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ZONIFICACIÓN GEOLÓGICO - GEOTÉCNICA, SAN JOSE DE LAS AGUAS ETAPA II.

ZONIFICACIÓN GEOLÓGICO - GEOTECNICA, SAN JOSE DE LAS AGUAS ETAPA II.

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ZONIFICACIÓN GEOLÓGICO - GEOTÉCNICA SAN JOSÉ DE LAS AGUAS ETAPA II.

Franck Montoya - Docente
Fabio Andrés Mendoza - Estudiante Ing. Geológica
Katherine Andrea Giraldo - Estudiante Ing. Geológica

Universidad Nacional de Colombia
Sede Medellín


Se pretende elaborar un modelo que permita hacer una zonificación geológico - geotécnica del proyecto residencial San José de las Aguas Etapa II, el cúal está ubicado en la vereda La Culebra del Municipio de la Estrella – Antioquia. Para realizar este modelo se utilizan los Sistemas de Información Geográfica (SIG), los cuales permiten un procesamiento de información que está distribuida espacialmente, bajo unos ciertos parámetros deseados. En este trabajo se realizó el análisis a partir de ArcGis, bajo ciertos paquetes de datos y parámetros especiales, que buscan medir la susceptibilidad del terreno a sufrir procesos erosivos. Para la adecuada realización de un modelo que me permita medir la susceptibilidad del terreno a producir movimientos en masa, es necesario hacer un buen procesamiento de la información obtenida en la revisión bibliográfica y así determinar cuáles son las variables más importantes a tener en cuenta para la elaboración de dicho modelo. Estas variables se definen como capas temáticas y corresponden a las características del terreno que a criterio de un experto tienen una mayor incidencia en la generación de procesos morfodinámicos. CAPAS TEMÁTICAS.

Para poder integrar la información en ArcGis es necesaria la definición de los intervalos de valoración de las capas temáticas a analizar:

- Litología.
- Estructuras.
- Pendiente.
- Forma de la pendiente.
- Drenajes.
- Procesos morfodinámicos.
DATOS ENTREGADOS:
•Raster de la zona de San José de las Aguas.
•Mapa planimetrico.
•Mapa altiplanimetrico.
•Shape puntos de contornos
DESARROLLO DEL TRABAJO: DEFINICIONES BÁSICAS DE ArcGis.
ArcGis es el nombre de un conjunto de productos de software en el campo de los Sistemas de Información Geográfica (SIG). Producido y comercializado por ESRI, bajo el nombre genérico ArcGIS se agrupan varias aplicaciones para la captura, edición, análisis, tratamiento, diseño, publicación e impresión de información geográfica.
GEORREFERENCIACIÓN.
Se utiliza para llevar a las coordenadas precisas los mapas.
1.Deshabilitar la opción autoajust 2.Encontrar los puntos con coordenadas conocidas, e introducir las coordenadas correctas. Se selecciona el siguiente icono para poder introducir las coordenadas.

3.Se da click en el punto deseado a introducir coordenadas, luego se presiona click derecho y se selecciona imput x and y, luego se introducen las coordenadas correctas. 4.Se repite el mismo proceso a todos los puntos se desee introducir cotas, se recomienda que sean mínimo 4. 5.Para terminar la georeferenciación se selecciona “update georeferencing” Herramienta EDITOR.
Esta herramienta permite modificar, crear, mover, cortar entre otras funciones importantes para los objetos (líneas, puntos y polígonos) y sus características. (Se recomienda consultar los tutoriales proporcionados)
Pasos para editar características
1.Start editing
2.Seleccionar que deseo hacer Este icono sirve para seleccionar objetos. Esta herramienta nos sirve para crear, modificar, cortar, etc. DIGITALIZAR Para digitalizar en ArcGis utilizamos la herramienta EDITOR como se menciono anteriormente y se siguen los siguientes pasos:
•Se carga el archivo que se quiera crear. Previo a esto se ha creado el Shape en ArcCatalog.
•Se selecciona en editor Start editing
•En task nos aseguramos de que este en la opción create new features. En target seleccionamos el shape que se pretende crear. •Por último se selecciona el icono de lápiz que se encuentra en EDITOR y se empiezan a digitalizar las características deseadas. •Estas pueden ser puntos líneas o polígonos, según la característica con que se creó el SHAPE en ArcCatalog • Por último se da click en EDITOR y se selecciona “sabe edits” y luego “stop edits” para terminar. Creación de curvas de nivel. Estas se crean a partir del raster entregado inicialmente. Para esto podemos utilizar las herramientas “spatial analyst” o “3D analyst” seleccionamos “surface analyst” y la opción contorno. Esta opción nos generara las curvas de nivel deseadas como un archivo SHAPE y lo guardara en la ubicación seleccionada. ELABORACIÓN DEL MODELO

Selección de datos
Luego se seleccionan los datos que a consideración de él(los) profesional(es) encargados del diseño del modelo tienen mayor relevancia para que este sea lo más ajustado posible a la realidad (bases académicas con suficientes argumentos y estudios previos). Se pueden considerar elementos como: pendientes, geologia, fallas, elementos morfológicos, distancia a drenajes, etc. CAPAS TEMÁTICAS ESPECIALES. COMO HACER UN MAPA LITOLÓGICO (GEOLÓGICO):
Un mapa geológico es la representación de los diferentes tipos de materiales geológicos (rocas y sedimentos) que afloran en la superficie terrestre o en un determinado sector de ella, y del tipo de contacto entre ellos.
En esta capa temática se definen las unidades de roca y los depósitos encontrados en la zona, tras un trabajo de campo realizado por un geólogo o ingeniero geólogo. Es indispensable realizar un trabajo detallado de campo ya que para una microzonificación geológico – geotécnica se necesita identificar todas las características geológicas en detalle.

Como resultados obtendremos una imagen raster que contiene la información de el ángulo de pendientes. Como crear una red de drenaje: Para crear una red de drenaje es necesario seguir los siguientes pasos:

1.Crear un modelo digital de terreno (mdt). Para hidrología los modelos digitales de terreno que se utilizan son : Spline, IDW y Krigind Esto debido a que se crean a partir de una serie de puntos que contienen información detallada, y genera modelos más exactos para modelación hidrológica se recomienda el uso del mdt Krigind. Para la elaboración de este modelo se entrego al inicio un archivo shape con los puntos de contorno.

2.Se dirige al arctoolbox, y en “spatial analyst”, se va a “hydrology”, entonces lo primero es corregir el raster del mdt si tiene algún defecto que no deje correr el flujo, esto lo haces con la herramienta Fill esto te genera un nuevo raster, ya sin ningún error.

3.Después se crea un mapa de dirección de flujo (flow direction) que se encuentra en la misma herramienta “hidrology”. 4.Luego con ese mapa de dirección de flujo, crea un mapa de Acumulación de flujo (flow Acumulation) con la misma herramienta. 5.Luego se dirige a la barra de herramientas del spatial analyst, ojo, NO a arctoolbox, y en la barra de el spatial analys abre raster calculator, en la parte para ingresar la operacion se ingresa SETNULL([AcumFlujo] <= 200, 1), donde esta AcumFlujo, debes de ingresar el nombre del mapa de acumulación de flujo, que en la misma calculadora te aparece mas arriba todos los mapas. donde está el factor (<=200), significa una proporción que hace relación a la cantidad de vertientes de tu red, es decir, por ejemplo, con 200 te sale una cierta cantidad de redes de drenaje, y a medida que le bajes el numero, van apareciendo mas vertientes. donde aparece el 1, debe permanecer fijo. 6.Para sacar el mapa de orden, ve de nuevo al acrtoolbox y en Stream order ingresa el mapa de red de drenaje y el de acumulación del flujo listo. Luego de seguir estos pasos tienes como resultado un mapa que te describe la red de drenaje de la zona. Crear mapas de distancias:

Para la elaboración del modelo es necesario crear mapas de distancias, los cuales nos sirven para definir parámetros de distancias a un objeto o una serie de objetos. Como por ejemplo el retiro a quebradas.
Para crear estos mapas de distancias es necesario seguir los siguientes pasos: 1.Dirigirse a la extensión “spatial analyst”, en ella seleccionar la opción distancia e inmediatamente la opción “Straight line”, la cual crea distancias perpendiculares al objeto. 2.Crear el raster con la información de distancias perpendiculares con respecto a el objeto seleccionado. 3.ArcGis mostrara un mapa el cual representara intervalos de distancia Reclasificación de los mapas:

A la hora de asignarles una valoración cualitativa que corresponde a una calificación técnica especifica, pasando de los valores iniciales del mapa y definiendo los nuevos intervalos requeridos.

A cada parámetro de una capa temática se le asigna una valoración numérica específica la cual debe encontrarse en los mismos rangos en todos las capas temáticas Para realizar esta reclasificación se siguen los siguientes pasos: 1.Dirigirse a la extensión “spatial analyst”, en ella seleccionar la opción “Reclassify” 2.Luego entramos en la opción “classify” para definir el número y características de los intervalos que se esperan obtener. 3.Se obtiene entonces un nuevo mapa, el cual presenta los intervalos que se necesitan para separar las zonas. La idea es asignarle una calificación cualitativa a cada uno de los factores que inciden en que un terreno tenga una susceptibilidad dada a presentar movimientos en masa. Estos se hacen deacuerdo a porcentajes cualitativos según criterio de los profesionales. (Evalúa el peso de cada factor en porcentaje). Para este segmente se recomienda consultar en los documentos de apoyo, el archivo llamado “botaderos”, donde hay un ejemplo ilustrativo de esto método. ELABORACIÓN DEL MODELO DE SUSCEPTIBILIDAD A MOVIMIENTOS EN MASA. A partir de las capas temáticas, que son consideradas como las variables identificadas para el modelo de susceptibilidad a elaborar, se procede relacionar estas capas temáticas elaboradas, en un arreglo matemático que exprese los requerimientos del modelo. Como todas las capas temáticas fueron llevadas a rasters (arreglo de datos matricial, donde cada entrada tiene una característica o valor especifico a partir de las diferentes particularidades, a cada entrada se le denomina pixel), esto se hace creando un mapa de distancias para cada una de las características que se deseen analizar, luego estos mapas se reclasifican en los parámetros que uno desee. Como se pudo ver todos estos rasters están clasificados en un arreglo numérico de 1 a 5 que representa las diferentes características en cada uno, donde 1 corresponde a los valores más altos y 5 corresponde a los valores más críticos o de menor validez (estos valores son definidos por el profesional), estos son pesos indicativos en el grado de importancia para el modelo. Para elaborar el modelo de susceptibilidad buscado se hace uso del algebra de mapas, que es una herramienta que nos permite a partir de varios mapas bases tratarlos matemáticamente y así obtener como resultado un mapa que recoge los parámetros deseados. El algebra de mapas se realiza con la herramienta raster calculator de ArcGis versión 9.2. Para este modelo se utilizaron los siguientes grados de importancia de cada una de las capas temáticas relacionados como porcentajes. A partir de haberle asignado el grado de importancia a cada capa temática se empieza a elaborar el modelo con la herramienta “raster calculator” de la siguiente manera. 1.Dirigirse a la extensión “spatial analyst”, en ella seleccionar la opción “Raster calculator” 2.Se entra a la opción de cálculo y se realizan las operaciones pertinentes con los mapas que contienen las capas tematicas a utilizar. (Esta calculadora solo trabaja con imágenes rasters, de ahí la importancia de convertir todas las capas temáticas a imágenes rasters de distancias)
Dados los grados de importancia se expresa la relación matemática de los datos a evaluar.
Ms = (litología * 0.15) + (estructuras *0.15) + (pendientes * 0.15) + (forma pendiente *0.1) + (drenaje * 0.2) + (procesos * 0.25).
Donde Ms corresponde al modelo de susceptibilidad.
3.El modelo obtenido a partir de la evaluación del anterior arreglo matemático es un modelo con valores variados, es necesario clasificarlo para asi obtener los parámetros de interés, esta reclasificación de hace en un arreglo numérico de 1 a 5, cuyas características se muestran a continuación. Donde los valores mas oscuros muestran las zonas con susceptibilidad baja. 4.A partir de esta zonificación y a los parámetros obtenidos se procede a realizar la reubicación de las casas espacialmente, para que estas puedan encontrarse en las zonas menos susceptibles a movimientos en masa.


A continuación se muestra en la ilustración 6, el mapa de las zonas de susceptibilidad obtenidas donde colores naranjas más oscuros muestran las zonas de susceptibilidad muy alta, mientras que el verde más oscuro muestra las zonas de susceptibilidad Muy baja. En esta guía de trabajo se realizo una descripción detallada, si presenta algunas dudas o quiere profundizar más en los temas se le recomienda revisar los tutoriales anexos. COMO HACER UN MAPA DE PENDIENTES.
Estas se crean a partir del raster entregado inicialmente. Para esto podemos utilizar las herramientas “spatial analyst” o “3D analyst” seleccionamos “surface analyst” y la opción pendientes (slope). AGRADECIMIENTOS

Estas aplicaciones se engloban en familias temáticas como ArcGIS Server, para la publicación y gestión web, o ArcGIS Móvil para la captura y gestión de información en campo. ArcGis Desktop, la familia de aplicaciones SIG de escritorio, es una de las más ampliamente utilizadas, incluyendo en sus últimas ediciones las herramientas:
- ArcReader
- ArcMap
- ArcCatalog
- ArcToolbox
- ArcScene
- ArcGlobe
Además de diversas extensiones. ArcGIS Desktop se distribuye comercialmente bajo tres niveles de licencias que son, en orden creciente de funcionalidades (y costo): ArcView, ArcEditor y ArcInfo. ArcGis usa modelos de datos inteligentes SIG para representar la geografía y proporciona todas las herramientas necesarias para crear y trabajar con datos geográficos. Incluye herramientas para todas las actividades SIG: edición y automatización de datos, mapeo y actividades basadas en mapas, administración de datos, análisis geográfico y organización de datos y aplicaciones para Internet. MODELOS DE DATOS GEOGRÁFICOS.
ArcGIS tiene un modelo de datos geográficos de muy alto nivel para representar información espacial tal como objetos, raster y otro tipo de datos.
ArcGIS es capaz de soportar una implementación del modelo de datos tanto para los sistemas de archivos como para los DBMS. Los modelos basados en archivos incluyen conjuntos de datos SIG tales como coberturas, shapefile, grid, imágenes y redes de triángulos irregulares (TIN). El modelo de geodatabase administra los mismos tipos de información geográfica en un DBMS, proporcionando muchos de los beneficios de administración de datos ofrecidos por un DBMS.
Tanto los modelos de datos basados en archivos como los DBMS basados en el modelo de geodatabase definen un modelo genérico para la información geográfica. Este modelo genérico se puede usar para definir y trabajar con una gran variedad de diferentes modelos específicos de usuarios o aplicaciones. Al definir e implementar el comportamiento de un modelo genérico de datosgeográficos, ArcGIS proporciona una potente plataforma para cualquier aplicación SIG.
MODELOS BASADOS EN ARCHIVOS: Coberturas, Shapefile y otros.

ArcGis soporta un modelo de datos basados en archivos de coberturas, shapefile, y tablas de atributos. Las grids y las TIN proporcionan soporte espacial adicional para datos tipo raster y de superficies. Los productos del ArcGIS Desktop, ArcView®, ArcEditor™ y ArcInfo™, contienen un conjunto completo de herramientas para trabajar con información en estos modelos basados en archivos.
ArcMap™, la aplicación para mapeo y edición, trabaja muy bien con todos sus datos existentes basados en archivos. ArcCatalog™ y ArcToolbox™, aplicaciones para administrar y geoprocesar conjuntos de datos geográficos, también le ayudan a crear y administrar estos conjuntos de datos basados en archivos. EL MODELO GEODATABASE.
ArcGis presenta un modelo de datos de la nueva generación para representar información geográfica, que se implementa usando tecnología estándar de base de datos relacional.
El nuevo modelo geodatabase (forma corta para base de datos geográfica) soporta un modelo de clases de objetos integrados topológicamente, similar a los modelos de shapefiles y de coberturas basados en archivos.
Los usuarios que están familiarizados con coberturas o shapefile entenderán rápidamente el modelo de geodatabase.
La geodatabase se construye sobre coberturas, shapefile y grid. Es como administrar sus coberturas, grid y shapefile en un DBMS pero agregando capacidades críticas que hacían falta. El modelo de geodatabase extiende los modelos de coberturas y shapefile con apoyo para geometría avanzada (por ejemplo, coordenadas tridimensionales y curvas reales), redes complejas, relaciones entre clases de objetos, topología plana y otras propiedades orientadas a objetos. Los tipos raster en una geodatabase proporciona una forma común unificada de administrar todos los formatos de datos raster (tales como imágenes de multibanda, mallas y formatos raster comprimidos). ArcMap:
ArcMap es la aplicación central del ArcGIS Desktop. Es la aplicación SIG usada para todas las actividades basadas en mapeo, incluyendo cartografía, análisis de mapas y edición.
En esta aplicación usted trabaja con mapas. Los mapas tienen un diseño de página que contiene una ventana geográfica, o una vista con una serie de capas, leyendas, barras de escalas, flechas indicando el norte y otros elementos.
ArcMap ofrece diferentes formas de ver un mapa- una vista de datos geográficos y una vista de diseño- en la cual usted puede desempeñar un gran rango de tareas avanzadas SIG.
ArcCatalog.
La aplicación ArcCatalog le ayuda a organizar y administrar todos sus datos SIG. Incluye herramientas para explorar y encontrar información geográfica, para grabar y ver metadatos, para una rápida visión de cualquier conjunto de datos y para definir la estructura del esquema de sus capas de datos geográficos.
ArcToolbox.
ArcToolbox es una aplicación sencilla que contiene muchas herramientas SIG usadas para el geoprocesamiento. Hay dos versiones de ArcToolbox: la ArcToolbox completa que viene con ArcInfo y una versión más sencilla que viene con los software ArcView y ArcEditor.
Las unidades encontradas en la visita de campo son las siguientes:
Unidad de Gabro (Jg).
Unidad de Basaltos (Kv).
Depósitos Coluviales (Qc)
Depósitos de gravedad (Qg).
Llenos Antrópicos (Qh).
Cenizas Volcánicas.
La idea es que después del trabajo de campo realizado y después de haber identificado las unidades geológicas en campo se pase a digitalizar estas unidades para tener la información espacial de estas en un formato digital y poder construir luego un mapa geológico de la zona. COMO CREAR UN MAPA GEOMORFOLÓGICO.
Un mapa geomorfológico es una representación de las “formas” que pueden darse en un relieve, estas formas son evidencias de características geológicas y estructurales, movimientos, procesos morfodinámicos, erosión. En general un mapa geomorfológico clasifica estas formas como filos, cañones, escarpes, vaguadas, etc. Siendo estas una muy buena fuente de información para la interpretación de diferentes procesos que ocurren en la superficie.
Para la construcción de este mapa geomorfológico es necesario realizar una visita de campo y/o una fotointerpretación, para poder conocer estas formas, su extensión y distintas relaciones. Este trabajo es realizado regularmente por un geólogo o ingeniero geólogo.
En la zona de estudio se identificaron las siguientes unidades:
Unidad de Filos Altos (Fa).
Unidad de Filos Medios (Fme)
Unidad de Vaguadas (Vg)
Unidad de Pendientes Suaves (Psu)
Unidad de Escarpe (Esc)
Unidad de Ladera Pendientes Altas (Pal).
Luego de su identificación se pasa a la digitalización de estas unidades para tener su relación espacial y poder construir el mapa geomorfológico.
COMO CREAR UN MAPA DE PROCESOS:
Un mapa de procesos morfodinámicos es una relación espacial de la distribución, tamaño, y tipo de procesos que puedo encontrar en un área que se desea estudiar, para construir estos mapas es necesario una fotointerpretación y/o una interpretación de un mapa topográfico para identificar las características que puedan corresponder a procesos, luego es necesario una visita a campo para corroborar la información obtenida, además de identificar todas las relaciones del proceso como lo es extencion, grado de actividad, recurrencia (si ocurre periódicamente), material, tipo de proceso, etc.
Luego de tener todas las características identificadas se pasa a la digitalización para luego construir el mapa.
COMO CREAR UN MAPA DE CURVATURA.
Estas se crean a partir del raster entregado inicialmente. Para esto podemos utilizar las herramientas “spatial analyst” en el arctoolbox, luego en la opción “surface” seleccionamos la herramienta curvatura.
Luego pasamos a digitalizar estos drenajes para poder tener su relación espacial y operar más cómodamente con estos. GRACIAS!!! (Esto se hace con los parámetros de cómo crear un mapa de distancias y como reclasificar dichos mapas, esto se mencionó anteriormente).
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