Ya he tenido que cartografiar zanjas a partir de MDE derivados de LiDAR de 1 m de paisajes agrícolas. Sin duda, es una tarea difícil encontrar un flujo de trabajo adecuado. La capacidad de extraer con éxito una red de zanjas dependerá de una serie de factores. Por ejemplo, ¿le interesan sólo las cunetas de los caminos? Si es así, ¿están las carreteras en terraplenes (como suele ser el caso en los entornos agrícolas) y tiene un archivo vectorial de carreteras preciso (esto puede ser crítico para esta tarea)? ¿O también está interesado en las zanjas de drenaje del campo? ¿Dispone de la nube de puntos LiDAR en bruto o sólo de un MDE interpolado? Si dispone de este último, es fundamental que no aplique ningún tipo de filtro de suavizado, lo que desgraciadamente se suele hacer con los MDE de LiDAR debido a su excesiva rugosidad superficial, antes del análisis. Desgraciadamente, una zanja baja al borde de la carretera se elimina fácilmente con un filtro medio de 3 x 3 en un MDE de 1 m. Si tienes la nube de puntos LiDAR, te recomendaría interpolar la malla de tu MDE usando un esquema de interpolación de Vecino más cercano (asumiendo una alta densidad de puntos) porque, aunque esto aumentará la rugosidad de la superficie en comparación con algo como IDW, preservará mejor las zanjas.
Ahora, asumiendo que tiene un vector de carreteras y que sólo está interesado en las cunetas de la carretera, este es un flujo de trabajo que podría utilizar:
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Realiza un filtro de elevación por diferencia de la media. En el SIG de código abierto Herramientas de análisis geoespacial de caja blanca que utilicé para esta tarea, hay literalmente una herramienta llamada 'Diferencia de la Elevación Media' (DFME) que es ideal para este flujo de trabajo. Sin embargo, si por alguna razón no puede utilizar Whitebox, entonces realice un filtro medio tradicional (filtro de caja) y reste el resultado del MDE original (también se puede utilizar un filtro "de paso alto"). Puede que tenga que experimentar con el tamaño del filtro, que dependerá de la anchura de las características de sus zanjas, pero debería ser ligeramente más ancho que las zanjas. Para mis datos, fijé el parámetro "Search Neighbourhood Size" de la herramienta DFME en 5 celdas, lo que crearía un filtro de 11 x 11.
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Tendrá que umbralizar el ráster DFME para extraer todas las celdas de la cuadrícula con un valor DFME "bajo". Una vez más, esto dependerá de sus datos, y en particular de la profundidad de las zanjas dentro de su MDE. Para ello, he utilizado la calculadora de rásteres de caja blanca, con una expresión de [celdas bajas]=[DFME]<(-0,15). Las unidades de ese parámetro "0,15" en el umbral son las mismas que las unidades z de su MDE. Esto es efectivamente decir, dame todas las células de la cuadrícula que se encuentran al menos 15 cm (mi DEM está en metros) por debajo de su entorno.
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Amortigüe su vector de carretera de forma que cree una máscara de carretera lo suficientemente amplia como para incluir la carretera y sus cunetas. Esto dependerá de la anchura de su carretera. Si tiene un sitio extenso, puede haber varios anchos de carretera, por ejemplo, las carreteras principales suelen ser más anchas que las secundarias. En mi caso, una franja de seguridad de 10 m funcionó bien.
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Convierta este polígono de la carretera en un ráster, utilizando el DFME o el DEM como imagen base de la que el ráster de salida obtendrá su resolución y extensión. Es posible que desee recortar previamente el búfer de la carretera a la huella de la capa de la malla ráster para acelerar este proceso si tiene una red de carreteras vectorial más extensa que su sitio DEM, como fue mi caso. Dependiendo de cómo funcione la conversión de vector a trama, puede que tenga que reasignar los valores en la trama del búfer de carreteras para que sean 1 para las carreteras y 0 para todo lo demás. De nuevo, la calculadora de rásteres puede ser útil para esto.
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Multiplique el ráster de la memoria intermedia booleana final por la imagen DFME umbralizada.
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Si tiene mucha clase, puede aplicar un algoritmo de adelgazamiento de líneas al raster resultante del paso 5 para crear una bonita red de líneas finas de cunetas.
En la imagen siguiente, la red de cunetas de la carretera se muestra en negro, superpuesta sobre la imagen del DFME con el sombreado del DEM mostrándose de forma transparente. Creo que ha funcionado razonablemente bien en este caso, pero de nuevo, requiere un poco de finura y jugar con varios parámetros.
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Si resulta que no estás interesado sólo en las cunetas de las carreteras, entonces hay una herramienta en Whitebox llamada Map Gully Depth, que posiblemente podría ser utilizada para esta tarea dependiendo de tus datos y paisaje. Es una herramienta difícil de usar, así que envíeme un correo electrónico si decide seguir este camino y estaré encantado de darle alguna orientación. El principal problema es que es difícil utilizar los patrones de flujo superficial (por ejemplo, imágenes de acumulación de flujo) para cartografiar las zanjas porque, a diferencia de los arroyos, las zanjas en los entornos agrícolas se utilizan tanto para el almacenamiento temporal de agua como para su conducción. Por lo general, no tienen los gradientes que se encuentran en los arroyos naturales. No obstante, he desarrollado un algoritmo de ruptura de depresiones en Whitebox que puede utilizarse para mejorar el drenaje a través de las zanjas, lo que también podría ser útil para cartografiar las zanjas en el campo. Una vez más, es necesario tener cuidado aquí, así que si esta es la ruta que necesita para ir, entonces póngase en contacto conmigo y estaré encantado de ayudarle.
