1. Objetivo del Módulo

• Aprender a descargar Modelos Digitales de Elevación (DEM) como insumos para delimitar cuencas hidrográficas.

2. Tipos de Datos Geoespaciales

• Vectoriales: Archivos tipo shapefile (punto, línea, polígono). Mayor precisión y menor tamaño.

• Raster: Compuestos por píxeles (cuadrículas). En DEM, el atributo es la altitud.

3. Software Recomendado

• QGIS (versión 3.38 o superior). Es libre y no requiere licencia.

4. Geoportales para Descarga de DEM

• Para Perú:

o GeoGPS Perú (información del MINAM, actualmente alojada en repositorio).

• Globales:

o USGS Earth Explorer (requiere cuenta gratuita).

o SRTM (misión NASA, fuente de datos de elevación).

o OpenTopography y Lalo Spalter (también requieren cuenta).

5. Recomendaciones

• Crear cuentas con fines de educación e investigación para facilitar acceso a las plataformas.

6. Actividad Práctica

• Realizar operaciones básicas de geoprocesamiento:

o Unión, corte, análisis con datos DEM descargados.

Guía para Descargar y Visualizar Modelos de Elevación Digital (DEM) en QGIS

1. Ingreso al portal Geo GPS Perú

• Abrir un navegador (por ejemplo, Google Chrome).

• Buscar: descargar chafi Geo GPS Perú.

• Ingresar a la página que diga “descargas gratis”.

• Bajar hasta encontrar la sección de publicaciones para descargar.

2. Selección de archivos

• Buscar la categoría: “Dem Aster Elevación”.

• Verificar que el formato sea GeoTIFF.

• La fuente es el Ministerio del Ambiente (MINAM).

• Hacer clic en el botón “ir para descargar”.

3. Selección del cuadrante geográfico

• Aparecerá un mapa del Perú dividido en cuadrantes.

• Activar capas de departamentos o provincias si se desea mayor precisión.

• Hacer clic en el cuadrante deseado para obtener:

o Código del archivo.

o Enlace de descarga desde Google Drive.

4. Descarga del archivo

• Clic en el enlace de Google Drive.

• Descargar el archivo .zip o .rar (~25 MB).

• Extraer el archivo utilizando WinRAR > “Extraer aquí”.

Carga del archivo DEM en QGIS

5. Preparación del entorno en QGIS

• Abrir QGIS.

• Crear un nuevo proyecto.

• Ir a la pestaña Navegador > Favoritos.

• Clic derecho > Añadir un directorio.

• Seleccionar la carpeta de trabajo (ej. D:/cuencas_con_cuyis).

• Verificar que se hayan añadido correctamente las subcarpetas (ej. clase_02).

6. Organización de archivos

• Crear carpeta llamada “archivos” dentro de la clase correspondiente.

• Copiar y pegar el archivo .tif extraído en dicha carpeta.

7. Actualizar navegador

• En la parte inferior del navegador de QGIS, hacer clic en “Actualizar” para que aparezcan nuevas carpetas y archivos.

Visualización y análisis del archivo DEM

8. Agregar el raster al proyecto

• Hacer doble clic sobre el archivo .tif desde la carpeta del navegador.

• Se mostrará el raster en el área de trabajo.

9. Verificación de propiedades

• Clic derecho sobre el archivo en la capa > Propiedades.

• Ir a la pestaña Fuente:

o Sistema de coordenadas: EPSG 4326 - WGS 84.

o Resolución espacial: 30 metros.

o Altitud mínima y máxima.

Recomendaciones para descarga según zona

• Para Perú:

o Geo GPS Perú y ALOS PALSAR son las opciones más recomendadas.

• Para otras regiones del mundo:

o ALOS PALSAR, Land Viewer, Earth Explorer, entre otros.

• Para zonas altoandinas: un DEM de 30 m es suficiente.

• Para zonas planas o urbanas: buscar DEMs de mayor resolución (5 m, 1 m), aunque estos suelen ser de pago.

1. Acceso a la plataforma

• Ingresar a USGS Earth Explorer copiando el enlace en el navegador.

• Crear una cuenta o iniciar sesión desde la opción Login (se recomienda registrar el uso con fines educativos o de investigación).

2. Definición del área de estudio

• Se puede subir un archivo KML/KMZ/Shapefile, o crear el área manualmente con la herramienta Geocoder haciendo clics sobre el mapa.

• Si se comete un error, usar Clear Coordinates para reiniciar el área.

3. Filtros de búsqueda

• Opcional: definir fechas específicas y porcentaje de nubosidad.

• Si no se establecen, mostrará todos los datos disponibles.

4. Selección de datos

• Ir a la pestaña Data Sets.

• Navegar a:

Digital Elevation → SRTM → SRTM 1 Arc-Second Global.

5. Resultados y descarga

• Hacer clic en Results para ver los datos disponibles.

• Activar la vista previa con Show Browse Overlay.

• Descargar el archivo en formato GeoTIFF desde la opción Download Options.

6. Uso en ArcGIS

• Importar el archivo descargado.

• Si no se visualiza, hacer clic derecho sobre el archivo y seleccionar Zoom to Layer.

• Verificar el sistema de coordenadas desde Propiedades → Fuente (ej. EPSG:4326 - WGS 84).

1. Acceso a la plataforma

• Ingresar a la web de ALOS PALSAR.

• Crear una cuenta previamente (ligado a educación/investigación).

• Iniciar sesión con usuario y contraseña.

2. Configuración de búsqueda

• Seleccionar tipo de conjunto de datos: ALOS PALSAR (2006–2011).

• Definir área de interés:

o Puede ser mediante archivo (SHP, GeoJSON, KML).

o O dibujando directamente sobre el mapa.

3. Aplicar filtros

• Tipo de archivo:

o High Res. (12.5 m)

o Low Res. (30 m) (ejemplo usado)

• Modo: seleccionar FBD.

• Dirección del satélite: Ascendente.

• Fecha: puede dejarse en blanco para resultados amplios.

4. Resultados y descarga

• Visualizar los productos disponibles (fecha, área, tamaño).

• Descargar archivo .zip.

• Extraer y conservar el archivo con extensión .tif (raster DEM).

5. Visualización en QGIS

• Cargar el archivo .tif al QGIS.

• Verificar sistema de coordenadas:

o ALOS PALSAR entrega en UTM zona 17S (proyectadas).

o Otras fuentes entregan en coordenadas geográficas.

• Resolución del producto usado: 30x30 metros.

6. Conclusión

• ALOS PALSAR ofrece DEMs gratuitos de zonas específicas.

• Es importante comparar fuentes según el tipo de coordenadas y cobertura.

Geoprocesamiento de Modelos de Elevación Digital (DEN)

1. Preparación de Datos

• Se trabajará con archivos de la carpeta "data sesión dos", subcarpeta "den Perú".

• Se seleccionan archivos con extensión .tif (ej. s10_s10bw076_d.tif).

2. Teoría Breve

• DEN (Digital Elevation Model): Modelo de elevación digital, formato .tif.

• Usos del DEN: generación de curvas de nivel, red hídrica, mapa de pendientes, sombra, delimitación de cuencas, entre otros.

• Importancia de usar sistemas de coordenadas proyectadas para análisis.

3. Proceso Práctico

Paso 1: Unión de los DEN

• Usar herramienta: Raster > Miscelánea > Combinar.

• Seleccionar ambos DEN y establecer valor de píxel sin datos como 0.

• Guardar archivo combinado como "union.tif" en carpeta Resultados.

Paso 2: Crear Área de Estudio

• Si no se tiene un shapefile del área, se crea uno:

o En carpeta Resultados, clic derecho > Nuevo > Archivo shapefile.

o Nombrar como area_estudio.shp.

o Tipo de geometría: Polígono.

o Sistema de coordenadas: Geográficas (EPSG:4326).

• Abrir shapefile en panel de capas.

Creación del Área de Estudio y Corte del DEM en QGIS

1. Activar herramientas de digitalización

Para comenzar la edición, necesitas activar las herramientas de digitalización:

• Haz clic derecho sobre un espacio en blanco de la barra de herramientas.

• Asegúrate de tener activa la opción “Digitalización”. Esta herramienta te permitirá usar el ícono del lápiz para iniciar la edición.

2. Crear el área de estudio

1. Selecciona la capa correspondiente al área donde vas a trabajar (por ejemplo, “área de estudio”).

2. Haz clic en el ícono del lápiz (Iniciar edición).

3. Haz clic en la herramienta “Añadir polígono”.

4. Traza tu área de estudio con clics sucesivos.

5. Para finalizar el polígono, haz clic derecho y luego selecciona Aceptar.

6. Si no se visualiza el polígono, puede deberse al orden de las capas. Arrastra la capa de área de estudio hacia arriba para verla.

3. Editar y guardar

• Si te equivocaste, usa la herramienta “Seleccionar objetos por área”.

• Selecciona el polígono y presiona la tecla Suprimir para eliminarlo.

• Una vez terminado el dibujo, haz clic en el disquete “Guardar cambios de la capa”.

• Luego, vuelve a hacer clic en el lápiz para finalizar la edición.

4. Cortar el DEM usando el área de estudio

1. Dirígete a la pestaña Raster > Extracción > Cortar raster por capa de máscara.

2. Configura los siguientes parámetros:

o Capa de entrada: el raster que deseas cortar (por ejemplo, “unión”).

o Capa de máscara: la capa del área de estudio (por ejemplo, “shapefile”).

o Sistema de coordenadas de referencia (SRC): elige EPSG:4326 - WGS 84.

o Asignar valor sin datos: escribe 0.

o Marca la opción “Ajustar la extensión del raster cortado a la extensión de la capa de máscara”.

3. En el campo de Salida, haz clic en los tres puntos, selecciona “Guardar en archivo” y nómbralo, por ejemplo: dem_cortado.tif.

o Asegúrate de:

 No dejar espacios en el nombre.

 Usar guiones bajos (_) si es necesario.

 Incluir la extensión .tif y seleccionar el tipo GeoTIFF.

4. Haz clic en Ejecutar. Luego cierra la ventana.

5. Verifica el resultado apagando la capa anterior. El nuevo raster cortado se mostrará con la forma del área de estudio.

5. Reproyectar el raster cortado

Para trabajar con curvas de nivel, necesitas que tu raster esté en coordenadas proyectadas (UTM). En Perú se usan las zonas 17, 18 o 19. Este ejemplo trabaja con Zona UTM 18S (EPSG:32718).

1. Dirígete a Raster > Proyecciones > Reproyectar.

2. En la ventana que se abre, configura:

o Capa de entrada: dem_cortado.

o SRC de origen: EPSG:4326 - WGS 84.

o SRC objetivo:

 Si no aparece, haz clic en el ícono de buscar CRS, selecciona Predefinido y busca 32718.

 Selecciona EPSG:32718 - WGS 84 / UTM zone 18S.

3. Define la ruta de salida (usa los tres puntos) y guarda el archivo como:

o Nombre: dem_cortado_proyectado.tif.

o Tipo: GeoTIFF.

4. Haz clic en Ejecutar. El resultado será tu DEM proyectado, listo para generar curvas de nivel.

Generación de Curvas de Nivel a partir de un Modelo Digital de Elevación (DEM)

1. Introducción

• Se explicó qué es un Modelo Digital de Elevación (DEM) y su utilidad en aplicaciones como la delimitación de cuencas hidrográficas y la generación de curvas de nivel.

• Se discutieron los tipos de datos geoespaciales: vectoriales y raster, incluyendo sus características y ventajas.

2. Fuentes para la descarga de DEM

• Perú: GeoGPS (Minagri) – resolución de 30 m.

• Internacional:

o USGS Earth Explorer (SRTM) – resolución de 30 m.

o ALOS PALSAR – resoluciones de 30 m y 12.5 m (requiere cuenta con fines educativos o de investigación).

3. Procesamiento del DEM

• Montaje del área de estudio.

• Unión de mosaicos DEM si el área abarca más de una imagen.

• Corte del DEM según el área de estudio.

• Proyección del DEM a un sistema de coordenadas proyectadas (UTM 18S en este caso).

4. Generación de curvas de nivel

• Recomendación: generar curvas de nivel con un intervalo mayor o igual a la resolución del DEM.

o Para un DEM de 30 m, se recomienda intervalos de 35 m, 40 m, 50 m o más.

o Intervalos menores generan errores por la precisión del modelo.

Pasos en QGIS:

1. Menú: Raster > Extracción > Curvas de nivel.

2. Seleccionar el DEM proyectado como capa de entrada.

3. Definir el intervalo de curvas (ej. 100 m).

4. Nombrar el campo de atributo como ELEV o similar.

5. Guardar el archivo como Shapefile (.shp) en la carpeta de resultados.

6. Ejecutar el proceso.

5. Visualización y análisis

• Las curvas de nivel generadas pueden visualizarse en el mapa y en la tabla de atributos.

• El campo de elevación permite identificar la altitud correspondiente a cada curva.

• Se puede ordenar de menor a mayor para análisis.

• En el ejemplo, se generaron 9,515 curvas de nivel con un intervalo de 100 m.

6. Automatización de procesos

• Se mencionaron tres enfoques:

o Manual (paso a paso en QGIS).

o Automatización con Python (requiere conocimientos de programación).

o Modelado gráfico (Graphical Modeler en QGIS), similar a Model Builder de ArcGIS, para automatizar sin programar.

7. Conclusiones

• La correcta generación de curvas de nivel depende de la resolución del DEM.

• Se debe entender por qué y cómo aplicar cada herramienta.

• La clase sentó las bases para, en la próxima sesión, trabajar con delimitación de cuencas hidrográficas.

Delimitación de Cuencas Hidrográficas con QGIS

1. Introducción

En esta sesión, aprenderemos a delimitar cuencas hidrográficas utilizando modelos digitales de elevación (DEM) previamente descargados, haciendo uso del software QGIS y sus complementos, especialmente GRASS GIS.

2. Contenido del Módulo

2.1. Activación del complemento GRASS GIS

• Ir a Complementos > Administrar e instalar complementos

• Buscar "GRASS GIS Processing Provider"

• Activar (check) para que se muestre en la Caja de herramientas

2.2. Preparación de los Datos Base

• Reproyección del raster (DEM):

o De sistema de coordenadas geográficas a UTM zona 18S (Perú)

• Herramientas:

o Reproyectar raster

o r.fill.dir (relleno de sumideros)

2.3. Cálculo de Flujo de Agua

• Dirección de flujo

• Acumulación de flujo

2.4. Identificación de Redes Hidrográficas

• Uso del complemento "r.stream.order" o el nuevo plugin "Argis Calculator"

• Cálculo del orden de drenaje según Strahler

2.5. Delimitación de Cuenca Hidrográfica

• Herramienta: r.water.outlet

o Ingresar raster de dirección de flujo

o Definir punto de salida (outlet)

2.6. Conversión del Raster a Shapefile

• Herramienta: r.to.vect

o Convertir la cuenca de raster a shapefile (.shp)

3. Carga de Archivos en QGIS

Archivos a cargar:

• DEM (formato .tif)

• Zonas UTM (formato .shp)

Cómo agregar archivos:

• En el panel "Navegador", añadir directorio donde se encuentra la carpeta del curso.

• Dentro de la carpeta Clase 3 > data_sesion3:

o Agregar raster .tif (DEM)

o Agregar shapefile zonas_utm.shp

4. Análisis de la Cobertura UTM

• Abrir tabla de atributos de zonas_utm.shp

• Aplicar simbología categorizada según el campo "hemisferio"

o Ir a Propiedades > Simbología > Categorizado

o Seleccionar campo "hemisferio"

o Clasificar y aplicar

5. Recomendaciones Finales

• Asegurarse de tener la herramienta GRASS activada antes de iniciar los procesos.

• Verificar siempre el sistema de coordenadas del DEM.

• Identificar correctamente la zona UTM del área de trabajo.

Pasos realizados hasta el momento:

1. Reproyección del raster (DEM)

o Has reproyectado tu modelo digital de elevación (DEM) a una proyección adecuada, probablemente UTM.

o Eliminaste el DEM original para evitar confusiones y solo trabajas con el reproyectado.

2. Relleno de sumideros (Sink Filling)

o Usaste la herramienta r.fill.dir de GRASS.

o Solo activaste la salida “Depresiones DEM” (Fill DEM).

o Guardaste el resultado como fill_dem.tif o similar.

o Ajustaste la simbología (modo pseudocolor, 2 clases) para visualizarlo mejor.

3. Dirección de flujo (Flow Direction)

o Usaste la herramienta r.watershed.

o Elevación de entrada: el fill_dem.tif.

o Resolución: 30 m (tamaño mínimo de cuenca).

o Activaste “Dirección única de flujo” (D8).

o Solo seleccionaste "drainage direction" y guardaste como flow_direction.tif.

Paso actual: Acumulación de flujo (Flow Accumulation)

Herramienta: r.watershed (misma que en el paso anterior).

Parámetros a configurar:

• Elevation: tu archivo fill_dem.tif.

• Tamaño mínimo de cuenca: igual a la resolución, 30.

• Activar dirección única de flujo: (checkbox activado).

• Solo activar salida:

o Number of cells that drain through each cell → Esto es la acumulación de flujo.

• Desactivar todos los demás outputs.

• Guardar como:

o flow_accumulation.tif (recuerda el .tif en minúscula).

Pasos para guardar y ejecutar:

1. Haz clic en los tres puntos ... al lado del output correspondiente.

2. Selecciona "Guardar a archivo".

3. Nómbralo: flow_accumulation.tif.

4. Tipo de archivo: GeoTIFF (.tif).

5. Click en Guardar y luego en Ejecutar.

Activar complemento Arget Calculator

Ve a Complementos > Administrar e instalar complementos, busca “Arget” y actívalo.

Ejecutar herramienta

Ve a Complementos > Arget Calculator > Stream Network with Order.

Parámetros de entrada

• Input DEM: Usa tu fill corregido.

• Umbral (Threshold): Usa 2000 (puedes probar con otros valores).

• Output: Guarda el resultado (formato .shp, no poner .tif).

Ejecutar y visualizar resultado

Una vez completado, abre la tabla de atributos para ver el campo Strahler, que indica el orden de drenaje.

Simbología por orden

En propiedades de capa > Simbología, usa "Categorizado" en base a Strahler, aplica y acepta.

Identificación de orden mayor

Resalta el orden más alto (por ejemplo, 5) con un color llamativo, ya que es donde suele ubicarse el punto de salida de la cuenca.

1. Conversión de cuenca raster a shapefile (vectorial)

• Herramienta: r.to.vect (de GRASS)

• Procedimiento:

1. Buscar r.to.vect en la caja de herramientas.

2. Seleccionar como input raster: la cuenca (ej. Cuenca 1).

3. En Vectorizado, guardar como archivo shapefile (ej. cuenca_1_poligono.shp).

4. Ejecutar.

Repetir para la Cuenca 2, guardando como cuenca_2_poligono.shp.

2. Corte de red hídrica con cuenca shapefile

• Herramienta: Cortar (en Herramientas de geoproceso → Vectorial)

• Procedimiento:

1. Capa de entrada: red hídrica (vectorial línea).

2. Capa de superposición: cuenca shapefile.

3. Guardar como shapefile (ej. red_hidrica_1.shp).

4. Ejecutar.

Repetir para Cuenca 2 con nombre red_hidrica_2.shp.

3. Corte de archivo raster (DEM) con cuenca shapefile

• Herramienta: Clip Raster by Mask Layer o similar (en Ráster → Extracción)

• Procedimiento:

1. Capa raster de entrada: DEM.

2. Capa de máscara: cuenca shapefile.

3. Guardar resultado.

4. Ejecutar.

Parte 1: Parámetros de Forma

Iniciamos con la determinación de los parámetros de forma, que nos permiten entender la configuración espacial de una cuenca. Los principales son:

1. Área de la Cuenca Hidrográfica

Es la superficie total delimitada por la divisoria de aguas o parteaguas, que es la línea cerrada que separa una cuenca de otra. Dependiendo del área, se puede clasificar como:

• Microcuenca (área pequeña),

• Subcuenca (área intermedia),

• Cuenca (área más extensa).

2. Perímetro de la Cuenca

Es la medición lineal de la divisoria de aguas, y se expresa en kilómetros. Corresponde al borde de la cuenca.

3. Longitud de la Cuenca

Es la distancia horizontal más larga desde el punto de desembocadura (fluidez o punto emisor) hasta el punto más alejado en la parte alta de la cuenca. Se mide siguiendo la dirección del curso principal.

4. Índice de Compacidad o Coeficiente de Gravelius

Es un indicador de la forma de la cuenca, que se interpreta de la siguiente manera:

Índice de Gravelius Forma de la Cuenca

1.00 – 1.25 Casi redonda u ovalada

1.25 – 1.50 Ovalada a oblonga

1.50 – 1.75 Oblonga a rectangular oblonga

> 1.75 Rectangular o alargada

Visualmente, se puede comparar con ejemplos gráficos para identificar la forma predominante.

Parte 2: Parámetros de Relieve

Después de los parámetros de forma, pasamos al análisis de los parámetros de relieve. Estos describen las características altimétricas del terreno:

1. Curva Hipsométrica

Representación gráfica de la distribución del relieve en la cuenca, basada en las cotas del terreno y superficies acumuladas. Permite identificar tres tipos de curvas:

• Curva A: cuenca joven, alto potencial erosivo.

• Curva B: cuenca en equilibrio o fase de madurez.

• Curva C: cuenca sedimentaria, en fase de vejez.

2. Altura Media de la Cuenca

Se obtiene a partir del promedio de elevaciones del terreno o mediante el análisis de la curva hipsométrica. Representa la distribución altitudinal promedio de la cuenca.

Parte 3: Aplicación Práctica en QGIS

A continuación, se aplicará la parte práctica utilizando el software QGIS:

1. Abrir un nuevo proyecto.

2. Conectar tu carpeta de trabajo desde el navegador (clic derecho > añadir directorio).

3. Cargar los siguientes datos desde la carpeta de la sesión 4:

o Cuenca uno (polígono)

o Modelo Digital de Elevación (DEM) de la cuenca

o Punto de fluidez

o Red hídrica

Cálculo del Área de la Cuenca

1. Clic derecho en cuenca uno polígono > Abrir tabla de atributos.

2. Activar el modo de edición (ícono del lápiz).

3. Abrir la calculadora de campos (ícono o Ctrl + M).

4. Crear un nuevo campo:

o Nombre: área

o Tipo: número decimal

o Precisión: 3 decimales

5. En el campo de expresión, buscar y seleccionar Área ($area).

6. Dividir entre 1,000,000 para convertir de metros cuadrados a kilómetros cuadrados:

1. Definición del punto de desembocadura

• Activar el punto 1 como referencia de desembocadura.

2. Activar herramientas necesarias

• Autoensamblado (barra con ícono de imán):

o Clic derecho en un espacio en blanco del entorno QGIS.

o Activar la barra llamada Autoensamblado.

• Barra de digitalización (para dibujar):

o También desde clic derecho, activar la barra Digitalización.

3. Creación de archivo shapefile (vectorial tipo línea)

• Crear una carpeta dentro de la clase 4 llamada resultados.

• Clic derecho > Nueva > Archivo shapefile.

• Asignar nombre (por ejemplo: long_cuenca).

• Tipo de geometría: cadena de líneas (para trazar trayectorias).

• Sistema de coordenadas: UTM 18S, con el código 32718.

• Guardar y verificar los datos.

4. Trazado de longitudes posibles de la cuenca

• Traer el shapefile al panel de capas.

• Activar el modo edición (ícono del lápiz).

• Activar el imán para ajustar vértices.

• Dibujar tres posibles trayectorias desde el punto de desembocadura hasta tres puntos diferentes en la parte más alejada de la cuenca.

• Cada línea debe ser cerrada con clic derecho > aceptar.

5. Guardar cambios

• Desactivar la edición.

• Guardar cambios en la barra de digitalización.

• Cerrar edición.

6. Calcular la longitud de cada línea

• Abrir tabla de atributos del shapefile.

• Activar el modo edición en la tabla.

• Ir a calculadora de campos.

• Crear un nuevo campo:

o Nombre del campo: longitud.

o Tipo: Número decimal (real).

o Expresión: length($geometry) para obtener la longitud de cada línea en metros (si estás en UTM).

7. Elegir la longitud mayor

• Una vez calculadas las longitudes de las tres líneas, selecciona la que tiene mayor valor.

• Esa será la longitud de la cuenca.

Cálculo de los Parámetros de Relieve

1. Inicio del proceso

• Se concluye el análisis de parámetros de forma de la cuenca.

• Se inicia con los parámetros de relieve, comenzando con la curvimetría.

Preparación en QGIS

2. Visualización

• Se utiliza el DEM de la cuenca y la capa de la cuenca.

• Para mejorar la visualización:

o Se elimina el relleno del polígono de la cuenca.

o Se resalta solo el borde, cambiando el color (por ejemplo, rojo) y el grosor.

División altitudinal de la cuenca para curvimetría

3. Determinación de clases altitudinales

• Se calcula la diferencia entre altitud máxima y mínima:

o Altura máx.: 5208 m

o Altura mín.: 3758 m

o Diferencia: 1450 m

• Se decide dividir esta diferencia en 6 clases altitudinales.

o 1450 / 6 ≈ 241.6 → redondeado a 250 m por simplicidad.

4. Clasificación propuesta

Clase Intervalo altitudinal (m)

1 3758 – 4000

2 4000 – 4250

3 4250 – 4500

4 4500 – 4750

5 4750 – 5000

6 5000 – 5208

Nota: Se redondean algunos valores por simplicidad sin afectar significativamente la curva hipsométrica.

Reclasificación en QGIS

5. Uso de herramienta “Reclasificar por tabla”

• Ir a: Procesos → Caja de herramientas → Buscar Reclasificar por tabla.

• Abrir la herramienta y configurar:

o Capa raster: DEM de la cuenca

o Tabla de reclasificación: agregar filas según clases.

6. Configurar la tabla de reclasificación

Mínimo Máximo Nuevo valor

3758 4000 1

4000 4250 2

4250 4500 3

4500 4750 4

4750 5000 5

5000 5208 6

7. Parámetros avanzados

• Ajustar para que:

o Valor sea mayor que mínimo

o Y menor o igual que máximo

8. Guardar el resultado

• Guardar como archivo permanente .tif:

o Ejemplo: den_reclassify.tif

• Tipo: GeoTIFF (.tif)

Visualización de la reclasificación

9. Aplicar simbología

• Click derecho en la capa → Propiedades → Simbología

• Tipo de renderizador: Valores en paleta

• Click en Clasificar para mostrar las 6 clases.

CALCULAR ÁREAS POR CLASE A PARTIR DE UN RASTER

1. Poligonizar Raster

• Ir a Ráster > Conversión > Poligonizar (Raster a Vectorial)

• Capa de entrada: Raster reclasificado.

• Campo: DN.

• Guardar como: áreas_parciales.shp.

2. Disolver por Clases

• Ir a Vectorial > Herramientas de geoproceso > Disolver.

• Capa de entrada: áreas_parciales.shp.

• Campo: DN.

• Guardar como: áreas_parciales_dissolve.shp.

3. Eliminar Clases No Deseadas (Opcional)

• Activar edición (ícono del lápiz).

• Seleccionar las clases no deseadas.

• Eliminar con el ícono de tachito.

• Guardar los cambios (disquete).

4. Calcular Áreas

• Abrir la calculadora de campos.

• Crear un nuevo campo: area_km2.

o Tipo: Número decimal (real), longitud: 3.

o Expresión: $area / 1000000.

5. Exportar Resultados

• Copiar los valores del campo DN, area_km2.

• Agregar manualmente: cota mínima, cota máxima por clase.

• Calcular cota media: (cota baja + cota alta) / 2.

• Calcular A h: área_km2 altitud media.

Análisis morfométrico en Excel

• Objetivo: Calcular parámetros morfométricos de una cuenca hidrográfica.

• Parámetros calculados:

o Área total de la cuenca.

o Áreas acumuladas y porcentajes.

o Altitud media.

o Lado mayor y menor de la cuenca.

• Curva hipsométrica:

o Se usó la cota más alta y porcentaje acumulado.

o Representa el estado evolutivo de la cuenca.

• Interpretación:

o La cuenca presenta un perfil de río maduro, con equilibrio entre erosión y sedimentación.

Determinación de Isotermas e Isoyetas

1. Definiciones

2. Uso de isotermas e isoyetas

3. Selección de estaciones meteorológicas

4. Modelos meteorológicos

5. Procedimiento

1. Datos y su origen

• Tienes datos de 3 estaciones meteorológicas (Estación 1, 2 y 3).

• Para cada estación tienes:

o Altitud

o Precipitación media anual (mm)

o Temperatura media anual (°C)

• Los datos se recopilaron para aproximadamente 20 años (del 2000 al 2019).

• La precipitación anual es la suma acumulada de todos los meses de cada año (precipitación total anual).

• La temperatura anual es el promedio simple de las temperaturas mensuales del año.

2. Cómo se calcularon los promedios

• Para la precipitación:

o Sumas la precipitación total anual de cada año (2000 a 2019).

o Divides entre el número de años para obtener la precipitación media anual.

• Para la temperatura:

o Promedias las temperaturas mensuales para cada año.

o Luego promedias estas temperaturas anuales de todos los años para obtener la temperatura media anual.

3. Términos importantes

• Isoyetas: líneas que unen puntos con igual precipitación.

• Isotermas (o Isothermas): líneas que unen puntos con igual temperatura.

• En este caso:

o Isoyetas = precipitación media anual

o Isotermas = temperatura media anual

4. Aplicación práctica (uso en software Cuyis)

• Trabajas con un proyecto en Cuyis (software SIG).

• Importas los archivos:

o Polígono de la cuenca

o Modelo digital de elevación (DEM o DEN) de la cuenca (archivo raster .tif)

• Ajustas la simbología del polígono para visualizar solo el borde sin relleno.

5. Creación del modelo de temperatura (raster)

• En Cuyis usas la calculadora raster para aplicar esta fórmula.

6. Guardar el archivo resultado

• Guardas el raster generado en formato .tif (GeoTIFF).

• Lo guardas en una carpeta específica para resultados, con nombre significativo (ejemplo: modelo_temperatura.tif).

• Verificas que el sistema de coordenadas sea UTM zona 18 sur.

7. Resultado y verificación

• El resultado es un raster que muestra la temperatura media anual interpolada según la altitud dentro de la cuenca.

• Se puede observar el rango de temperatura (ejemplo: 10.65 °C máximo).

Creación de estaciones ficticias y generación de interpolación de temperatura en QGIS

1. Crear estaciones ficticias (puntos aleatorios dentro de un polígono)

• Ir a Caja de herramientas en la pestaña Procesos.

• Buscar y seleccionar la herramienta Puntos aleatorios en polígonos.

• Configurar:

o Capa poligonal de entrada: seleccionar la cuenca poligonal (límite).

o Número de puntos: definir la cantidad de estaciones ficticias (ejemplo: 100).

o Distancia mínima entre puntos: dejar por defecto para dispersión aleatoria.

• Guardar el resultado como archivo permanente (.shp), asignándole un nombre identificativo (ejemplo: estaciones_ficticias.shp).

• Ejecutar la herramienta y cargar la nueva capa.

2. Verificar estaciones creadas

• Abrir la tabla de atributos de la capa de estaciones ficticias.

• Confirmar que la cantidad de puntos coincide con la esperada (ejemplo: 100 estaciones).

3. Asignar valores de temperatura a las estaciones ficticias

• Utilizar la herramienta Muestra de valores raster para extraer valores del modelo raster de temperatura.

• Configurar:

o Capa vector de entrada: las estaciones ficticias.

o Capa raster: modelo de temperatura.

o Nombre del campo de salida para el valor extraído (ejemplo: valor_temperatura).

• Guardar la nueva capa con los valores de temperatura asignados (ejemplo: estaciones_ficticias_t.shp).

• Ejecutar la herramienta.

• Abrir la tabla de atributos para verificar que cada estación ahora tiene un valor de temperatura asociado.

4. Realizar interpolación para generar un modelo continuo de temperatura

• Buscar y seleccionar la herramienta Interpolación IDW en la caja de herramientas.

• Configurar:

o Capa vector: las estaciones ficticias con valores de temperatura.

o Atributo para interpolar: campo con valores de temperatura (valor_temperatura).

o Extensión de salida: usar la extensión del modelo DEM/cuenca poligonal.

o Tamaño del píxel: ajustar a la resolución del DEM (ejemplo: 30 m x 30 m).

• Guardar el raster interpolado en formato .tif con un nombre claro (ejemplo: t_temperatura_idw.tif).

• Ejecutar la interpolación.

5. Resultados

• Se obtiene un raster de temperatura interpolado sobre la cuenca, basado en las estaciones ficticias con valores asignados.

• Este modelo se puede usar para análisis posteriores, visualización de isotermas, o validación con datos reales.

Generar Isotermas y Recortar por Cuenca en QGIS

1. Generación de isotermas:

o Usar herramienta de curvas de nivel en la pestaña Raster > Extracción > Curvas de nivel.

o Seleccionar la capa interpolada (IDW).

o Definir intervalo entre isotermas (por ejemplo, 0.3 °C).

o Guardar el resultado en formato .shp (shape file).

2. Recorte de isotermas para área específica (cuenca):

o Usar herramienta de corte vectorial: Vectorial > Geoproceso > Cortar.

o Capa de entrada: isotermas.

o Capa de superposición: polígono de la cuenca.

o Guardar resultado en formato .shp.

3. Recorte de archivo raster (interpolación) por cuenca:

o Usar herramienta Raster > Extracción > Cortar raster por capa de máscara.

o Capa de entrada: interpolación IDW.

o Capa de máscara: polígono de la cuenca.

o Sistema de referencia: UTM Zona 18 Sur (EPSG:32718).

o Valor de recorte (marco): 0 para evitar bordes negros.

o Guardar en formato .tif.

4. Visualización y simbología:

o Cambiar simbología del raster a pseudocolor para mejor visualización.

o Opciones como "espectral" para mapas temáticos.

Cálculo de isoyetas y modelo de precipitación

1. Preparación de capas:

o Eliminar capas innecesarias: IDW de la cuenca, isotermas, modelo de temperatura.

o Mantener el DEM (Modelo Digital de Elevación) y estaciones ficticias.

2. Construcción de la gráfica de dispersión:

o Seleccionar altitud (x) y precipitación (y) de tres estaciones meteorológicas.

o Insertar gráfico de dispersión en Excel.

o Agregar línea de tendencia lineal con ecuación y valor de R² (0.9399), que indica buen ajuste.

3. Ecuación del modelo de precipitación:

o P=0.1371×Altitud+74.862P = 0.1371 \times \text{Altitud} + 74.862P=0.1371×Altitud+74.862

o Altitud proviene del DEM de la cuenca.

4. Cálculo del modelo de precipitación en QGIS:

o Usar calculadora raster para aplicar la ecuación al DEM.

o Guardar resultado como archivo raster GeoTIFF con sistema de referencia UTM zona 18S.

5. Extracción de valores de precipitación:

o Utilizar herramienta “Muestra de valores raster”.

o Aplicar sobre estaciones ficticias para obtener valores de precipitación a partir del modelo.

o Guardar resultados con formato SHP.

6. Verificación final:

o Revisar atributos de las estaciones ficticias para confirmar valores de precipitación generados.

Determinación de isotermas e isoyetas

1. Interpolación IDW (Inverse Distance Weighting)

o Se aplicó la interpolación IDW para estaciones ficticias usando el atributo de precipitación.

o Se definió la extensión con el límite de la cuenca y resolución de píxel de 30x30 m.

o Se guardó el resultado en formato TIFF.

2. Generación de isoyetas

o Se utilizó la herramienta de curvas de nivel en la sección raster, seleccionando la interpolación de precipitación.

o Se definió un intervalo de 10 mm para las curvas de nivel (isoyetas).

o Se guardó el archivo shapefile y luego se realizó un corte con la cuenca para limitar la extensión.

3. Corte del raster interpolado

o Se recortó el raster de precipitación con la máscara de la cuenca para obtener solo la zona de interés.

o El archivo resultante se guardó en formato TIFF.

4. Comparación con isotermas

o Procedimiento similar para isotermas (temperatura), variando los valores y el atributo de interpolación.

o Se explicó que ambos procesos (isotermas e isoyetas) son paralelos y aplicables en distintas variables meteorológicas.

5. Contexto y aplicaciones

o Métodos útiles ante la falta o escasez de datos meteorológicos dentro de la cuenca.

o Modelos basados en gradiente térmico para temperatura y relación altitud-precipitación con alta correlación (R² > 0.9) para precipitación.

o Posibilidad de usar datos satelitales si no se cuenta con estaciones meteorológicas.

o Base para próximos análisis como el balance hídrico.

1. Evapotranspiración Potencial (ETP)

La evapotranspiración potencial representa la cantidad de agua que se transfiere a la atmósfera por evaporación y transpiración de las plantas. La estimaremos mediante la fórmula de Thor, utilizando la Calculadora Raster en QGIS:

Fórmula de Thor:

ini

CopiarEditar

ETP = 300 + 25 × T + 0.05 × T³

Donde:

• T: modelo de temperatura

• T³: potencia cúbica de la temperatura

El resultado será guardado como:

etp.tif

2. Evapotranspiración Real (ETR)

La evapotranspiración real será calculada también en la calculadora raster, utilizando ahora el modelo de precipitación:

Fórmula:

ini

CopiarEditar

ETR = P / √(0.9 + (P / ETP))²

Donde:

• P: modelo de precipitación

• ETP: evapotranspiración potencial

El resultado será guardado como:

etr.tif

3. Cálculo del Balance Hídrico / Escorrentía

El balance hídrico se define como la diferencia entre el agua que entra (precipitación) y el agua que sale (evapotranspiración real):

Fórmula:

CopiarEditar

Escorrentía = P - ETR

El archivo resultante será:

escorrentia.tif

4. Conversión de Escorrentía a Volumen (m³)

Para convertir la escorrentía (en mm) a volumen (m³), aplicamos:

ini

CopiarEditar

Volumen = (Escorrentía / 1000) × (cell_size × cell_size)

Donde:

• cell_size es el tamaño del píxel (usualmente 30 m)

Archivo resultante:

escorrentia_m3.tif

II. Diseño y Diagramación de Mapas Temáticos

También aprenderemos a diseñar mapas temáticos como el mapa de isoyetas. Es importante conocer los elementos cartográficos esenciales, entre ellos:

1. Escala: Relación entre el tamaño en el mapa y el tamaño real. Puede representarse como fracción o barra gráfica.

2. Leyenda: Explica los símbolos utilizados en el mapa (por ejemplo, tipos de vías).

3. Norte geográfico: Flecha que indica la orientación del mapa. Su diseño puede personalizarse.

4. Grillas: Líneas horizontales y verticales que ayudan a ubicar coordenadas.

5. Membrete: Recuadro con información complementaria como autor, fecha, fuente, escala, proyección, Datum, etc.

6. Mapa de ubicación: Muestra el área de estudio en un contexto regional, departamental, provincial o distrital.

Nota sobre grillas:

• Si están basadas en coordenadas proyectadas (planas), se denominan cuadrícula.

• Si están basadas en coordenadas geográficas (latitud/longitud), se denominan retícula.

Este módulo final integra tanto los cálculos hidrológicos fundamentales como la correcta presentación de resultados en mapas temáticos, utilizando herramientas como QGIS. El objetivo es que puedan aplicar estos conocimientos en estudios de cuencas y planificación hídrica territorial.

1. Agregar capas al proyecto

En QGIS:

• Ve al panel de favoritos → abre la carpeta data_sesion_6.

• Agrega las capas: cuenca (.shp), den_cuenca.tif, modelo_p.tif, modelo_t.tif con doble clic.

2. Evapotranspiración Potencial (ETP)

Fórmula:

cpp

CopiarEditar

ETP = 300 + (25 modelo_t) + (0.05 (modelo_t ^ 3))

Pasos:

• Menú → Raster → Calculadora Raster

• Escribe la fórmula en el campo de expresión

• Asegúrate de que diga "Expresión válida"

• En capa de salida, crea una carpeta resultados y guarda como:

CopiarEditar

etp.tif

• Verifica que el formato sea GeoTIFF y el SRC esté en UTM 18S

• Click en Aceptar

3. Evapotranspiración Real (ETR)

Fórmula:

ini

CopiarEditar

ETR = modelo_p / sqrt(0.9 + ((modelo_p / etp)^2))

Pasos:

• Ve nuevamente a Calculadora Raster

• Escribe la expresión y valida que diga "Expresión válida"

• Guarda como:

CopiarEditar

etr.tif

• Verifica formato GeoTIFF y UTM 18S

• Click en Aceptar

4. Cálculo del Balance Hídrico / Escorrentía

Fórmula:

CopiarEditar

Escorrentía = modelo_p - etr

Pasos:

• Abre la Calculadora Raster

• Realiza la resta mencionada

• Guarda como:

CopiarEditar

escorrentia.tif

• Verifica formato y sistema de referencia

• Click en Aceptar

Diseño de un Mapa de Isoyetas en QGIS – Guía Paso a Paso

1. Crear un nuevo proyecto en QGIS

2. Cargar la información geoespacial

3. Editar simbología de capas

4. Etiquetado de las isoyetas

6. Crear una composición de impresión

7. Dibujar el marco de la composición

8. Insertar mapa principal

Elaboración de Mapa de Ubicación en QGIS

1. Bloqueo del mapa base

• Se selecciona el mapa principal.

• Se bloquean capas y estilos para evitar modificaciones.

• También se bloquea desde la sección de "mapa uno".

2. Preparación del mapa de ubicación

• Se añaden capas:

o Departamentos del Perú

o Sudamérica

o Océano Pacífico

o Departamento de Junín (cuenca de estudio)

• Se organiza el orden de capas.

• Se asignan colores:

o Junín: rojo

o Departamentos: gris claro

o Sudamérica: morado claro

o Océano: celeste

3. Etiquetado (opcional)

• Se activan etiquetas según campos de nombres (e.g., Center name).

• Se desactivan si afectan la visualización.

• Solo se mantiene la etiqueta para Junín.

4. Inserción del mapa de ubicación

• Se utiliza la herramienta “Añadir mapa”.

• Se ajusta la vista y se bloquea nuevamente el mapa.

5. Configuración de grillas

• Se configura el sistema de referencia: EPSG 4326 (WGS 84).

• Se añaden cuadrículas geográficas cada 5°.

• Se activan coordenadas, se ajusta el formato y se elimina decimales (precisión 0).

6. Inserción de la leyenda

• Se inserta con “Añadir leyenda”.

• Se eliminan capas irrelevantes.

• Se renombran elementos (e.g., “cuenca hidrográfica”, “isoyetas”).

• Se aplica formato: marco y cambio de tamaño de texto (título: 19, ítems: 16).

7. Guardado del proyecto

• Se guarda el proyecto y se actualiza visualización tras cada cambio.

Elaboración de Mapa de Isoyetas en QGIS

1. Inserción del Membrete en el Mapa

Para añadir un membrete al mapa de manera práctica:

• Paso 1: Preparar el membrete en Excel con los siguientes datos:

o Nombre de la empresa: ENCAP

o Proyecto: Mapas Temáticos

o Título del mapa: Mapa de Isoyetas de una Cuenca Hidrográfica

o Datos del responsable

o Escala

o Fecha: 10 de mayo de 2025

o Número de mapa: Mapa N.º 1

• Paso 2: Capturar la imagen del membrete con la herramienta de recorte.

• Paso 3: Guardar la imagen en formato PNG por su mejor calidad respecto al JPG.

2. Agregar el Membrete en QGIS

• Ir a la interfaz de composición de mapas (Layout).

• Seleccionar la herramienta "Añadir imagen".

• Dibujar un rectángulo donde irá el membrete.

• Buscar y cargar el archivo PNG.

• Establecer el modo de redimensionado en “Estirar” para ajustarlo al espacio.

3. Exportar el Mapa

3.1 Exportar como PDF

• Ir a Diseño > Exportar como PDF.

• Asignar nombre al archivo (ej. mapa_isoyetas.pdf).

• Confirmar el tipo como PDF y guardar.

3.2 Exportar como Imagen

• Ir a Diseño > Exportar como Imagen.

• Usar formato PNG.

• Asignar una resolución de 300 ppp, ideal para mapas impresos.

• Guardar (ej. mapa_isoyetas.png).

4. Guardar el Proyecto y Plantillas

• Guardar el proyecto de QGIS con todos los elementos.

• Esto servirá como plantilla reutilizable para futuros mapas del mismo ámbito geográfico.

Reabrir Mapas desde el Proyecto Guardado

• Ir a Proyecto > Administrador de composiciones.

• Seleccionar el mapa guardado (ej. “Mapa 1”).

• Hacer clic en Mostrar para volver a visualizarlo y editarlo si es necesario.

Resumen de la Clase

En esta sesión se trabajaron dos ejes:

1. Cálculo del Balance Hídrico

o Utilizando los modelos de temperatura y precipitación calculados previamente.

o Derivación de la evapotranspiración potencial como parte del balance.

2. Generación de Productos Hidrológicos

o Enfoque en la creación del mapa de isoyetas.

o Diseño completo con todos los elementos cartográficos: escala, norte, leyenda, mapa de ubicación y membrete.