster a cuencas polígonos)

Seleccionar cathment “Cat”

el

Nombre del archivo de salida “Catchment”

8-) Arc Hydro tools > Terrain preprocessing > drainage line processing (convertir los cauces Raster a polilineas)

Seleccionar Stream segmentation “StrLnk” Seleccionar direction “Fdr”

flow

Nombre del archivo de salida “DrainageLine”

21 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

9-) Arc Hydro tools > Terrain preprocessing > adjoint catchment processing (calcular cuenca adjunta o acumulada, es decir la cuenca del cauce mas las cuenca de aguas arriba)

Seleccionar drainage line “DrainageLine” Seleccionar el catchment polygon “Catchment” Nombre del archivo de salida “AdjointCathment”

22 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

5.4

PRIMER ENLACE HMS.

1-) Puntos de interés 1.1-) Agregar capa de puntos extraídas de la georefenreciación inicial con los planos geodésicos o de google eart. 2-) Project Setup > Start New Project

Aceptar los nombres por defecto

Nombre del proyecto Descripción del proyecto

Ruta del proyecto

23 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

3-) seleccione agregar punto (inicio de cuenca) con el comando Add Project Points sobre el punto de inicio de la cuenca (sobre el Drainage Line teniendo)

24 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

4-) Project Setup > Generate Project

Seleccionar el DEM Seleccionar el Fill sinks “fil” Seleccionar el flow direction “Fdr” Seleccionar el flow acumulation “Fac” Seleccionar el stream “Str” Seleccionar “StrLnk”

el

stream

grid

Seleccionar el “catchment” Seleccionar el “AdjointCathment” Seleccionar “ProjectPoint” “ProjectArea”

Aceptar los nombres por defectos

25 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

y

Nos generara la cuenca automáticamente:

Y nos generara un nuevo Layers con únicamente la cuenca de estudio:

26 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

5.5

CARACTERÍSTICAS FÍSICAS.

1-) Basin Characteristics > River Lenght (esta calcula la longitud de los cauces de todas las subcuencas agregándolas a la tabla de atributos de River1.shp)

Seleccionar River1 (por defecto)

2-) Basin Characteristics > River slope (esta calcula la pendiente media de todas las subcuencas agregándolas a la tabla de atributos de River1.shp)

Seleccionar RawDEM (por defecto) Seleccionar River1 (por defecto)

Longitud de cauce de cada subcuenca

27 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

Pendiente media de cada subcuenca

3-) Basin Characteristics > Longest Flow Path (calcula la longitud mas larga de flujo, cota de aguas arriba, cota de aguas abajo, pendiente entre extremos, pendiente entre el 10% y 85% del caminos mas largo de flujo creando y agregándolas al shape LongestFlowPath.shp)

Camino más largo que recorre una gota de agua en esta subcuenca

28 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

4-) Basin Characteristics > Basin Centroid (este determina el centroide de cada subcuenca de 4 maneras distintas) -

Bounding Box: asemeja la subcuenca a un rectángulo y le asigna a la cuenca el centroide del rectángulo Elipse: asemeja la subcuenca a una elipse y le asigna a la cuenca el centroide de la elipse (funciona para menos de 2.000.000 de celdas) Camino de flujo: dibuja el camino del flujo más largo d la cuenca y asume que el centroide coincide con el punto medio de ese camino Especificado por el usuario: si los métodos anteriores no son satisfactorios, el usuario puede mover el centroide a cualquier punto dentro de la subcuenca)

Seleccionar método para determinar el centroide de cada subcuenca Seleccionar Subbasin1 por defecto Ruta de salida del archivo y nombre

Centroide

29 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

5-) Basin Characteristics > Centroid Elevation (determina la elevación del centroide)

6-) Basin Characteristics > Centroidal Longest Flow Path (calcula el camino de flujo desde el centroide, proyectando el centroide en el camino mas largo de flujo)

30 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

5.6

PARÁMETROS HIDROLÓGICOS DE LA CUENCA.

1-) Hydrologic parameters > select HMS procesess

-

Loss method: perdida, los cuales son:

      

Initial + constant SCS Soil Moisture Account Exponential Smith Parlange (current method) None

-

Baseflow method: flujo base, los cuales son:

     

Recession Monthly constant Bounder Recession Linear Reservoir (current method) None

31 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

-

Transform method: método de transformación (para la subcuenca), los cuales son:

      

Clark Modified Clark Kinematic Wave Snyder User-Specified UH (current method) None

-

Route method: método de transito de avenida.

      

Musking Cuge Musking Lag Straddle Stagger Modified Puls (current method) None

2-) Hydrologic parameters > River auto name (autonombra los cauces de cada subcuenca y los agrega a la tabla de atributos del River1)

Seleccionar River 1 (por defecto)

Autonombrado de los cauces

32 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

3-) Hydrologic parameters > Basin auto name

Seleccionar Subbasin1 (por defecto)

Autonombrado de las subcuencas

33 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

5.7

ENLACE HMS

1-) HMS > Map to HMS units (este paso convierte las características físicas de los tramos y subcuencas de unidades del mapa a unidades de HMS. La unidad dl mapa es la de los datos de ArcGis, generalmente los datos del terreno están dados en metros. El usuario tiene la opción de convertir las unidades del mapa a unidades del sistema inglés o dl Sistema Internacional – SI).

2-) HMS > Check data

34 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

OK

3-) HMS > HMS Schematic Es la representación de SIG del modelo hidrológico de la cuenca, con sus elementos y conectividades, este crea dos shape de Puntos y línea que contienen las ubicaciones de los iconos de las subcuencas (centroide de la subcuenca), salidas y uniones de cauces.

35 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

4-) HMS > Toggle legend > HMS Legend (acá se determinan los símbolos para describir los elementos hidrológicos)

36 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

5-) HMS > Add coordinates (este paso agrega coordenadas geográficas a los elementos en las tablas de atributos de HSMpoint y HSMConnect)

6-) HMS > Prepare data for model export

7-) HMS > Background shape file (el archivo de mapa de fondo captura la información de los limites de las subcuencas y cauces a un fichero de texto ASCII que puede ser leído por HMS)

8-) HMS > Basin model file

37 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

5.8

HMS

1-) Crear nuevo proyecto (File > new) 2-) File > import > Basin Model (importa el modelo)

38 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

3-) View > Background maps (agregar mapa)

Teniendo el modelo se procede a introducir los datos necesarios para correrlo en HMS.

39 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

6 6.1

APENDICES. UNIR DOS O MAS DEM

Este ejemplo muestra como unir cuatros archivos DEM, con la herramienta Mosaic To New Raster del ArcToolbox. ArcToolbox > Data Management Tools > Raster > Raster Dataset > Mosaic To New Raster

40 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

agregar los rásters (DEM)

Definir el directorio de salida Extensión del nuevo archivo (img) Georeferenciación Tipo de pixeles

41 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

6.2

AGREGAR UN POLIGONO

En el comando ArcCatalog ubicar la ruta del proyecto

Ya estando una vez ahí, haciendo clic derecho en cualquier parte de la ventana en blanco > new > shapefile.

Darle nombre al nuevo shape, verificar que es “Polygon (poligono)” y georeferenciarlo en Edit.

42 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

Cerrar ArcCatalog Con el comando Add Data agregamos el nuevo shape a ArcMap.

Con el comando Editor > Start Editing seleccionar la capa del shape creado y ubicar los puntos de interés que generaran el polígono NOTA: en la barra de Editor en es espacio Target debe estar seleccionado el shape del poligono 43 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

Seleccionar el shape “polígono”

Seleccionar el lápiz

Para terminar dar clic derecho y dar en finish Sketch.

44 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

Luego con el comando Editor > Stop Editing

45 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

6.3

RECORTAR UN DEM

Para recortar una parte de un DEM (ráster) en ArcGIS se lo puede realizar a partir de un polígono (área de interés). Dentro del ArcToolbox encontramos las herramientas Extraction de Spatial Analyst, cualquiera de ellas permite recortar un archivo ráster (extract by: attributes, circle, mask, points, polygon, rectangle, multi values to point, values to point), en este ejemplo se hace uso de la herramienta Mask, se requiere crear un polígono del área de nuestro interés. ArcToolbox > Spatial Analyst Tools > Extraction > Extract by Mask

Seleccionar el archivo DEM Seleccionar el polígono Definir el directorio y nombre del ráster

46 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

Polígono y DEM

6.4

DEM recortado

IMPORTAR PUNTOS DE EXCEL A ARCGIS

En una hoja d Excel ubicar los puntos con sus coordenadas UTM respectivas

Agregarlas con el comando “Add Data”

el archivo Excel que contiene los puntos

Una vez agregados damos clic derecho sobre la hoja de Excel y en “Display XT Data”

47 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

Escoger las coordenadas X e Y respectivas

georeferenciar

48 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

6.5

AGREGAR COORDENADAS O VALORES Z A UN SHAPEFILE EN ARCGIS

Para calcular o agregar valores Z a un shapefile (shp) en ArcGIS, primeramente es necesario contar con un modelo de elevación digital, sea un TIN o DEM. Una vez que se dispone del modelo de elevación digital, ir a la caja de herramientas ArcToolbox en la siguiente dirección. ArcToolbox > 3D Analyst Tools > Functional Surface > Add Surface Information Ahora en el cuadro de diálogo desplegado rellenar la información, en Input Feature Class seleccionar el archivo de puntos shp, en Input Surface seleccionar el modelo de elevación digital (Tin), y, en Output Property marcar Z que adicionará los valores de elevación en la tabla de atributos del shp.

49 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

6.6

CREAR UN TIN A PARTIR DE CURVAS EN AUTOCAD O PUNTOS DE EXCEL

Un TIN (Red de triangulación irregular, por sus siglas en inglés), este puede ser a partir de datos cartográficos que contengan valores de altitud o elevación (curvas de nivel preexistentes, datos grabados manualmente con un dispositivo gps, levantamientos topográficos, etc). Es necesario tener activada la extensión 3D Analyst. Se debe contar con curvas de nivel con sus elevaciones respectivas (esto se puede verificar en AutoCAD dando en propiedades y corroborando en el atributo elevation) y debe estar en formato CAD de 2007 o anteriores, también debe estar con sus coordenadas correctas UTM (si en dado caso no cuenta con las coordenadas correctas no podrá realizar correctamente la georeferenciación en ArcGIS), también el layers debe estar georeferenciado o bien puntos de Excel con su respectiva georeferenciación. 

Para curvas de nivel agregarlas en el comando add data estas estarán en formato vector lo cual deberá pasar a Shape, para pasar a shape dar clic derecho sobre el archivo agregado y en DATA>EXPORT DATA.

Luego verificar las curvas si tienen sus elevaciones abriendo la tabla de atributos debe haber una columna con “elevation”

50 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco



Para puntos de Excel, estos se agregan como se explica en 6.4 y se verifican sus elevaciones (si el Excel los trae), sino se procede con el procedimiento 6.5.

El Tin se genera a partir de los comandos (en la barra de 3D analiyst): 3d analist > Create/Modify TIN > Create TIN from features ..

Seleccionar el atributo “elevation” del shape creado a partir del CAD Seleccionar el archivo shape creado del CAD

Ubicación y nombre del archivo TIN de salida

51 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

TIN:

6.7

CREAR UN DEM A PARTIR DE CURVAS EN UN AUTOCAD

Se debe contar con un TIN el cual fue explicado en el 6.4 (con los mismos requerimientos para crear un DEM). Para crean el DEM se debe pasar TIN a raster (DEM) (en la barra de 3D analiyst): 3D analist > convert > fron tin > tin to raster

52 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

Seleccionar 1 (si selecciona otro valor multiplicara el valor de las elevaciones por el escrito)

Seleccionar el TIN creado a partir de las curvas de nivel Seleccionar el atributo “elevation” del TIN creado

Tamaño de las celdas (se recomiendan valores entre 20-50 en dependencia de las curvas de nivel)

Ubicación y nombre del archivo DEM de salida

DEM:

53 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

6.8

UNIR 2 O MAS DEM EN GLOBAL MAPPER

Open your own data file (abrir los DEM)

Tools > configure > projection > UTM

54 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

File > Export > export elevation grid format > GeoTIFF > Elevation 32bit

55 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

56 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

6.9

EXPORTAR DATOS DE ARCGIS A EXCEL

Abrir la tabla de atributos del Shape que contiene la información deseada (clic derecho sobre el chape > open attribute table)

En options seleccionar Export

57 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

Seleccionar el archivo de salida (output table)

Dar nombre al archivo de Excel y seleccionar “Text file” en Save as type.

Ya se guardó el Excel con la información en la ruta indicada.

58 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

6.10 EXPORTAR A AUTOCAD Arc ToolBox > conversión tools > to CAD > Export to CAD

Seleccionar: -las subcuencas (subbasin1) -los cauces (river1) O según el usuario necesite

Formato de CAD Ruta de salida donde se guardara el archivo

59 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

6.11 CALCULAR EL VOLUMEN DE UNA MONTAÑA O ELEVACIÓN EN ARCGIS Con la inquietud de conocer el volumen de una montaña, cerro, volcán o cualquier tipo de elevación, el principio se basaría en encontrar la diferencia de dos modelos de elevación digital, el primero con la topografía real del terreno (con montaña) y el segundo eliminando el elemento geomorfológico (sin montaña).

En esta ilustración se crea un primer TIN con información real de las curvas de nivel, el segundo TIN se lo construye eliminando las curvas de nivel del elemento geomorfológico (también colocando el mismo valor a las curvas de nivel de la montaña, con el fin de conseguir una superficie plana en el área del elemento geomorfológico), ahora solo basta con obtener la diferencia de volumen entre ambos modelos de elevación digital con la herramienta Surface Difference (TIN Difference en ArcGIS 9.x). ArcToolbox > 3D Analyst Tools > Terrain and TIN Surface > Surface Difference

El resultado se arroja en un archivo vectorial, al explorar la tabla de atributos se observa la diferencia del volumen de ambos modelos de elevación digital, en esta ilustración la montaña tiene un volumen alrededor de 900 millones de metros cúbicos.

60 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

6.12 CALCULAR LA DISTANCIA TOPOGRÁFICA REAL EN ARCGIS Un problema común que suele suceder al momento de calcular la longitud (vía o río), por lo general se realiza el cálculo de la distancia horizontal más no la topográfica que incluye valores de la pendiente.

Para corregir este error se debe interpolar el vector (shp), con un modelo de elevación digital (TIN o DEM), con el objetivo de agregar coordenadas Z al archivo vectorial, por ejemplo un río, vía, canal o incluso un polígono si se desea obtener el perímetro topográfico. Con la herramienta Interpolate Shape (Surface Length en ArcGIS 9.x), agregar en Input Surface un TIN o DEM, y en Input Feature Class el archivo vectorial. ArcToolbox > 3D Analyst Tools > Functional Surface > Interpolate Shape

61 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

De esta manera se puede calcular la longitud topográfica, en este ejemplo el campo Length corresponde la longitud horizontal, y el campo Shape Length la longitud topográfica, se puede notar que existe una diferencia de 48,22 metros en el campo Difference.

62 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

6.13 CONVERTIR SHAPEFILES ENTRE SI EN ARCGIS Convertir shapefiles tales como puntos, polilíneas o poligonos entre sí, es muy útil por ejemplo cuando queremos unir entidades tomadas a partir de puntos generados desde un dispositivo GPS de una figura que representa un perímetro, vía, camino, río, etc., así como también obtener los vértices de un polígono o polilínea. Para convertir entidades, según corresponda nuestro caso nos dirigimos desde la caja de herramientas ArcToolbox > Data Management Tools > Features. En la cual vamos a seleccionar las herramientas que permiten crear o convertir las entidades como se menciona en los siguientes párrafos.

Feature To Line, permite realizar las siguientes operaciones: -

Convertir un polígono a polilíneas. Crear un polilínea desde puntos.

63 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

Feature To Point, permite realizar las siguientes operaciones: -

Convertir un polígono a puntos. Convertir una polilínea a puntos.

Feature To Polygon, permite realizar las siguientes operaciones: -

Crear un polígono desde puntos. Convertir una polilínea a polígono.

Feature Vertices To Points, permite crear puntos por los vértices de la entidad de origen. Split Line At Vertices, permite dividir una polilínea por sus vértices. Todas estas operaciones se las puede realizar con mayor facilidad con Xtools Pro, pero están presentes en ArcGIS. 6.14 CREAR PUNTOS ALEATORIOS EN ARCGIS En ArcGIS se puede crear puntos aleatorios (random), a continuación se muestra como hacerlo. Por ejemplo tengo un polígono en el cual deseo crear parcelas de forma aleatorio para un muestreo, para ello vamos al ArcToolbox. ArcToolbox > Data Management Tools > Feature Class > Create Random Point

Dentro de esta herramienta tan solo es necesario definir el directorio nombre donde se va a guardar el nuevo archivo, en Contraining Feature Class seleccionar la capa del polígono, y en Number of Point determinar el número de puntos a crear. 64 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

6.15 CREAR UN TIN A PARTIR DE UN DEM Arc Tool Box > 3D Analyst Tolls > Conversion > From Raster > Raster to TIN

6.16 CREAR UN MAPA DE ISOYETAS E ISOTERMAS EN ARCGIS En esta entrada se muestra el procedimiento para realizar isolíneas (isoyetas, isotermas, isobaras) en ArcGIS, en base a las estaciones meteorológicas distribuidas alrededor de la Provincia de Loja. Antes de iniciar debemos conocer que las isolíneas representan en un mapa líneas, rectas o curvas, que describen la intersección de una superficie mediante la interpolación de uno o más planos horizontales, formando gradientes relativos de la variable o parámetro estimado, con el fin de interpretar gráficamente. Por ejemplo una isoyeta, isoterma e isobara representan la precipitación, temperatura y presión respectivamente en una unidad de tiempo considerada sobre una superficie. Para crear una isolínea es necesario contar con una capa de puntos de las estaciones meterológicas (mínimo tres) georreferenciada y con su respectiva proyección definida.

En caso de contar los datos dentro de una tabla de Excel con la información meteorológica, el proceso de georreferenciación se lo realiza con la herramienta Add XY Data, seguidamente exportar la tabla como shapefile (Clic derecho sobre la capa > Data > Export Data). Para realizar este procedimiento es necesario contar con la extensión Spatial Analyst, dirigirse a la caja de herramientas ArcToolbox > Spatial Analyst Tools > Interpolation.

65 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

En esta dirección contamos con un conjunto de herramientas de interpolación, de acuerdo al Centro de Recursos de ArcGIS las conceptualiza de la siguiente manera: 

IDW (Distancia Inversa ponderada), este método presupone que la variable que se representa cartográficamente disminuye su influencia a mayor distancia desde su ubicación de muestra (es el método más simple, es inversamente proporcional a la distancia).



Kriging, es un procedimiento geoestadístico avanzado que genera una superficie estimada a partir de un conjunto de puntos dispersados con valores z, usar la herramienta Kriging en forma efectiva implica una investigación interactiva del comportamiento espacial del fenómeno representado por los valores z antes de seleccionar el mejor método de estimación para generar la superficie de salida (muy empleada en suelos y geología).



Natural Neighbor, interpola una superficie de ráster a partir de puntos utilizando una técnica de vecinos naturales (útil cuando existen muchos puntos de entrada).



Spline, utiliza un método de interpolación que estima valores usando una función matemática que minimiza la curvatura general de la superficie, lo que resulta en una superficie suave que pasa exactamente por los puntos de entrada (empleada cuando cuando las superficies varían suavemente).

66 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

Una vez definido el método de interpolación (para este ejemplo Kriging, aunque Spline es recomendado en pluviometría, pero lo uso debido a la irregularidad de los datos, y, para definir mejor el comportamiento) abrir la herramienta Kriging.

En Input point features seleccionar la capa de puntos (estaciones meteorológicas), en Z value fiel el campo de la tabla que contiene los datos de las isolíneas (precipitación, temperatura, presión, etc), en Output surface raster selecionar el directorio, ahora es posible perzonalizar en las propiedades del raster. Como paso final se procede a crear las isolíneas, para ello vamos a utilizar la herramienta Contornos (la misma que se utiliza para crear curvas de nivel) que se encuentra en la caja de herramientas ArcToolbox > Spatial Analyst Tools > Surface > Contour, al ejecutarla en el cuadro de diálogo rellenamos los datos,Input raster el raster creado anteriormente (Kriging), Output polilyne features definir el directorio para salvar el shapefile y Contour interval permite fijar un intervalo de las isolíneas, esto depende de la superfice, varianza y parámetros bajo un criterio técnico. En caso de requerir polígonos vectoriales es necesario Reclasificar el raster (Spatial Analyst Tools > Reclass> Reclassify), y posteriormente transformarlo como vector (Conversion Tools > From Raster > Raster to polygon). Lo interesante de ArcGIS es que cuenta con un potente set de herramientas que nos permiten llegar a un objetivo por diversas formas.

67 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

68 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

6.17 DETERMINAR UNICAMENTE LA CUENCA Con el comando Point Delineation de “Arc Hydro Tools” ubicar el punto de inicio de la cuenca

Inicio cuenca

Aceptar los

Cuenca determinada 69 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

6.18 EXPORTAR A KML (GOOGLE EART) CON ARCGIS Hay una herramienta que permite exportar desde ArcGIS a kml de Google Earth. Partiendo desde el principio hay que cargar las capas y hacer todos los cambios que se necesiten en la simbología y guardar el fichero de mapa. También podemos cambiar el nombre del data frame ya que este será el que aparezca dentro del kml final. Así se podrían utilizar ficheros que ya estén listos para ser publicados. La herramienta viene por defecto en ArcGIS 9.3 en Arctoolbox > Conversion Tool > To Kml > Layer to KML. Se puede transformar una capa sola exportando con to layer o varias a la vez con to map. Como observación importante hay que trabajar en WGS84 para su visualización correcta en Google Earth, ya sea en el data frame o con los datos de origen. Para asegurar una buena transformación utilizar el método de rejilla que hay disponible en el IGN implementable en ArcGIS. 6.19 CREAR CURVAS DE NIVEL A PARTIR DE UN DEM En la barra de herramientas de Arc Tool Box ubicar la ruta 3D Analyst tools > Raster Surface > Contour Agregar el DEM

Ruta de salida y nombre del archivo Intervalo entre las curas (cada cuanto)

70 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

Laguna de Masaya También se puede realizar desde la barra de acceso directo 3D Analyst > Surface Analysis > Contour Agregar el DEM Intervalo entre las curas (cada cuanto)

Intervalo máximos y mínimos

Ruta de salida y nombre del archivo

Para poder visualizar las cotas de las curvas de nivel, haciendo clic derecho sobre las curvas y en porperties activaremos la etiqueta de cotas.

71 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

En Labels activamos “Label feature in the layer” y en la barra Label Field seleccionamos “CONTOUR”

72 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

73 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

6.20 HACER UN PLANO

1-) Ir a la vista de edición para imprimir (layout)

74 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

2-) poner escala

3-) insertar titulo (insert>title)

75 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

4-) insertar norte (insert>north arrow)

5-) insertar escala (insert > scale text, insert > scale bar) 6-) agregar la grilla (clic derecho sobre la imagen > properties >grids > new grid)

76 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

>measured grids > intervals, appearance

Finalizada seleccionar la grilla y en propiedades eliminar los decimales Labels > additional properties > number formats > 0

77 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

7-) agregar leyenda (insert > legend) 8-) ubicación geográfica del mapa Crear un data fram (insert>new data fram) luego activarlo dándole clic derecho encima de el en la barra de contenidos luego copiar el mapa geográfico y la cuenca en el. 9-) exportar a pdf File > export map , elegir tipo .pdf

78 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

6.21 POLIGONOS DE TIEESEN Para crear polígonos de Thiessen se necesita las coordenadas de las ubicaciones de las estaciones o medidores de precipitaciones (ya sean pluviómetros o pluviógrafos), estas deben estar en una hoja de cálculo de Excel:

Agregar dichos puntos en la barra de herramientas tools > Add XY Data

79 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

Saldrá el siguiente cuadro de dialogo:

Seleccionar la hoja de Excel que contiene las coordenadas Seleccionar los campo X e Y para las coordenadas

georeferenciar

Le falta la columna FID por lo que se procede a exportar los datos para crear el campo FID, aceptar los nombres por defectos o bien cambiárselos, verificar la ubicación en el mismo sitio de la carpeta de trabajo. Clic derecho sobre la hoja Excel > Data > Export Data 80 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

Verificar la ubicación y nombre

81 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

Columna FID Ahora se procede a crear los polígonos de Thiessen con el comando Analysis tools > Proximity > create Thiessen Polygons:

Seleccionar la capa de puntos Seleccionar nombre y ubicación del polígono de Thiessen

Clic en Enviroments

82 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

Seleccionar General Settings y en el espacio Extent seleccionar un layer de interés (puee ser cualquiera, el fin de esto es que se cree el polígono de Thiessen con una extensión total que abarque toda la cuenca)

Seleccionar General Settings

Seleccionar same as layer “X”

Dar clic en Ok en ambos cuadros de dialogo y se creara el polígono de Thiessen:

83 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

Luego se procede a hacer una intersección entre el polígono de Thiessen y la capa Subbasin1 (que es la capa de subcuencas) para determinar las áreas de influencias. Analysis tools > Overlay > Intersect

Seleccionar la capa de polígonos de Thiessen y subcuencas

Seleccionar ruta y nombre de salida

Se creara un nuevo shape en donde se debe ordenar acorde a FID_EXPORT, ya que así se logró cortar la cuenca acorde al polígono de Thiessen y acorde a las áreas se creara los pesos de estas para posterior usos.

84 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

FID de cada estación respecto a cada Poligono de Thiessen

Area de cada subcuenca en el polígono de Thiessen respectivo

85 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

6.22 CREAR LA CURVA HIPSOMETRICA Para crear una curva hipsométrica de una cuenca, se es necesario contar con el modelo de elevación digital (DEM) de la cuenca. Nos vamos al comando: Spatial analyst tools > Reclass > Reclassify

Seleccionar el DEM Dar el tipo de clasificación

Seleccionar ruta y nombre de salida

Tipos de clasificación: 

Se tienen que definir el método para clasificar:

-

Manual: se seleccionan los intervalos Equal Interval: se distribuyen en intervalos iguales Definend Interval: se definen los tamaños de intervalos Quantile: clasifica por cuantiles Natural Breaks (Jenks) Geometrical interval: clasifica en intervalos que van aumentando geométricamente Standard deviation: clasifica según la desviación estándar.

86 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

Método para clasificar

Estadísticas, acá aparecen cota máxima y cota mínima, asi como la altura promedio y la desviación estandar

Intervalos

Una vez seleccionado el método aceptar y se creara un nuevo raster:

87 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

Con el nuevo raster en donde se encuentra ya clasificado se procede a obtener las áreas con el comando: Spatial analyst tools > zonal > zonal statistic as table

Seleccionar el raster generado anteriormente Seleccionar el campo VALUE Seleccionar el DEM Seleccionar ruta y nombre de salida

Esta nos generara una nueva tabla en donde se encuentran las características de las curvas: Áreas entre curvas, cota mínima y cota máxima

88 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

Con estos valores se procede a exportarlos a Excel y hacer la curva hipsométrica. Para pasar este Raster de áreas a AutoCAD se es necesario pasar este Raster a polígono y de polígono a CAD  

Para Raster a polígono: hacemos uso del comando Conversion tools > Raster to Polygon Para polígono a CAD: hacemos uso del comando Conversion tools > To CAD > Export to CAD

6.23 HACER UN MAPA DE PENDIENTES Para poder generar un mapa de pendientes de una cuenca, se es necesario contar con el DEM de esta. Una vez teniendo este se prosigue con el comando 3D analiyst tools > raster surface > slope

Se genera el archivo “pendiente” y este se tendrá que clasificar según el criterio del diseñador o a las necesidades, a continuación se presenta la tabla de la alcaldía de Managua para clasificación de pendiente:

89 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

USO DEL SUELO Us Vegetación densa, bosques, cafetales con sombras, pastos 0.04 Malezas, arbustos, solar baldío, cultivos perennes, parques, cementerios, 0.06 campos deportivos Sin vegetación o con cultivos anuales 0.10 Zonas suburbanas (viviendas, negocios) 0.20 Casco urbano y zona industriales 0.30 – 0.50 TIPO DE SUELO Ts Permeable (terreno arenoso, ceniza volcánica, pómez) 1.00 Semipermeable (terreno arcilloso – arenoso) 1.25 Impermeable (terreno arcilloso, limoso, marga) 1.50 PENDIENTE DEL TERRENO (%) Pt 0.0 – 3.0 1.00 3.1 – 5.0 1.50 5.1 – 10.0 2.00 10.1 – 20.0 2.50 20.1 y mayores 3.00 C = Us * Ts * Pt

90 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco

Se procede a generar un archivo polígono para exportar a CAD, y si se desean las áreas se procede a

91 Elaborado por: Ingeniero Rufo Casco