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Binarización por algebra de mapas para identificación de cuerpos de agua

Keywords: binary water-body raster-calculator raster-to-polygon smooth-polygon

Binarizar por algebra de mapas las grilla de clasificación no supervisada para identificar únicamente las celdas de la clase 1 o 2 correspondientes mayoritariamente a cuerpos de agua (incluídas nubes y zonas con alta humedad), convertir a polígonos y estimar el área total de los cuerpos de agua principales (incluídas plantas de tratamiento de aguas residuales - PTAR). Suavice los contornos de los cuerpos de agua obtenidos utilizando un radio de suavizado específico y aproximación polinómica.

R.SIGE

Objetivos

  • Binarizar el mapa ISO Cluster para obtener cuerpos de agua.
  • Convertir imágenes en vectores evaluando su espacialidad.

Requerimientos

1. Procedimiento general en ArcGIS Pro

  1. Abra el proyecto de ArcGIS Pro, creado previamente y desde el menú Insert cree un nuevo mapa New Map, renombre como RemoteSensingBinary y establezca el CRS 9377. Agregue al mapa la capa del límite municipal obtenido Modelo de Ocupación Territorial - MOT disponible en la información recopilada del POT en la ruta \file\gdb\SIGE.gdb\SIGE\Mpio25899_MOT2013 ajuste la simbología solo a contorno y agregue los mapas de clasificación no supervisada ISO Cluster L7B4B3B2NS24Clip.tif y L9B5B4B3NS24Clip.tif generadas en la actividad anterior.
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  1. Utilizando la herramienta de geo-procesamiento Image Analyst Tools / Raster Calculator, cree mapas binarizados utilizando las siguientes expresiones y nombres de archivo:
  • \file\grid\LE07_L2SP\L7B4B3B2NS24ClipBin.tif: binarizar a partir de la clase 2 usando la expresión Con("L7B4B3B2NS24Clip.tif"==2,1,0)
  • \file\grid\LC09_L2SP\L9B5B4B3NS24ClipBin.tif: binarizar a partir de la clase 1 usando la expresión Con("L9B5B4B3NS24Clip.tif"==1,1,0)

En las imágenes resultantes podrá observar que para Landsat 7 se han obtenido píxeles en zonas de montaña correspondiente principalmente a zonas con humedad alta y no a cuerpos de agua en superficie.

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  1. Utilizando la herramienta de geo-procesamiento Conversion / Raster To Polygon, convierta a polígonos los píxeles obtenidos de la binarización. Desactive la opción Simplify polygons y nombre los archivos como \file\gdb\SIGE.gdb\SIGE\Mpio25899_CuerpoAguaLandsat7_2003 y \file\gdb\SIGE.gdb\SIGE\Mpio25899_CuerpoAguaLandsat9_2023.
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  1. Utilizando el modo de edición, elimine todos los polígonos que no corresponden a cuerpos de agua en superficie y deje únicamente los correspondientes a la Laguna Pantano Redondo, lagunas de oxidación y laguna en vía a Tocancipá. Utilice como referencia de fondo la imagen satelital de ESRI.

Para los polígonos obtenidos a partir de Landsat 7, será necesario editar y remover parte del polígono de la laguna Pantano Redondo debido ha que se han integrado a esta celdas correspondientes a humedad en atmósfera.

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  1. Utilizando la herramienta de geo-procesamiento Cartography Tools / Smooth Polygon, suavice los polígonos de los cuerpos de agua obtenidos utilizanado un radio de aproximación de 4 veces la resolución de los píxeles originales y guarde como \file\gdb\SIGE.gdb\SIGE\Mpio25899_CuerpoAguaLandsat7_2003_Smooth120m y \file\gdb\SIGE.gdb\SIGE\Mpio25899_CuerpoAguaLandsat7_2023_Smooth120m. Podrá observar que los cuerpos de agua en la zona de llanura son similares, excepto en la planta de tratamiento localizada en la zona sur occidental que para 2023 incluye una mayor área, por otra parte, la Lagura de Pantano Redondo, presenta una superficie más precisa para 2023 debido a que se ha utilizado Landsat 9.
R.SIGE
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  1. En la tabla de atributos cree un campo numérico doble con el nombre APha y utilizando el calculado de geometría estime el área total de los cuerpos de agua obtenidos. Rotule y compare los resultados.
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2. Análisis usando software libre - QGIS

Para el desarrollo de las actividades desarrolladas en esta clase, se pueden utilizar en QGIS las siguientes herramientas o geo-procesos:

Proceso Procedimiento
Simbología Modificable desde las propiedades de la capa en la pestaña Symbology.
Rotulado Modificable desde las propiedades de la capa en la pestaña Labels.
Calculadora ráster (Raster Calculator) Herramienta disponible en el _Processing Toolbox / GDAL / Raster miscellaneous / Raster calculator.
Conversión de ráster a polígono (Raster to Polygon) Herramienta disponible en el _Processing Toolbox / GDAL / Raster conversion / Polygonize (raster to vector).
Suavizar líneas y polígonos (Smooth) Herramienta disponible en el Processing Toolbox / Vector Geometry / Smooth.

Ejemplo rótulo en QGIS: 'A(ha): ' || round("AGha", 2) || '\n' || 'P (m): ' || round("PGm", 2)

📓QGIS training manual
📓Herramientas comúnmente utilizadas en QGIS

Elementos requeridos en diccionario de datos

Agregue a la tabla resúmen generada en la actividad Inventario de información geo-espacial recopilada del POT y diccionario de datos, las capas generadas en esta actividad que se encuentran listadas a continuación:

Nombre Descripción Geometría Registros
L7B4B3B2NS24ClipBin.tif Imagen binarizada de clasificación supervisada para identificación de cuerpos de agua 2003 usando Landsat 7. (grid) n/a
L9B5B4B3NS24ClipBin.tif Imagen binarizada de clasificación supervisada para identificación de cuerpos de agua 2023 usando Landsat 9. (grid) n/a
Mpio25899_CuerpoAguaLandsat7_2003 Polígonos de cuerpos de agua 2003 usando Landsat 7. Polígono 2D 4
Mpio25899_CuerpoAguaLandsat9_2023 Polígonos de cuerpos de agua 2023 usando Landsat 9. Polígono 2D 4
Mpio25899_CuerpoAguaLandsat7_2003_Smooth120m Polígonos de cuerpos de agua 2003 suavizados usando Landsat 7. Polígono 2D 4
Mpio25899_CuerpoAguaLandsat7_2023_Smooth120m Polígonos de cuerpos de agua 2023 suavizados usando Landsat 9 Polígono 2D 4

💡Para funcionarios que se encuentran ensamblando el SIG de su municipio, se recomienda incluir y documentar estas capas en el Diccionario de Datos.

Actividades de proyecto 📐

En la siguiente tabla se listan las actividades que deben ser desarrolladas y documentadas por cada grupo de proyecto en un único archivo de Adobe Acrobat .pdf. El documento debe incluir portada (indicando el caso de estudio, número de avance, nombre del módulo, fecha de presentación, nombres completos de los integrantes), numeración de páginas, tabla de contenido, lista de tablas, lista de ilustraciones, introducción, objetivo general, capítulos por cada ítem solicitado, conclusiones y referencias bibliográficas.

Actividad Alcance
Avance P6 Desarrolle las actividades presentadas en esta clase e incluya un análisis descriptivo de las diferencias encontradas en los cuerpos de agua identificados.
Avance P6 🧭Mapa digital impreso P6-04: Mapa de comparación de polígonos de cuerpos de agua 2003 vs. 2023 con áreas.
Incluir texto descriptivo de diferencias encontradas. Embebido dentro del informe final como una imágen y referenciados como anexo.
Avance P6 En una tabla y al final del informe de avance de esta entrega, indique el detalle de las sub-actividades realizadas por cada integrante de su grupo. Para actividades que no requieren del desarrollo de elementos de avance, indicar si realizo la lectura de la guía de clase y las lecturas indicadas al inicio en los requerimientos. Utilice las siguientes columnas: Nombre del integrante, Actividades realizadas, Tiempo dedicado en horas.

No es necesario presentar un documento de avance independiente, todos los avances de proyecto de este módulo se integran en un único documento.

En el informe único, incluya un numeral para esta actividad y sub-numerales para el desarrollo de las diferentes sub-actividades, siguiendo en el mismo orden de desarrollo presentado en esta actividad.

Referencias

Control de versiones

Versión Descripción Autor Horas
2024.04.04 Versión inicial con alcance de la actividad rcfdtools 4
2024.09.14 Investigación y documentación para caso de estudio general rcfdtools 4

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