Sesión 1 (Introducción)

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1 Sesión 1 (Introducción)
Dr. Miguel Angel Gómez Albores Profesor-Investigador, Centro Interamericano de Recursos del Agua – FI, UAEMéx Coordinador del Centro de Recursos Idrisi – México, Pág. web: (722) /51 Ext.109 Sesión 1 (Introducción) Ficha resumen - Programa del curso Instalación de TerrSet Introducción Estructura de geodatos

2 Ficha Resumen Programa: Licenciatura en geología ambiental y recursos hídricos Materia: Hidrología Paramétrica Valor: 6 créditos Requisitos previos: conceptos básicos de cartografía y matemáticas Periodo: del 08 al 05 de diciembre de 2018 (17 semanas) Primera evaluación: 26 de septiembre. Segunda evaluación: 21 de noviembre. Examen ordinario: 05 de diciembre. Examen extraordinario: 19 de Diciembre. Horario: Miércoles de 10h00 a 14h00 Lugar: Laboratorio de hidrogeomática, Centro Interamericano de Recursos del Agua Suspensión de clases: 15 de Agosto.

3 Objetivo del curso: Conocer los métodos de valoración de los procesos hidrológicos para analizar las respuestas de los sistemas regionales, en función de diversos parámetros. Métodos didácticos: • Paquetes : Access (Microsoft), Idrisi TerrSet • Cada sesión : 1h00 teoría, 3h00 práctica Evaluación: Primer parcial - Examen (80%) + Tareas (20%) Segundo parcial - Examen (60%) + Proyecto (30%) + Tareas (10%) Examen ordinario Examen (80%) + Proyecto (20%) Las asistencias son consideradas

4 Programa Unidad 1. Introducción al análisis espacial de aspectos hidrológicos Objetivo: Manejar los conceptos teóricos en hidrología mediante el manejo y tratamiento de datos espaciales y su integración en un sistema de información geográfica para su aplicación desde un punto de vista espacio-temporal. Introducción a los sistemas de información geográfica Componentes espaciales y temporales en hidrología Relación entre medio ambiente, sociedad y SIG Ciclo hidrológico-SIG Otras aplicaciones de los SIG en hidrología Unidad 2. Cuenca hidrológica Objetivo: Delimitar cuencas superficiales e identificar los principales factores que participan en su caracterización fisiográfica a partir de la utilización de modelos digitales de elevación para considerarlas como base de unidad territorial básica en estudios hidrológicos. Delimitación de Cuencas hidrológicas Parámetros fisiográficas de las cuencas Clasificación del tamaño de cuencas Red de drenaje Unidad 3. Análisis y medidas de componentes del ciclo hidrológico Objetivo: Analizar el comportamiento de las variables involucradas en el ciclo hidrológico a través del balance de masas para comprender los procesos dinámicos del agua desde el punto de vista espacio-temporal. Tratamiento de datos climáticos Métodos de representación espacial de la precipitación Métodos de representación espacial de la evaporación y evapotranspiración Métodos de representación espacial de la infiltración Métodos de representación espacial del escurrimiento Unidad 4. Medidas estadísticas en el análisis espacio temporal Objetivo: Utilizar herramientas de apoyo al análisis estadístico de variables hidrológicas mediante el uso módulos avanzados en análisis de series de tiempo para analizar el comportamiento dinámico de variables hidrológicas. Modelación hidrogeomática Conceptos de probabilidad y estadística en hidrología Calculo de índices de aridez y sequía Análisis de series de tiempo

5 Pasos para la instalación
Para usuarios con windows 7 en adelante. Ejecutar (doble clic) el archivo Setup_TerrSet_09.exe. La instalación es directa, dar clic en Next para continuar. De preferencia dar clic en la opción - Versión completa. De preferencia mantener la carpeta de destino de instalación como ../Archivos de programa (x86). Finalmente mantener la opción de ejecutar TerrSet y dar clic en el botón de finalizar la instalación. Aplicar en modo de prueba, lo que permite un acceso completo al programa por 30 días. Posterior a los 30 días, debe adquirirse alguno de los tipos de licencia.

6 Descripción del programa existente Histórico
1992  2002 : desarrollo en el mundo del concepto de Gestión Integrada de los Recursos Hídricos (GIRH) Antes de 2000 : introducción de los SIG en el CIRA 2000 : Laboratorio de HidroGeomática 2002 : registro ante PROMEP del Cuerpo Académico de Gestión Integrada del Agua Línea de generación y/o aplicación del conocimiento : Informática-Hidrogeomática Descripción : Desarrollar conceptos, metodologías y herramientas para aplicar la informática y la geomática a las problemáticas relacionadas al agua, tanto en calidad como en cantidad, facilitando un análisis y manejo adecuado del agua. 2003 : Creación del Centro de Recursos Idrisi, CRI-UAEMéx 2006, 2007 : cambios en los programas de posgrado (“Uso eficiente del agua”  “Gestión integrada del agua”)

7 Actividades principales del CRI-UAEMéx
Desarrollos geomáticos para la gestión integrada del agua : Ciclo del agua Relación agua-población Cadena epidemiológica Themohydrological system Sitio Internet con actualización frecuente Cursos de posgrado : programas de maestría y doctorado en ciencias del agua (pertenecen al PNPC, Programa Nacional de Posgrados de Calidad de la SEP-CONACYT)  área de “Gestión integrada del agua” con una línea enfocada a la Hidrogeomática Talleres : básicos y especializados (salud, programación, Hidrología) Centro de apoyo como distribuidor de Idrisi - TerrSet Programación Macros Delphi

8 Diversas plataformas SIG….

9 Introducción – herramienta geoinformática
2003 : Creación del Centro de Recursos Idrisi, CRI-UAEMéx 1987

10 Pasos para la instalación
Para usuarios con windows 7 en adelante. Ejecutar (doble clic) el archivo Setup_TerrSet18_31.exe. La instalación es directa, dar clic en Next para continuar. De preferencia dar clic en la opción - Versión completa. De preferencia mantener la carpeta de destino de instalación como ../Archivos de programa (x86). Finalmente mantener la opción de ejecutar TerrSet y dar clic en el botón de finalizar la instalación. Aplicar en modo de prueba, lo que permite un acceso completo al programa por 30 días. Posterior a los 30 días, debe adquirirse alguno de los tipos de licencia.

11 Costos Descuento del 20%

12 Estructura de geodatos
Organización del menú de TerrSet Creación de proyectos Exploración de geodatos : Visualización : Despliegue Sobreposición Fly, Illuminate Composer / Symbol Workshop Metadatos (Idrisi Explorer)

13 Organización del Menú de TerrSet

14 Conectarse a servidor

15 Organización del Menú de TerrSet

16 Organización del Menú de TerrSet
Gestión de geobase SIG Consultas Análisis Modelación Simulación Calidad Cantidad Atributos Espaciales Entrada de datos brutos Salida de datos nuevos

17 Proyectos Cada proyecto incluye :
1 carpeta de trabajo (Working Folder) 0 o más carpetas de recursos (Resource Folders) En este curso-taller : \HdrPrm18\Wrk \Intro \Macro \MCE... \HdrPrm18\Rsr Carpetas ya instaladas (\Lrm, \Fly,...)

18 Reglas de abreviación 1 letra en mayúscula + 2 consonantes (saltar 1 si es la misma consecutiva) Palabra Abreviación Cuenca Cnc Río Rio Estación Est Hidrográfico (Hidrológico) Hdr Agua Agu Estado de México EMx

19 Geodatos Fuentes externas Base de geodatos Matricial Vectorial Tabular
Preprocesamiento Fuentes externas Organismos que recopilan datos (tabulares): - climatológicos - censales - salud Formatos muy diversos Base de geodatos Matricial Celdas Vectorial Puntos Líneas Polígonos Tabular Tablas Registros Campos

20 Entidades espaciales vectoriales
Las entidades espaciales vectoriales son de tres tipos : Punto - una pareja de coordenadas x e y (x1,y1) vértice Línea - una sucesión de puntos nodo Polígono - un conjunto cerrado de líneas

21 Entidades espaciales matriciales
La entidad espacial matricial de base es la celda (o píxel). Origen matricial Xres = (Xmax – Xmin) / Cls 1 Tamaño de celda Ymax + Yres = (Ymax – Ymin) / Rws 1 Número de líneas (Rws) Celda con valor especial (Flag) Background Missing Data Ymin Xmin Xmax Origen vectorial Número de columnas (Cls)

22 Tipos de datos Cualitativo 1 bit (binary digit) boleano (Falso/Verdad)
0/1 1 byte = 8 bits unsigned : 0  255 (28 valores) Cualitativo (código, sin orden) o Cuantitativo discreto 0/1 1 integer = 2 bytes = 16 bits signed :  (216 valores) 0/1 0/1 1 real (single) = 4 bytes 1.0E-38  1.0E+38 7 cifras significativas Cuantitativo continuo 0/1 0/1 0/1 0/1 ID de vectores : long integer = 4 bytes, -2 billones  +2 billones Coordenadas de vectores : double = 8 bytes, 15 cifras significativas

23 Referencia Espacial Superficie del mar Superficie de la Tierra Geoide
Superficies de referencia Superficie del mar Superficie de la Tierra Geoide Elipsoide Geoide : nivel medio de los océanos, superficie equipotencial de gravedad que define todos los puntos en que la fuerza de la gravedad es equivalente a la existente a nivel del mar Elipsoide o esferoide : superficie de referencia perfectamente lisa

24 Elipsoide o esferoide Z b O a Y X Características de una elipse
Elipsoide rotación de una elipse alrededor de su semieje menor Coeficiente de achatamiento : f = (a-b) / a O X Z Y a b Esferoide  rotación de una elipse casi esférica

25 Coordenadas cartesianas geocéntricas : X, Y, Z (para formulas de cambio de proyección) geográficas (geodésicas, no proyectadas,) : longitud, latitud, altura elipsoidal proyectadas (cartesianas)

26 Longitud y latitud Líneas de longitud (Meridiano)
Intervalo : 180ºO - 0º - 180ºE Líneas de latitud (Paralelo) N S O E Intervalo : 90ºS - 0º - 90ºN Ecuador y Meridiano de origen (0ºN, 0ºE)

27 Datum Sistema geométrico de referencia empleado para expresar numéricamente la posición geodésica de un punto sobre el terreno Cada datum se define en función de un elipsoide y por un punto en el que el elipsoide y la Tierra son tangentes

28 Definición de un datum Elipsoide : semi-eje mayor y menor (coeficiente de achatamiento, excentricidad) Localización inicial y distancia entre geoide y elipsoide

29 Datum en uso ITRF 2008, a partir de 2010 NAD27 (México, 1913-1998)
Elipsoide de referencia de Clarke 1866 ( m , m) NAD83 (América del Norte y Central) Elipsoide de referencia GRS 80 o WGS 84 ( m, m) Geodetic Reference System GRS 80 : Mayor 6,378,137.0 m, menor  : 6,356, m World Geodetic System WGS 84 : Mayor 6,378,137.0 m, menor ≈ 6,356, m ITRF 92, época (México, 1994-) : GRS 80 ITRF 2008, a partir de 2010 Datum para el sistema GPS NAVSTAR : WGS 84 NADV29 : datum vertical (para altitudes)

30 Proyección Cartográfica
El proceso de transformar las coordenadas geodésicas esferoidales a posiciones de coordenadas planas es conocido como proyección. La proyección de posiciones esferoidales a un plano simple no puede ser hecha sin que ocurra distorsión, por lo que es necesario reducir la distorsión y mantener ciertas cualidades geométricas.

31 Tipos de proyección Conforme : conserva localmente los ángulos (rumbo), y entonces las formas (UTM) Equivalente : conserva las superficies (equal-area) Equidistante : conserva las distancias desde un punto. Otras : perspectivas, ... (compromisos sobre las propiedades que se conservan en algunas partes)

32 Origen (o,o) (xo,yo) X Y Origen Proyección (False) (True)

33 Azimutal (Lambert)

34 Proyecciones cónicas (Albers, Lambert)

35 Proyecciones cilindricas (Mercator)
Sécante Tangente Transverse Oblique

36 UTM ?

37 Zonas UTM

38 Zonas UTM en México Archivos de referencias en Idrisi :
\Idrisi Andes\Georef (*.ref) Zonas UTM 11 12 13 14 15 16  6º 114ºW 108ºW 102ºW 96ºW 90ºW Problema : región sobre 2 zonas UTM...

39 Zona UTM 14

40 Parámetros CCL

41 Visualización

42 Parámetros LatLong

43 Errores de Datum Azul : UTM NAD 27 Verde : UTM NAD 83
Diferencia en Y : unos 200 m Diferencia en X : unos 20 m

44 Conclusiones TerrSet trabaja con formatos vectorial, matricial y tabular. Aunque es una herramienta útil de representación y modelación cartográfica, tienen funcionalidades que van más allá de la simple representación de mapas: son una potente herramienta para el análisis espacial y modelado de procesos territoriales. Los metadatos importan: origen, calidad, validez, precisión  Confiabilidad de los resultados generados. La organización de los datos es un aspecto clave para agilizar el trabajo. Los SIG conservan los fundamentos de cartografía, geodesia, topografía, geografía. Y hoy en día de disciplinas como hidrología, biología, demografía, salud…