MDT
Para que la administración regional y usuarios de otros ámbitos puedan desarrollar su actividad centrada en el adecuado control y gestión del territorio, se hace necesaria la generación de bases de referencia territoriales de calidad que permitan realizar análisis de precisión y con un nivel de escala suficiente para abordar trabajos en los que se requiera un elevado nivel de detalle. Asimismo, es imprescindible que estas bases de referencia sean comunes en todos los trabajos, de modo que la información que se genere pueda ser relacionada y permita llevar a cabo las labores de análisis que la gestión del medio ambiente requiere.
Por estos motivos, las Consejerías de Obras Públicas y Transportes, Medio Ambiente y Agricultura y Pesca de la Junta de Andalucía establecieron en 2001 un Acuerdo de Colaboración con objeto de establecer y desarrollar un Programa Regional de obtención de Bases Cartográficas de Referencia de cobertura territorial de la región andaluza: Ortofotos y Modelos Digitales del Terreno (MDT). Igualmente se han firmado Convenios de Colaboración entre la Junta de Andalucía (representada por el Instituto de Cartografía de Andalucía) y el Instituto Geográfico Nacional (Ministerio de Fomento) con objeto de abordar el Plan Nacional de Ortofotografía Aérea (PNOA) con los mismos fines y para diferentes períodos: 2004-07; 2008-09;…
Generar y mantener el Modelo Digital del Terreno (MDT) de Andalucía, que ha de servir de base cartográfica de referencia altimétrica para todos los trabajos que se acometan en la región.
Se puede describir el MDT como una malla de puntos sobre el territorio que tienen como atributo o característica la altitud respecto al nivel medio del mar (ortométrica). La densidad de esta malla está en función de la precisión que se quiera alcanzar con el MDT, dependiente del uso que se le vaya a dar al modelo: generación de ortofotografías, modelos hidrológicos, etc. A esto se le llama “paso de malla”.
Así se tiene, por ejemplo, el MDT de 10 m de resolución o paso de malla obtenido a partir del vuelo fotogramétrico 2001-02 para la generación de la ortofotografía digital de Andalucía B/N 1/5.000. La precisión necesaria para el MDT puede calcularse fácilmente a partir de la altura de vuelo y la escala de la ortofoto, teniendo en cuenta que los desplazamientos planimétricos en la misma sean aceptables a la escala de edición final.
A nivel regional, actualmente se dispone del MDT 10 m el cual se está actualizando con los proyectos de orto posteriores a 2001-02, además de integrar datos procedentes de otros MDT locales obtenidos a partir de vuelos fotogramétricos locales o sensor LIDAR. El MDT generado por el IGN dentro del marco del PNOA tiene un paso de malla de 5 m.
Ortofotografia aerea
Un modelo digital del terreno puede obtenerse a partir de un vuelo fotogramétrico o LIDAR, o bien calcularlo por interpolación a partir de cartografía ya existente y a escala adecuada de la zona (en este caso conviene que la cartografía esté disponible en formato digital ya que el trabajo de digitalización de las curvas de nivel puede ser superior al del levantamiento fotogramétrico del MDT a partir de un vuelo nuevo, además de ser una tarea tediosa).
Para el levantamiento de modelos digitales del terreno a partir de un vuelo fotogramétrico se utilizan técnicas de correlación automática de imágenes digitales y depuración interactiva de los MDTs resultantes. Ésta es la metodología utilizada en los proyectos de generación de la ortofotografía digital de Andalucía. En este caso, los pasos de generación del MDT se pueden resumir en los siguientes:
- Creación del TIN. Para ello se necesitan puntos con cotas distribuidos de forma aleatoria por el terreno y líneas de ruptura y estructura restituidas sobre los fotogramas para la obtención de la correcta geometría del DTM. Utiliza las curvas de nivel, líneas de carretera, caminos, sendas,... y líneas de vaguadas y divisorias, para la obtención de dichos puntos.
- Posicionamiento del primer punto del GRID, normalmente esquina inferior izquierda. Dato incluido en las líneas de la cabecera del fichero.
- Tamaño del paso en coordenadas X e Y. Proporciona una malla cuyo paso es de n metros tanto para la X como la Y.
- Cálculo de la coordenada Z para cada punto perteneciente al modelo. Si se utiliza la técnica del LIDAR, el LIDAR aerotransportado realiza un barrido del terreno a partir del cual se obtienen datos altimétricos del terreno que consisten en una serie de nubes de puntos con altura de elementos del territorio (terreno, edificios, infraestructuras, árboles y vegetación…). La altura obtenida para cada uno de los puntos del territorio es ortométrica (respecto a nivel medio del mar) y se calcula a partir de la altura de la trayectoria del avión sobre el nivel del mar. La cantidad de puntos es enorme y están situados tanto sobre el terreno como sobre los objetos que se encuentren sobre él, por lo que para que estos datos sean útiles es necesario clasificarlos y filtrarlos y construir el modelo a partir de los puntos clasificados. Para esto se utilizan herramientas que permiten realizar una clasificación automática de los datos y a continuación revisar y editar manualmente los resultados obtenidos. Existen diferentes algoritmos para obtener el MDT, todos basados en la selección de puntos más bajos en un entorno.
Las precisiones que se obtienen con LIDAR varían según la altitud y el ángulo de barrido, variando entre 15-30 cm la precisión altimétrica. Actualmente el LIDAR permite obtener densidades de puntos de hasta 1 punto/m2 y superiores. Por tanto, se puede construir un MDT con pasos de malla del orden del metro y precisiones decimétricas para muy diversas aplicaciones como riesgo de inundaciones, cálculos de volúmenes en minas a cielo abierto y vertederos, estudios de erosión, deslizamientos de tierras, etc.
Los resultados que se obtienen en una campaña LIDAR son diferentes a los obtenidos con fotogrametría, y se debe tener una idea clara de qué se puede obtener y de qué se necesita para escoger entre una técnica u otra. En general, en zonas con poco relieve el empleo del LIDAR suele ser preferible a la fotogrametría, o bien cuando se requiera gran densidad de puntos.
Es importante realizar un mantenimiento continuo del MDT y actualizarlo en aquellas zonas donde se hayan modificado significativamente las cotas del terreno, ya que de no corregirse estos errores los elementos lineales en una ortofoto pueden verse deformados considerablemente:
- Revisión y corrección de todas las variaciones del terreno, sobre todo grandes obras públicas como autovías, ferrocarriles,… mediante la captura de las nuevas líneas de ruptura, el conjunto de infraestructuras nuevas construidas, etc.
- Corrección de posibles errores de continuidad obtenidos al fusionar varios MDTs.
- Corrección de cotas negativas.
- Interpolación de puntos no data.
- Edición de zonas donde el DTM flota sobre el terreno o está hundido respecto a éste y no se adapta a las precisiones requeridas.
El MDT generado puede presentarse en distintos formatos digitales, siendo los más generales:
- Grid (malla en la que cada celdilla tiene asociada como atributo la altitud)
- ASCII (fichero de puntos de coordenadas X, Y, Z)
- Elementos restituidos en formato CAD
- Generación de perfiles del terreno: éstos sirven tanto para la realización de obras de ingeniería del tipo carreteras, urbanizaciones, como para las personas que van de excursión y necesitan saber el perfil del camino a seguir.
- Realización de simulaciones de avalanchas, inundaciones, erupciones: esto ayuda a predecir qué zonas tienen mayor riesgo para prever posibles desastres.
- Realización de animaciones: para realización de videos como pudiera ser el antes y después de la realización de una obra en el terreno.
- Realización de mapas de pendientes: para estudios de vegetación, riesgo de avalanchas.
- Mapas de orientación: para estudios de vegetación.