1 El Modelo Digital de Elevaciones (MDE)

1.1 Estructuras de codificación de la elevación

Un Modelo Digital de Elevaciones puede representarse de forma genérica mediante la ecuación:

z = f (x, y) (34)

que define un campo de variación continua. La imposibilidad de resolver la ecuación anterior para todos los puntos del territorio obliga a definir elementos discretos sobre el mismo que permitan simplificar la codificación de la elevación. Las más habituales son:

• Curvas de nivel, se trata de lineas, definidas por tanto como una sucesión de pares de coordenadas, que tienen como identificador el valor de la elevación en cada unos de los puntos de la linea. Generalmente el intervalo entre valores de las curvas de nivel es constante.
• Red Irregular de Triángulos (TIN),a partir de un conjunto de puntos, en los que se conoce la elevación, se traza un conjunto de triángulos, formados por tripletas de puntos cercanos no colineales, formando un mosaico. En ocasiones se parte de las curvas de nivel que, tras descomponerse en un conjunto de puntos, genera una red irregular de triángulos. En este caso hay que tener en cuenta que pueden formarse triángulos a partir de puntos extraidos de la misma curva de nivel, por tanto con el mismo valor, que daran lugar a triángulos planos. Tienen entre sus ventajas el adaptarse mejor a las irregularidades del terreno, ocupar menos espacio y dar muy buenos resultados a la hora de visualizar modelos en 3D o determinar cuencas visuales. Entre los inconvenientes destaca un mayor tiempo de procesamiento y el resultar bastante ineficientes cuando se intenta integrarlos con información de otro tipo; en definitiva hay que utilizarlos para interpolar una capa raster como se vió en el tema anterior.
• Formato raster, es el más adecuado para la integración de las elevaciones en un SIG ya que va a permitir la utilización de diversas herramientas para la obtención de nuevos mapas a partir del MDE; por tanto va a ser el que se trate en este tema.

1.2 La construcción del MDE

Existen diversos métodos para construir un MDE:

• Métodos directos mediante sensores remotos:
  • Altimetría, altímetros transportados por aviones o satélites que permiten determinar las diferencias de altitud entre la superficie terrestre y el vehículo que transporta el altímetro (que se supone constante). El inconveniente es la baja resolución (celdillas muy grandes) de los datos y que se ve muy afectado por la rugosidad del terreno, por ello se limita al seguimiento de hielos polares.
  • Radargrametría o interferometría de imágenes radar. Un sensor radar emite un impulso electromagnético y lo recoge tras reflejarse en la superficie terrestre, conociendo el tiempo de retardo del pulso y su velocidad puede estimarse la distancia entre satélite y terreno. En 1999 la NASA inició el proyecto SRTM (http://www2.jpl.nasa.gov/srtm/) para elaborar un mapa topográfico de toda la Tierra a partir de interferometría radar.
• Métodos directos sobre el terreno:
  • Topografía convencional, estaciones topográficas realizadas en el campo mediante dispositivos que permiten la grabación de datos puntuales que se interpolan posteriormente.
  • Sistemas de Posicionamiento GPS, sistema global de localización mediante satélites, que permite estimaciones suficientemente precisas de latitud, longitud y altitud de un punto, posteriormente deben interpolarse los datos.
• Métodos indirectos:
  • Restitución fotogramétrica a partir de fuentes analógicas (fotografía aérea) o digitales (imágenes de satélite). El paralaje³³ de un punto en una fotografía aérea o imagen de satélite es proporcional a la distancia del objeto respecto al fondo de la misma (figura ).
  • Digitalización de curvas de nivel de un mapa mediante escáner o tablero digitalizador e interpolación de las mismas.

Figura 67: Utilización de la diferencia de paralaje en restitución fotogramétrica

Los trabajos de campo son bastante precisos y su resolución se decide a priori. Además es posible adaptar el muestreo a las condiciones y las irregularidades del terreno. El principal inconveniente es su elevado coste en tiempo y dinero. Sólo resulta rentable cuando se quiere conseguir un MDE muy detallado de una porción de terreno reducida.

La fotogrametría implica también un muestreo de puntos sobre los que calcular el paralaje, se trata sin embargo de un muestreo en gabinete por lo que no resulta tan costoso. Existen dispositivos que convierten la fotogrametría en un proceso semiautomáticos sin embargo resultan bastante caros. Al final tras obtener las elevaciones en una serie de puntos es necesario interpolar los resultados.

El método de generación de MDE más habitual y económico es la digitalización de curvas de nivel. En el tema anterior se vieron algunas técnicas para obtener buenos MDE a partir de curvas de nivel digitalizadas.