Modelos de elevaciones de Andalucía

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Bases cartográficas de referencia altimétricas necesarias para la gestión del territorio

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Modelo Digital de Elevaciones (en adelante MDE)

Un Modelo Digital de Elevaciones (en adelante MDE) se puede describir como una es una representación digital que representa la distribución espacial de una variable cuantitativa y continua, en este caso la altitud respecto al nivel medio del mar (altura ortométrica). Muestra las variaciones de altitud de la superficie del suelo, es decir, las elevaciones y depresiones del terreno, proporcionando información crucial sobre la forma del relieve.

Se hacen necesarios procesos de mantenimiento que permitan disponer de estas representaciones con el nivel de actualización y/o detalle necesario para los aplicaciones ambientales en donde se utiliza (determinación de zonas inundables, riesgo de erosión,…).

La estructura para los MDE puede ser TIN (Triangulated Irregular Network), que utiliza triángulos para representar la superficie del terreno de manera más detallada en áreas con variaciones complejas de elevación, pero la estructura más común en es malla regular (retícula regular donde cada celda contiene un valor de elevación).

Algunas características referidas mallas regulares:

  • Resolución Espacial: Define el nivel de detalle del MDE, determinado por el tamaño de cada píxel o celda que compone el MDE. Una resolución más alta significa que cada celda representa una porción más pequeña de la superficie terrestre, proporcionando más detalles.
  • Exactitud posicional vertical y precisión: Una alta exactitud vertical de los píxeles junto con una alta precisión en la determinación de las mismas es esencial para aplicaciones que requieren alto detalle del relieve del terreno como pueden ser los análisis hidráulicos para determinación de zonas inundables.
  • Formato de Datos: Los MDE pueden almacenarse en diversos formatos de tipo raster (GRID, GeoTIFF, COG ó similares).

Aunque existen diferentes fuertes de información para generación de estas representaciones.

Las dos fuentes principales utilizadas para la obtención de MDE de detalle y alta exactitud posicional de Rediam han sido:

  • Los vuelos fotogramétricos (a partir de estereocorrelación y edición)
  • Más recientemente, las nubes de puntos LiDAR a partir de sensores aeroportados.

Las nubes de puntos LiDAR (ya sean a nivel regional obtenidas mediante PNOA LiDAR, o en proyectos locales) aportan mejoras sustanciales sobre las demás fuentes aportando información de detalle y de explotación directa para obtención de Modelos de Superficie, Terreno, Masas Arbóreas, Edificios y otras representaciones de interés.

Una importante fuente de información son los sensores satelitales (SAR, Syntetic Aperture Radar) que se están proporcionando Modelos de Elevaciones Globales en general con menor detalle, exactitud posicional y precisión que los aportados por otras fuentes, pero muy útiles cuando las anteriores técnicas no están disponibles o se requiere  desarrollar aplicaciones sobre ámbitos en los que se disponga de información base homogénea.

Otras fuentes utilizadas son: Levantamientos topográficos (a nivel local), estereocorrelación a partir de pares de imágenes de satélite (a nivel local) y digitalización y tratamiento de curvas de nivel de Mapas Topográficos (a nivel regional).

Ampliar imagen: Servicio WMS de MDE del Terreno (MDT)

Servicio WMS de MDE del Terreno (MDT) de resolución 2x2m a partir de la 1ª cobertura PNOA LiDAR Andalucía (2014-15) de densidad 0,5ptos/m²

La producción de Modelos Digitales de Elevaciones (MDE) en Andalucía a nivel regional se inició antes de la aparición del proyecto colaborativo PNOA Imagen y posteriormente PNOA LiDAR, mediante de desarrollo de iniciativas autonómicas con productos de características técnicas similares a otras Comunidades Autónomas.

Tras la consolidación del Plan Nacional de Ortofotografía Aérea (PNOA), los productos disponibles se han obtenido en el marco de colaboración Administración General del Estado (AGE), a través del Instituto Geográfico Nacional (IGN) y CCAA. Las especificaciones técnicas pueden consultarse en el sitio web: Plan Nacional de Ortofotografía Aérea (PNOA) - Portal del Ministerio/IGN 

Ampliar imagen: Ortofotografía vuelo 1977, Ortofotografía vuelo 2001 y Modelo Digital de Elevaciones 2001-1977

Izquierda: Ortofotofrafia vuelo 1977. Centro: Ortofotografía vuelo 2001. Derecha: Diferencia de Modelos Digitales de Elevaciones del Terreno (MDT) 2001-1977

Para poder realizar un análisis multitemporal de las elevaciones del territorio en un rango temporal más amplio, se cuenta con los Modelos Digitales de Elevaciones derivados de los proyectos fotogramétricos para la digitalización y ortorectificación de vuelos históricos regionales (Interministerial ó Iryda 1977-83, Nacional 1984-85).  

Para ello fue necesario llevar a cabo un proceso de actualización hacia atrás de un Modelo Digital de Elevaciones a partir de un vuelo de similares características (2000-01) y que fuera lo más antiguo posible. Esta actualización consistió en un proceso riguroso de revisión y edición para ajustar las elevaciones haciendo uso de los pares estereoscópicos de los mencionados vuelos.

Se obtienen exprofeso bajo necesidades específicas que no pueden ser cubiertas por los productos regionales, ya sean en lo relativo a detalle necesario (resolución, escala de los productos), fecha de necesidad (representación actual), análisis multitemporal y detección de cambios, etc.

Visualización del servicio WMS de Localización geográfica de Modelos Digitales de Elevaciones (MDE) de ámbito local:

Ampliar imagen: aplicación de Modelos Digitales de Elevaciones en dos ámbitos territoriales

Modelos Digitales de Elevaciones (terreno, superficie, altura normalizada de la vegetación y de edificios, batimetría,…) y dos ámbitos analizados en el proyecto AA-Floods, de análisis con riesgo de inundación

Los principales Modelos Digitales de Elevaciones (MDE) con los que se viene trabajando son:

  1. Modelo Digital del Terreno (MDT). Representa la superficie del terreno desnudo, sin vegetación, edificios u otras características. 
  2. Modelo Digital de Superficie (MDS). Representa la elevación de la superficie de todos los objetos presentes, incluyendo árboles, edificios y otras estructuras.

Las alturas de estos MDE están referidas al nivel medio del mar, es decir, representan cotas ortométricas. Para cualquier transformación de cotas elipsoídicas a ortométricas en los procesos de adquisición de información o generación de MDE se viene utilizando el Modelo de Geoide oficial nacional EGM08-REDNAP. Este modelo combina el geoide global EGM2008 con datos de nivelación precisos proporcionados por la Red de Nivelación de Alta Precisión (REDNAP) de España. Esto proporciona un geoide con precisión centimétrica en España, ideal para aplicaciones geodésicas, cartográficas y de ingeniería que requieren alturas ortométricas precisas. 

Por otro lado, se generan: Modelo Digital de Alturas Normalizadas (MDHN)Modelos Digitales Elevaciones Batimétricos:

Representación de la altura de los elementos sobre el suelo. Mide la distancia entre la parte superior de la vegetación (como la copa de un árbol/terraza de edificio/...) y la superficie del suelo debajo de ella. Es decir, la superficie de referencia es el terreno.

Tomando en consideración exclusivamente Vegetación ó Edificios:

  1. MDHN Vegetación. Este modelo se utiliza para analizar la estructura de la vegetación, como la altura de los árboles, la densidad de la cubierta forestal y la distribución de la biomasa vegetal.
  2. MDHN Edificios. Representa la altura de los edificios y otras estructuras construidas sobre el nivel del terreno. Este modelo se utiliza principalmente para mostrar la elevación de las estructuras por encima de la superficie terrestre, excluyendo cualquier variación en el relieve del terreno.

Modelos Digitales Elevaciones Batimétricos de los fondos marinos (y de forma puntual de algunos embalses y lechos de ríos), desarrollados en diferentes proyectos. Se trata de una representación digital tridimensional que muestra la topografía y el relieve del lecho de cuerpos de agua, como océanos, embalses, ríos, lagos y otros entornos acuáticos.

Este modelo proporciona información detallada sobre la profundidad del agua en cada punto del lecho, así como las características geomorfológicas del fondo, incluyendo depresiones, elevaciones, pendientes y estructuras subacuáticas.

Los principales productos derivados de los MDE obtenidos en Rediam son los mapas de orientaciones, pendientes, iluminaciones y sombras, curvatura e incidencia solar. 

Los MDE son utilizados en una variedad de aplicaciones, incluyendo la cartografía, la planificación urbana, la ingeniería civil, minería y gestión de recursos naturales, modelización hidrologica e hidrúlica para análisis de zonas inundables, análisis de riesgo de erosión, aplicaciones forestales, modelización de la visibilidad, entre otras.

A continuación,  un ejemplo de aplicación ambiental. Caracterización del ámbito afectado por incendio de Huesa, Quesada y Cabra de Santo Cristo (Jaén), 2015. Cartografía de masas forestales afectadas y no afectadas en base a análisis sobre productos de elevaciones obtenidos a partir de diferentes fuentes de información: MDVeg a partir de nubes de puntos LiDAR PNOA 2014-15 (previas al incedio) y MDS a partir de estereocorrelación de imágenes de satélite de alta resolución (VHR), posteriores al incendio.


Caracterización del ámbito afectado por incendio de Huesa, Quesada y Cabra de Santo Cristo (Jaén), 2015