Modelo digital de elevación - Generación de MDE con RADARSAT

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MODELOS DIGITALES DE ELEVACION

Concepto

Tipos de estructuras de los modelos

Estructuras vectoriales

Estructuras Raster

Información derivada del MDE

Aplicaciones

Fuentes de información para la generación de un MDE

Modelo digital de elevación

El Modelo Digital de Elevación (MDE) es una estructura numérica de datos que representa la distribución espacial de la elevación de la superficie del terreno. La unidad básica de información de un MDE es un valor de elevación Z, al que acompañan los valores correspondientes de X e Y, que expresados en un sistema de proyección geográfica permiten una precisa referenciación espacial.

Existen varias formas de representar estos modelos de elevación de acuerdo a la estructura y organización de los datos. Clásicamente dos formas son las más comunes de presentar los modelos (Felicísimo, 1994):

Vectorial: basado en entidades u objetos geométricos definidos por las coordenadas de sus nodos y vértices.
Raster: basado en las localizaciones espaciales sobre una retícula regular de puntos a los cuales se le asigna el valor de elevación.

Tipos de estructuras de los modelos

Los anteriores tipos de modelos presentan variantes que permiten la evolución a nuevas estructuras de organización de los datos, pero conservando la forma clásica de representación de los datos. Los más comunes corresponden a:

Estructuras vectoriales

Contornos

Redes de triángulos irregulares

Estructuras raster

Matrices regulares

Matrices de resolución variable

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Estructuras Vectoriales

Contornos

Es un vector compuesto por un conjunto de pares de coordenadas que describen la trayectoria de una líneas isométrica (curvas de nivel), donde el número de elemento de cada vector es variable. En este caso el MDE está constituido por el conjunto de curvas de nivel que pasan por una zona, separadas generalmente por intervalos constantes de altitud.

Redes de triángulos irregulares

Es una estructura cada vez más utilizada, que se representa como conjunto de triángulos irregulares adosados. Los triángulos se construyen ajustando un plano a tres puntos cercanos no colineales y se unen sobre el terreno para formar un mosáico que se adapta a la superficie con diferentes grados de detalle, en función de la complejidad del relieve. Normalmente la distribución de puntos es aleatorio, pero es posible partir en base a los puntos de isolíneas.

Estructuras raster

Matrices regulares

Es el resultado de superponer una retícula sobre el terreno y extraer la altitud media de cada celda o asociar un valor puntual de altura para el centro de la celda. La retícula puede ser una grilla regular de filas y columnas. Cada dato esta implícitamente localizado según su situación en la matríz. Las matrices de altitud suelen provenir de la interpolación de modelos previos de contornos o por métodos fotogramétricos o radargramétricos.

Matrices de resolución variable

En este tipo de matrices los elementos pueden estar ordenados como en las matrices regulares o bien organizados en submatrices a resolución diferente. La estructura final es como un arbol jerárquico y dinámico de submatrices con profundidad en principio arbitraria y cuya resolución espacial se duplica en cada nivel.

Este tipo de modelo posibilita solucionar el problema de la resolución espacial prefijada, como es en el caso de las matrices regulares, manteniendo en principio las ventajas de sencillez conceptual y operacional.

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Información derivada del MDE

La información que contiene el MDE puede dividirse en dos formas diferentes:

Datos Explícitos: se refiere a las alturas y la posición de estas en relación a la ubicación dentro de la matriz o al sistema de referencia. Son los datos propios contenidos del modelo.

Datos implícitos: se refiere a las relaciones espaciales entre los elementos (como por ejemplo la relación de la altura de un punto respecto a la de otro y la distancia a la cual están separados) que también pueden considerarse incluidas en el modelo.

Ambos tipos de información permiten obtener datos de diferente carácter. Del primer tipo se derivan los descriptores de carácter global, por ejemplo, los estadísticos básicos del modelo, que dan información sintética sobre el terreno y resumen características generales. El segundo tipo de información se utiliza sobre todo para construír modelos derivados que dan cuenta de nuevas variables topográficas (pendiente, rugosidad, aspecto, etc.). La información estructural implícita en el MDE se utiliza en operaciones de ámbito local, es decir, se usan los datos de un entorno limitado a cada punto (Felicísimo, 1994).

Aplicaciones

Una de las principales aplicaciones del MDE generado a partir de pares estéreos es de ortorectificar una o las dos imágenes del par, pero también es posible construir modelos derivados del MDE, elaborados exclusivamente a partir de la información explícita o implícita contenida en el MDE, que describan la morfología de la zona (pendiente, orientación, etc.) y simulen aplicaciones. La utilidad y validez de estos modelos derivados está estrechamente relacionada con la calidad del MDE original.

Incorporando información auxiliar es posible elaborar otros modelos más complejos, como pueden ser la predicción de zonas de saturación, la evaluación de riesgo de incendio o la elaboración de modelos de reflactancia; utilizando conjuntamente la descripción morfológica del terreno y simulaciones numéricas de procesos físicos. Gracias a la naturaleza digital del MDE es posible utilizarlo para simular procesos dinámicos con facilidad, por ejemplo, el uso de un MDE complementado con una simulación de la trayectoria solar permite conocer la cantidad acumulada de horas de radiación directa que puede recibir un lugar determinado (Felicísimo, 1994).

Otros modelos que pueden derivarse del uso de un MDE se utilizan para estudios de pendiente, aspecto, rugosidad del terreno, curvatura de valles, caudales, simulacion 3D, cromoestereoscopía, procesos geomorfológicos, etc.

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Fuentes de información para la generación de un MDE

La captación de datos fuentes para la generación de un MDE involucra métodos directos e indirectos, los directos toman la información sobre la superficie real del terreno y los indirectos se basan en un conjunto de documentos analógicos o digitales.

Directos
Altimetría	Altímetros transportados por plataformas aéreas
GPS	Sistema de localización mediante satélites
Topografía	Mediante estaciones topográficas con salida digital
Indirectos
Restitución	Digital: imágenes digitales captadas por satélites con diferentes ángulos de visión
Restitución	Analógico: pares fotográficos convencionales (pancromático, color, infrarrojo)
Digitalización	Manual: mediante mesas digitalizadoras
Digitalización	Automática: mediante scanners

Dentro de los métodos indirectos las operaciones de restitución son las que nos interesa en este documento, ya que utiliza pares estereoscópicos de imágenes de una determinada zona de estudio. Dentro del método de restitución existe dos formas para generar MDE de acuerdo al tipo de imagen usada:

Restitución fotogramétrica: utiliza imágenes de satélites ópticos y fotografías aéreas

Restitución radargramétrica: utiliza imágenes de radares de apertura sintética, donde se examina puntos homólogos en los pares estereoscópicos y se deducen de su paralaje las cotas de referencia necesarias para reconstruír la topografía.

Actualmente existen sistemas (restituidores fotogramétricos o sistemas digitales de estereoploteo) completamente automatizados que realizan esta labor grabando directamente los resultados en formato digital y permitiendo la captura de puntos con ayuda de la tercera dimensión, generada a partir del par estereoscópico. La información resultante es procesada para que mediante un proceso iterativo de cálculo de correlaciones se pueda identificar los puntos homólogos, medir paralajes y estimar elevaciones (Felicísimo, 1994).

Creación del MDE con pares estéreo de RADARSAT

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