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SIG-P02 Información desde mapas temáticos Guardado el: 29/01/2013 21:27:00 Objetivo de la práctica-Inicio de ILWIS

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SIG-P02 Información desde mapas temáticos

Contents

SIG-P02 Información desde mapas temáticos ..................................................................................... 1

Objetivo de la práctica ...................................................................................................................... 2

Material ............................................................................................................................................. 2

Ejercicio autoguiado.......................................................................................................................... 3

Inicio de ILWIS .............................................................................................................................. 3

Digitalización de las estaciones de medición ................................................................................ 3

Digitalización de la cuenca ............................................................................................................ 5

Elaboración de los polígonos de cuenca ....................................................................................... 7

Extracción de la información geométrica de la cuenca ................................................................ 10

Rasterización de un mapa de polígonos ..................................................................................... 12

Creación de un modelo digital de terreno ráster a partir de las curvas de nivel ........................... 12

Agrupación de valores por áreas ................................................................................................. 13

Inclusión en un SIG de una imagen temática escaneada y asignación de atributos. ................... 14

Asignación de atributos en tablas ................................................................................................ 15

Preguntas del Práctico SIG-P02 ......................................................................................................... 20

SIG-P02 Información desde mapas temáticos Guardado el: 29/01/2013 21:27:00 Objetivo de la práctica-Inicio de ILWIS

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Objetivo de la práctica El objetivo de la práctica es la digitalización de la cuenca, las subcuencas y los ríos y obtener sus características geométricas. Se utilizará un mapa temático de polígonos al cual se le asignarán atributos. Luego se generarán mapas a partir de los atributos. Los aspectos de la práctica son:

1. Técnicas de digitalización de cuencas en ILWIS: estaciones, ríos, cuenca y subcuencas en segmentos y máscaras, apoyado sobre mapa georeferenciado y curvas de nivel.

2. Mapa de puntos: creación y uso para denominación de polígonos. 3. Chequeo de segmentos, corrección, poligonización y rasterización de polígonos. 4. Extracción de información geométrica por medio de histogramas. 5. Creación del modelo digital de terreno a partir de contornos. Uso de Mapcalc. 6. Operaciones de agrupación. 7. Inclusión en un SIG de una imagen temática escaneada y. asignación de atributos. 8. Mapas de polígonos temáticos a partir de atributos de otros mapas.

Material Se ha elegido una pequeña subcuenca de Chiriqui (108) al oeste de Panamá.

Figura 1: Cuenca Chiriqui y del área del ejercicio. Figura 2: Hidrografía de la cuenca.

Figura 3: cartografía disponible

El afluente es el río Hornito y tiene un embalse denominado “Fortuna”. La salida de la cuenca para este ejercicio es el punto de la red hidrométrica 108-0101 (ver Figura 2).

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El material disponible para este ejercicio está localizado en el directorio de prácticas del día 2 y consiste en: 1. Mapa topográfico “hornito_topo”: escaneado de la cuenca del Hornito en formato ILWIS. 2. Segmentos “contornos”: mapa de segmentos en ILWIS conteniendo las curvas de nivel

digitalizadas del mapa “hornito_topo”. 3. Mapa “hornito_hidrometeo”: mapa ráster georeferenciado en ILWIS con los puntos de red de

hidrometría disponible en la zona. 4. Mapa de segmentos auxiliar “hornito_cuenca”. Este mapa no está en el directorio de trabajo y

solo se accederá cuando el instructivo lo indique. 5. Mapa ráster de cobertura vegetal del año 2000 “cobertura”. Este mapa está incompleto a

propósito, como parte del ejercicio. Este mapa fue editado para el ejercicio y no es preciso.

Ejercicio autoguiado

Inicio de ILWIS 1. Inicie ILWIS y desde el navegador (navigator tab) diríjase a la carpeta donde están los archivos

de este ejercicio (D2/P). 2. Una vez en la carpeta, cierre ILWIS y vuélvalo abrir. Comprobará que esta operación de cierre y

apertura hace que ILWIS recuerde la posición del último directorio de trabajo. 3. Posicione la ventana del programa sobre la izquierda de la pantalla para permitir desplegar

mapas y tablas en la parte derecha.

Digitalización de las estaciones de medición 4. Despliegue el mapa georeferenciado “hornito_hidrometeo”: Haga (DC1) sobre el ícono mapa en

el catálogo. 5. Agregar al mapa desplegado el mapa de segmento “contornos”. Para agregar un mapa vector

(puntos, segmento o polígono) a un mapa ráster, solo arrastre el mapa desde el catalogo y libérelo en cualquier lado de la pantalla de map Windows con el mapa desplegado. Acepte los defaults para la visualización. Fíjese si las curvas de nivel coinciden en la posición de los ríos del mapa hornito_hidrometeo.

6. Desde el map Windows haga: File-Create-Point map. Vamos a crear un mapa de puntos conteniendo las estaciones hidrométricas y una tabla asociada indicando el tipo de estación. Normalmente para hacer un mapa de puntos de estaciones se utiliza un dominio “identifier” de tal forma que ILWIS verifique que una entrada no se duplique. Es conveniente no aceptar un dominio “identifier” genérico, sino que es mejor crearlo para poder, de esa manera ingresar los códigos o nombres usuales de las estaciones evitando que ILWIS las numere secuencialmente. En todo caso, siendo que el dominio es “identifier” ILWIS verificará que las entradas no se dupliquen. 7. En la ventana “Create Point Map”, entre el nombre del mapa puntos de salida: p.e.

“hornito_hidrometeo” 8. Entre una descripción si quiere. Notará que el dominio es identificador y “genérico”. Crearemos un dominio propio.

9. Haga click en el ícono amarillo “ ” al lado del dominio como lo indica la Figura 4. 10. En la pantalla de creación de dominio, ponga “hornito_hidrometeo” como nombre del dominio2.

Hay 7 estaciones en la cuenca. Dos meteorológicas y 5 hidrométricas. Pondremos 20 registros (número de ítems), suponiendo algún tipo de cambios o agregados. Al final del procedimiento, la pantalla de dominio debiera quedar como en la Figura 5. La descripción, como todas, es opcional.

11. Oprima “OK” para ingresar a la entrada de los elementos del dominio. Ingrese manualmente los nombres de las estaciones uno por uno. Como los dominios creados automáticamente no son representativos de los nombres de las estaciones, lo mejor es renombrar algunos de los dominios haciendo (DC) sobre ellos en vez de entrar nuevos. La Figura 7 muestra un ejemplo de como se entra y como debiera quedar. Al final cierre la pantalla de domino para volver a la interface de creación del mapa de puntos.

1 DC= doble click; CBD= click botón derecho; CBI= click botón izquierdo 2 ILWIS maneja las extensiones de los archivos. Es conveniente entrar los nombres de los archivos de mapas-objeto iguales a los objetos de servicios para facilitar la relación entre ellos por parte del usuario. ILWIS los identifica por su extensión.

Rigoberto Guerra

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SIG-P02 Información desde mapas temáticos Guardado el: 29/01/2013 21:27:00 Ejercicio autoguiado-Digitalización de las estaciones de medición

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12. En la interface de create point map, el nuevo dominio aparecerá en campo de dominio. Oprima OK para entrar en el modo de edición de puntos.

-En la pantalla de edición del puntos, se trabajará sobre el mapa “hornito_hidrometeo” y las curvas de nivel. En este caso esos dos mapas son usados de base para entrar la posición de las estaciones adecuadamente. Los mapas no interfieren en el proceso. 13. Utilice el ícono “lápiz” del editor de puntos para ingresar las estaciones. Por cada punto que

ingresa deberá reescribir el nombre de la estación tal como la entró en el dominio identifier. Luego de escribir cada identificador oprima “Enter” para confirmar.

14. Cierre el editor cuando termine y trate de abrir el mapa de puntos creado en un map Windows nuevo: (DC) sobre el mapa de puntos del catálog y agregue el mapa de contornos. Al final del procedimiento, el mapa de puntos debiera quedar como en la Figura 8.

Figura 4: Diálogo para crear el mapa de puntos para las estaciones de hidrometría. Crearemos un dominio identifier haciendo click en el lugar donde indica la flecha.

Figura 5: Al final, esta interface debiera contener esta información.

Figura 6: Interface de ingreso del dominio. En este caso el dominio se creó con 20 valores arbitrarios automáticamente. En vez de entrar los nombres de las estaciones (se haría con el botón de add item), lo mejor es renombrar algunos de los creados haciendo DC sobre ellos.

Figura 7: Cada nombre de estación se ingresa individualmente. En este caso renombramos los nombres automáticos en vez de agregar nuevos. No ingrese nombres que empiezan con números3. No debe contener símbolos que confundan a ILWIS como "-, ; : / + - * ". El código (code) no es necesario. Sirve para acortar operaciones cuando el nombre de las estaciones es largo..

3 Esto también aplica a todo tipo de objetos (mapas y tablas)

SIG-P02 Información desde mapas temáticos Guardado el: 29/01/2013 21:27:00 Ejercicio autoguiado-Digitalización de la cuenca

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15. Conteste a las preguntas 1 a 3 en la página 20 (Preguntas del Práctico SIG-P02)

Digitalización de la cuenca En muchos casos, la delineación de la “cuenca hidrográfica” es una operación supervisada. Una cuenca hidrográfica puede ser definida automáticamente a partir de operaciones de vecinos con modelos digitales de terreno. Sin embargo, si la calidad del modelo digital es insuficiente o si la cuenca es muy plana o tiene características antrópicas que un procesamiento automático no puede resolver, la digitalización manual es una solución perfectamente aceptada. Técnicamente, la digitalización de la cuenca en pantalla no difiere de la delineación a partir de cartas topográficas. Para este ejercicio se requiere que el participante conozca los principios de delineación de cuencas a partir de curvas de nivel. Hay un demo que facilita el aprendizaje: (video digitalización divisoria de aguas ILWIS”).

Figura 8: Mapa de puntos ingresado

Hay muchas maneras de digitalizar una cuenca. La experiencia dice que la mejor manera debe considerar las siguientes recomendaciones: Los mapas de base adecuados para la digitalización son las curvas de nivel y una carta

topográfica o imagen georeferenciada. Se debe crear un mapa de segmento (cuenca) con dominio “Clas”. El dominio debe tener al menos tres elementos, “rios, subcuenca, cuenca”. La digitalización se debe iniciar desde la salida de la cuenca hacia aguas arriba. En este caso,

asumiremos que la salida coincide con la estación hidrométrica H108_0101. Las divisorias de cuencas se deben digitalizar desde la salida de la cuenca, desde la

confluencias de los ríos o desde donde se crea conveniente en forma perpendicular a las curvas de nivel.

Los ríos deben digitalizarse independientemente de las curvas de nivel, siguiendo los ríos existentes en la carta topográfica.

Ninguno de los segmentos se deben cruzar en ningún caso. Solo se podrán juntar un río con una cuenca o una subcuenca aguas abajo (salida) y/o eventualmente, aguas arriba en la divisoria de aguas.

La creación del segmento cuenca debe hacerse a partir del map window con la imagen o carta georeferenciada ya desplegada.

16. Desplegar el mapa ráster “hornito_topo” y agregar el segmento “contornos” y el mapa de puntos

“hornito_hidrometeo”. Trate de cambiar la representación de este último mapa utilizando la opción "symbol” en el menú de “display options” del mapa de puntos.

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SIG-P02 Información desde mapas temáticos Guardado el: 29/01/2013 21:27:00 Ejercicio autoguiado-Digitalización de la cuenca

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17. Desde el map windows desplegado haga: File-create-segment map 18. Dar el nombre “hornito_cuenca” al segmento. La descripción es opcional. Acceder al botón de

creación del domino, como fue explicado en el caso anterior. Ver Figura 9 y Figura 10. 19. Ya en la creación del dominio, seleccione el dominio Class y oprima OK. Ingrese cuatro nombres

nombres: ríos, lagos, cuenca y subcuenca. (no ingrese ni acentos ni espacios). Ver Figura 11. 20. Ingrese además en el dominio códigos para nombrar las cuencas. Estos códigos se usaran a

posteriori. Los códigos los llamaremos: SC01, SC02,… , SC12. 21. Cierre la entrada del dominio cuando termine para regresar a la creación del segmento. Oprima

“OK” para acceder al modo de edición del segmento.

Figura 9: creación del segmento clas de la cuenca. Acceder a la creación del dominio Clas como indica la flecha.

Figura 10: Pantalla de acceso al dominio del segment "hornito_cuenca"

Figura 11: Ingresando los dominios usando "add item" (donde está la flecha). Códigos y descripciones no son necesarios. Evite caracteres prohibidos.

Debido al tiempo que requiere la ejecución de la digitalización de la cuenca lo que haremos es abandonar la ejecución completa de la digitalización y cargar un archivo idéntico al que debiéramos digitalizar pero conteniendo una digitalización parcialmente hecha. El participante deberá culminar 5 trazos de digitalización solamente. 22. Salga de la ventana de edición del segmento, cerrando el map window. 23. Vaya al catálogo de ILWIS y elimine los siguientes archivos haciendo (CBD)-delete: mapa de

segmentos “hornito_cuenca”; dominio “hornito_cuenca”. 24. Desde el catálogo de ILWIS acceda al subdirectorio: auxiliar. Ahí verá un mapa de segmentos

“hornito_cuenca”. Haga sobre él, (CBD)-copy. 25. Vuelva a su directorio de trabajo y en cualquier lado vacío del catálogo haga (CBD)-paste. ILWIS

copiará el mapa de segmentos y el dominio en ese directorio. Abra el mapa de segmentos copiado, mírelo y compárelo con la Figura 12. El mapa de segmentos copiado “hornito_cuenca”

SIG-P02 Información desde mapas temáticos Guardado el: 29/01/2013 21:27:00 Ejercicio autoguiado-Elaboración de los polígonos de cuenca

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está incompleto (faltan 3 segmentos) y el objetivo es obtener un producto similar a la Figura 12 después de la digitalización. Cierre el mapa luego de verlo.

26. Desplegar el mapa ráster “hornito_topo” y agregar el segmento “contornos” y el mapa de puntos “hornito_hidrometeo”. Trate de cambiar la representación de este último mapa utilizando la opción "symbol” en el menú de “display options” del mapa de puntos.

27. Agregue el mapa de segmentos “hornito_cuenca”. 28. Desde el menú de map Windows haga: “Edit-edit layer-seg hornito_cuenca”. Entrará al modo de

edición de segmentos. Selo se puede editar el mapa de segmentos “hornito_cuenca”. 29. Identifique los 5 segmentos a digitalizar y proceda a la digitalización. El docente ayudará con esta

parte del ejercicio, haciéndolo simultáneamente. 30. Al final de la digitalización se procederá a un chequeo de los segmentos para evitar errores. Sin

salir del modo de edición ejecute: File-check segments. Hay que efectuar 2 de los cuatro pasos de chequeo: overlap e intersections. Dead ends y code consistency no son necesarios. El staff supervisará esta operación.

31. Al final de la operación la cuenca quedará digitalizada. 32. Conteste a las preguntas 4 a 7 en la página 20 (Preguntas del Práctico SIG-P02)

Figura 12: segmento "cuenca" terminado. Los segmentos verdes corresponden al dominio "cuenca", los rojos al "subcuenca", los azules oscuros a “ríos” y los azules claros o celestes a “lago”. El participante debiera tener un producto similar a este al final de la digitalización. Observe que algunas subcuencas se delinearon a partir de los lugares donde existen estaciones hidrométricas.

Elaboración de los polígonos de cuenca Es muy importante entender que a pesar que los segmentos son cerrados, ellos crean un espacio que todavía no está definido como polígono. El siguiente paso es crear los polígonos de las cuencas a partir de la digitalización de los segmentos y de la asignación de los nombres de los polígonos. ILWIS a diferencia de ArcGIS no digitaliza polígonos. Solo segmentos y puntos. Para generar polígonos, debemos ejecutar una operación sencilla que se denomina poligonización. A partir de un mapa de segmentos, ILWIS buscará todos los segmentos que estén cerrados y creará un polígono con ellos. El nombre del polígono puede ser aleatorio o en este caso asignado por el usuario. La


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asignación se realiza creando un mapa de puntos con un punto interno a cada polígono. A ese punto se le da el nombre que luego adoptará el polígono durante el proceso e poligonización. Tal como hemos particionado la cuenca tenemos 12 subcuencas y un lago, o sea el resultado serán 13 polígonos.. A los efectos de la numeración usaremos un código alfabético “sc” (subcuenca), seguido por un número: SC01 para la primera cuenca, etc. Note que no es conveniente en ILWIS iniciar ningún objeto o elemento con un número. Numeraremos desde aguas abajo hacia aguas arriba, aunque el orden no tiene importancia. 33. Desplegar el mapa ráster “hornito_topo” y agregar el segmento “hornito_cuenca”. 34. En el “map window”, en el área de catálogo de mapas deplegados desconecte (uncheck) el mapa

“hornito_topo” para dejar visible solamente el seg. “hornito cuenca”. 35. Vaya con el cursor al área del mapa y en cualquier parte haga (CBD)-display options-seg

hornito_cuenca. Aparecerá la ventana de opciones de visualización del mapa “hornito_cuenca”. 36. Haga “check” en la opción “mask”. En la caja de texto que aparece escriba: cuenca, subcuenca,

lago. También puede escribir c*, s*, l*. El resultado será el mismo. Oprima “OK”. La opción mask permite solo desplegar algunos de los dominios del mapa de segmentos, y otros no. En este caso solo desplegamos los dominios cuenca y subcuenca, lo que permite ver las áreas de los futuros polígonos, sin ver los ríos.

El siguiente paso es crear el mapa de puntos que contiene los nombres de los futuros polígonos. 37. Desde el map Windows haga: File-Create-Point map. Normalmente cada subcuenca debiera tener una identificación distinta que la otra. Sin embargo puede ser que en un futuro decidamos unir dos cuencas o separarlas. En ese caso es mejor usar un domino “Class” en vez de identifier. Debemos tener cuidado de no nombrar dos subcuencas con el mismo nombre, porque ILWIS no lo advertiría. 38. En la ventana “Create Point Map”, entre el nombre del mapa de salida: p.e.

“hornito_cuenca_nombres” 39. Entre una descripción si quiere. Notará que el dominio es identificador “genérico”. Crearemos un dominio Class propio. 40. De la lista de dominios a la que se accede con la flecha que abre el listado, seleccione el dominio

“hornito_cuenca” ya creado. 41. Seleccione el ícono del “lápiz”, agregue un punto en cualquier parte pero dentro de cada

subcuenca y asigne el nombre correspondiente desde el drop-down menú. El resultado final debiera ser parecido a la Figura 13. Siga la numeración de esa figura.

42. Cierre las ventanas una vez concluida la entrada de los puntos.

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Figura 13: resultado final de la entrada del mapa de puntos. Para salir del edito oprima donde está la flecha.

El siguiente paso es la poligonización del mapa de segmentos “hornito_cuenca”. 43. Desde el catálogo de ILWIS haga (CBD) en el segmento “hornito_cuenca”-vectorize-segment to

polygon”. 44. Completar la información de esta interface como lo indica la Figura 14. Oprima “Show” para

inicial la poligonización. 45. Despliegue el mapa de polígonos. Que debiera quedar similar a la Figura 15.

Figura 14: Al final de la entrada de información para la poligonización, la interface debiera quedar como lo indica esta figura.

Figura 15: mapas de polígonos de cuencas terminado.


SIG-P02 Información desde mapas temáticos Guardado el: 29/01/2013 21:27:00 Ejercicio autoguiado-Extracción de la información geométrica de la cuenca

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Extracción de la información geométrica de la cuenca La información geométrica de la cuenca es requerida por todos los modelos hidrológicos. Para esta parte del práctico se ha seleccionado:

Area de las subuencas. Area de la cuenca Perímetro de las subcuencas Longitudes de los ríos Longitudes de los ríos en cada subcuenca.

Las primeras tres operaciones se pueden realizar con una operación estadística de ILWIS que se denomina “histograma”. 47. Desde el catálogo principal de ILWIS haga (CBD) sobre el polígono “hornito_cuenca”-statistics-

histogram. Oprima “show” en el menú. El resultado es un gráfico y una tabla similar a la de la Figura 16. Las unidades de medición son idénticas a la de la proyección, en este caso metros y metros2. Se puede ver el área de cada subcuenca en m2 y el perímetro en metros.

Figura 16: Resultado de una operación de histogramas sobre polígonos.

48. La suma de la columna “área” es el área de la cuenca. En el menú del histograma hacer view-

statistics pane para tener una serie de estadísicas básicas de cada columna, entre ellas la suma. Cierre la tabla de histogramas cuando termine.

La longitud de la suma de todos los ríos digitalizados puede calcularse haciendo una operación similar sobre el mapa que los contiene, que es el mapa de segmentos “hornito_cuenca”. 49. Desde el catálogo de ILWIS haga (CBD) sobre el segmento “hornito_cuenca”-statistics-

histogram. Oprima “show” en el menú. La longitud de todos los segmentos aparecerán en el histograma en metros.

La longitud de los ríos en cada subcuenca no es una operación directa porque ILWIS carece del comando “Clip” como tiene ArcGIS. Hay muchas maneras de calcular el largo de los ríos en cada subcuenca en ILWIS, pero no son directas. Usaremos una que explica mejor el uso de los dominios. Creamos una copia del mapa “hornito_cuenca” y de su dominio “hornito_cuenca”. Esto permite “experimentar” sin dañar los originales. 50. Desde el catálogo de ILWIS haga (CBD) sobre el segmento “hornito_cuenca”-copy. En el mismo

catalogo en un sitio en blanco haga (CBD)-paste.

SIG-P02 Información desde mapas temáticos Guardado el: 29/01/2013 21:27:00 Ejercicio autoguiado-Extracción de la información geométrica de la cuenca

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51. A la copia del segmento póngale el nombre “hc_copia”. Use el mismo nombre para todos los archivos de servicio que se presenten.

Lo que vamos a hacer es renombrar los ríos del mapa “hc_copia” dándole un nombre distinto en cada subcuenca. Luego hacemos el histograma de hc_copia y obtendremos la longitud de los ríos en cada subcuenca. El dominio del mapa de segmentos “hc_copia” es el mismo que el original (dominio “hornito_cuenca”), contiene ríos, lago, cuenca, subcuenca, Y LAS SUBCUENCAS. Para renombrar un río, el nuevo nombre DEBE SER PARTE DEL DOMINIO. Lo que haremos es renombrar los ríos de “hc_copia”, cambiando los nombres por el de las subcuencas correspondientes. 52. Desde el catálogo haga (CBD) en

el segmento hc_copia-edit. El mapa de segmentos se editará.

53. Desde el menú de edición haga Layers-add layer y elija el mapa de puntos “hornito_cuenca_nombres”. Seleccione la opción “Text” en las opciones de display de este mapa de puntos. Luego oprima “OK”.

El mapa de segmento en modo de edición aparece con el mapa de puntos que nos indica los nombres de las subcuencas. 54. En modo de edición elija el “ícono

de la mano” y haga doble click en cada segmento de río. Del “pop-down” menú que aparece, cambie el nombre de cada río por el de la subcuenca correspondiente. Al final salga del modo de edición con el icono “exit editor”. El resultado debiera parecerse a la Figura 17.

55. Desde el catálogo de ILWIS haga (CBD) sobre el segmento “hc_copia”-statistics-histogram. Oprima “show” en el menú. La longitud de todos los segmentos por cuenca aparecerán en el histograma en metros. Ver Figura 18.

Figura 18: Histograma del mapa de segmentos "hc_copia" con los ríos renombrados. A cada tramo del río se le adjudicó el nombre de la subcuenca a la que pertenecen. El histograma muestra la longitud de cada tramo.

Figura 17: Mapa final con los ríos cambiados de nombre. Cada río en cada subcuenca tiene un nombre distinto.

SIG-P02 Información desde mapas temáticos Guardado el: 29/01/2013 21:27:00 Ejercicio autoguiado-Rasterización de un mapa de polígonos

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Rasterización de un mapa de polígonos Rasterización es una operación que convierte un polígono en un ráster. ILWIS es básicamente un sistema ráster con alguna capacidad de manejar SIG, pero algunas operaciones son muchas más sencillas en el formato ráster. Rasterizar un mapa de vectores (sea puntos, segmentos o polígonos) siempre requiere la definición de una georeferencia. El mapa de vectores tiene un sistema de coordenadas, pero la georeferencia es propia de un ráster porque es allí donde se define el tamaño del píxel y la posición de la grilla en el terreno. El usuario puede crear una georeferencia o usar una que ya tenga algún mapa. Por ejemplo, el mapa “hornito_topo”, en sus propiedades informa que el tamaño de sus pixeles es de 16 metros. Y el tamaño cubre toda la cuenca. Por tanto podemos usar la georeferencia de ese mapa que también se identifica en sus propiedades. 57. Haga (CBD) en el ráster “hornito_topo”

en el catálogo. Elija “properties” y verifique el tamaño de píxel del mapa y el nombre de su georeferencia. Anote esos datos. Luego cierre las propiedades.

58. Haga (CBD) en el polígono “hornito_cuenca”-polygon to ráster. del “drop-down” selector elija la georeferencia “hornito_topo”. Entre una descripción opcional. Ver Figura 19. Oprima “Show” para rasterizar. Observe el mapa final y ciérrelo.

59. Conteste a la pregunta 16 en la página 20 (Preguntas del Práctico SIG-P02)

Creación de un modelo digital de terreno ráster a partir de las curvas de nivel A partir de las curvas de nivel se puede crear un modelo digital de terreno (MDT) en forma directa en ILWIS. Ese MDT es un ráster cuyos valores de píxeles son las alturas del terreno. En este caso usaremos también la georeferencia del “hornito_topo”. 60. Desde las propiedades del mapa de segmento “contours”, averigüe el valor máximo y mínimo de

los contornos y anótelo. 61. En el catálogo haga (CBD) en el seg. “contour” – contour interpolation. Entre MDT_10 como

nombre del mapa de salida. Verifique que la entrada de información sea similar a la Figura 20. Oprima “show” para ejecutar la operación. La operación puede tardar un tiempo.

62. Vea el mapa resultado. Pruebe creando otro MDT cambiando la precisión de 10 a 5. Investigue el valor de los pixeles con el cursor. Luego cierre el mapa.

Figura 19: Interface para la rasterización del polígono "hornito_cuenca" usando la georeferencia del ráster de la carta topográfica.

SIG-P02 Información desde mapas temáticos Guardado el: 29/01/2013 21:27:00 Ejercicio autoguiado-Agrupación de valores por áreas

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63. Conteste a las preguntas 17 a 20 en la

página 20 (Preguntas del Práctico SIG-P02)

Agrupación de valores por áreas Supongamos que se quiere realizar una modelación hidrológica con un modelo que trabaja en modo agrupado, es decir, trata de reproducir el comportamiento de subcuencas completas con parámetros únicos. Esos valores representan a la subcuenca y no a un píxel. Supongamos que queremos conocer la pendiente media de cada subcuenca. En tal caso habría que calcular el mapa de pendientes y hacer una agrupación por área de cuenca para obtener el promedio. Supongamos que tenemos un mapa de cobertura de vegetación y queremos calcular el área que ocupa cada especie en cada subcuenca. Del mismo modo esta es otra operación de agrupación, pero que incluye información temática. Un SIG es un programa ideal para resolver este tipo de preguntas espaciales. En este ejemplo sencillo vamos a suponer que deseamos calcular la altura promedio s.n.m de cada subcuenca para luego ver si hay un gradiente de precipitación con la altura. La idea es promediar los valores del mapa de MDT dentro de cada subcuenca descritas en el mapa MDT. La operación que se utiliza para cruzar un mapa (MDT) con otro (cuenca) se denomina “crossing”. Se puede visualizar como que un “molde” conteniendo la forma de las subcuencas “corta” al MDT para luego calcular el promedio. Dos mapas ráster se pueden cruzar solamente si tienen la misma georeferencia. 64. Haga (CBD) en el mapa ráster “hornito_cuenca”-raster operations-cross. Elija como segundo

mapa el MDT_10. Debe crear una tabla que de estadística del cruce entre los dos mapas. Crear un ráster en este caso no es necesario. Fíjese que la entrada de datos sea como en la Figura 21. Oprima Show para calcular la tabla y despliéguela. La Tabla 1 muestra un extracto de esta operación y explica el significado.

Para calcular el promedio de alturas en una subcuenca habría que sumar las alturas de cada píxel y dividirla por el número de píxeles. Esta es una operación de agrupación. 65. Del menú de la tabla haga: “columns – aggregation” y complete los datos de entrada como indica

la Figura 22. Eso se entiende así: Se desea hacer un promedio de los valores de la columna MDT_10 (ver Tabla 1) agrupados por subcuencas (columna “hornito_subcuenca”) y pesada por el número de píxeles (columna pix). El resultado de ese cálculo de escribe en una nueva tabla llamada “MDTpromXcuenca” y en una columna llamada MDTmedio dentro de esta tabla. 66. Oprima “OK” para ejecutar el cálculo. Cierre todas las tablas y del catálogo abra la tabla recién

creada “MDTpromXcuenca”. El resultado es la altura media de cada cuenca y se puede ver en la Tabla 2.

Figura 20: Información para la interpolación que creará un MDT a partir de curvas de nivel. Oprima show para operar.

SIG-P02 Información desde mapas temáticos Guardado el: 29/01/2013 21:27:00 Ejercicio autoguiado-Inclusión en un SIG de una imagen temática escaneada y asignación de atributos.

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Figura 21: Interface de cruce entre un mapa de cuencas y un mapa numérico (MDT). Ambos mapas deben tener la misma georeferencia.

Tabla 1: Extracto del resultado de la operación de crossing. La tabla se lee así en la primera línea: La subcuenca lago tiene 5503 píxeles con una altura de 400 m, lo que cubre un área de 1408768 m2. En la línea 2, se lee que la misma cuenca tiene 3344 píxeles con alturas de 410 m. Y así todas las líneas.

Figura 22: Entrada de la interface de agregación para calcular la media de la altura de las subcuencas.

Tabla 2: resultado de la operación de agregación que calcula la altura media de cada subcuenca.

67. Conteste a las preguntas 21 a 22 en la página 20 (Preguntas del Práctico SIG-P02).

Inclusión en un SIG de una imagen temática escaneada y asignación de atributos. Para el ejercicio se dispone de un mapa de cobertura vegetal que está incompleto (esto fue premeditado para el ejercicio). El mapa se obtuvo con información faltante y se pretende evaluar el porcentaje de cobertura en cada subcuenca. El mapa de cobertura fue georeferenciado utilizando la misma georeferencia “hornito_topo” que tiene el mapa ráster “hornito_cuenca”. De esta forma se puede nuevamente realizar una operación de crossing. 68. Despliegue el mapa ráster “cobertura”. Verifique que solo una parte del mapa tiene información

de cobertura y la otra parte está sin información. Luego cierre el mapa. 69. En el catálogo sobre el ráster “hornito_cuenca” haga (CBD)- ráster operations-cross. Elija el

mapa cobertura como segundo mapa y permita el cálculo de píxeles sin información para conocer donde hay falta de datos. La interface debiera quedar como en la Figura 23. Y oprima show.

La tabla resultante muestra la cantidad de cada cobertura en la cuenca en forma numérica. Se puede apreciar que aquellas subcuencas que tengan valores de cobertura indefinidos (?) es porque están incompletas.

SIG-P02 Información desde mapas temáticos Guardado el: 29/01/2013 21:27:00 Ejercicio autoguiado-Asignación de atributos en tablas

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70. Cierre la tabla cuando termine. Si se desea visualizar el mapa de coberturas superpuesto al mapa de cuenca hay dos opciones. Al desplegar ambos mapas en una misma “map Windows”, un mapa cubriría al otro. La opción 1 es desplegar un mapa y cuando agrega el segundo mapa, en la interface de “display options” agregue la opción de “transparency” a un 60 o 70 %. La segunda opción es desplegar el mapa ráster de cobertura y agregue encima el mapa de polígonos de “hornito_cuenca”. En la interface de “display_options” haga check en la opción “boundaries only”. En este caso solo se desplegará los bordes del polígono y no los colores, por lo que se puede apreciar mejor la inclusión de las unidades. Las Figura 24 y Figura 25 muestran las dos opciones. 71. Intente desplegar los dos tipos de salida de pantalla.

Figura 24: Opción de transparencias. Figura 25: Opción de ráster de coberturas y bordes de polígono solamente. Se agregaron los nombres de las subcuencas.

Asignación de atributos en tablas Tablas con atributos, es quizás, una de las herramientas más útiles en el SIG, siguiendo el concepto de Unidad de mapeo de terreno (TMU). En ese concepto, el fotointérprete experto en aspectos físicos, geología y geomorfología, es capaz de delinear a partir de características de la fotografía, unidades de terreno que tienen un mismo comportamiento físico. Para responder de la misma manera, los parámetros físicos asociados deben ser similares. De tal forma que TMU son asociadas con una serie de propiedades hídricas que permite permiten elaborar información derivada de ellas. El tiempo de concentración de una cuenca es el tiempo que tarda la gota de escurrimiento hidrológicamente más alejada de la salida de una cuenca en llegar a ella. Hay muchas fórmulas empíricas para calcular ese tiempo que define la forma del hidrograma. La que usaremos en este ejercicio es la fórmula de Kirpich (1940) Tc: 0.02 * L0.77* S-0.385 Tc: tiempo de concentración expresado en minutos, L: longitud del canal principal en metros y S: gradiente del canal principal en metro/metro Haremos el cálculo para cada subcuenca de “hornito” donde tenemos definidos una líneas de agua. En la Tabla 2, se pueden ver las longitudes de los ríos principales de cada subcuenca. Lo que debemos hacer es calcular el gradiente o pendiente media del canal (S). El procedimiento que seguiremos es:

Crear un mapa ráster de pendientes a partir del MDT usando MapCalc. Rasterizar el mapa de segmentos de los ríos usando la georeferencia del mapa de

pendientes anterior.

Figura 23: interface de la operación de crossing entre la cuenca y la cobertura. Indefinidos pertenecen al cálculo.


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Como los dos mapas anteriores tienen la misma georeferencia, podemos cruzar los ríos con las pendientes y generar una tabla que indique la pendiente de cada pixel de los distintos ríos.

Calcular el promedio de pendiente por cada subcuenca. Resolver la ecuación de Kirpich por cada subcuenca. Crear un mapa de tiempos de concentración para un “eventual” informe por asignación de

atributos.

Mapa de pendientes

La pendiente en un píxel de un raster se calcula dividiendo la diferencia de alturas entre dos pixeles consecutivos por la distancia que los separa, que en este caso es la dimensión del pixel. La diferencia de alturas debe seguir el gradiente máximo, por lo que se calcula esa diferencia en el eje ´X´, en el eje ´Y´ y luego se calcula la hipotenusa con una función en ILWIS. La ecuación genérica en ILWIS es: pendmm= ((HYP (Dx,Dy)) / pixsize(MDE)) Donde:

pendmm es el mapa final de pendientes en m/m Dx y Dy son dos mapas rásters que contienen la diferencia entre dos píxeles adyacentes en

la dirección ´X´ e ´Y´. Dx y Dy se calculan con dos filtros especiales de ILWIS actuando sobre el modelo digital de terreno (MDE). La función (HYP) calcula la hipotenusa de esa diferencia.

Pixsize es una función de ILWIS que calcula el tamaño del píxel del mapa en este caso MDE. 72. Haga (CBD) en el ráster MDT_10-image processing-filter. 73. Elija un filtro lineal, DFDX. Asegúrese que la información de entrada sea como lo expresado en

Figura 26. Los valores de rango se deberán verificar luego. 74. Oprima “Show” y vea le mapa de salida “MDTdx”. Evalúe los resultados.

75. Repita el procedimiento para calcular el mapa MDTdy usando el filtro DFDY. Utilizaremos una herramienta muy poderosa de ILWIS que permite hacer todo tipo de cálculos con los mapas y tablas de ILWIS. MapCalc es el calculador de mapas que se usará a lo largo del curso. 76. De la lista de operaciones del menú principal de ILWIS “operation list” seleccione “Map

Calculation”. 77. Escriba las instrucciones como las expresadas en la Figura 27. Trate de interpretar el significado

de la expresión y el valor del dominio del mapa creado. Luego oprima “Show” para ejecutar. 78. Vea los resultados, analícelos criteriosamente y cierre el mapa.

Figura 26: Interface para el cálculo de un filtro diferencial en la dirección X a partir de un MDE.

Figura 27: Uso de Map Calculation. Las expresiones se escriben separadas del nombre de salida del mapa.


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79. Conteste a las preguntas 23 a 27 en la página 20 (Preguntas del Práctico SIG-P02).

Rasterización del mapa de ríos

En los pasos anteriores (ver punto 50 en la página 10) hemos creado una copia del mapa de segmentos de cuencas y hemos renombrado los ríos de tal forma que cada uno tenga un nombre distinto en cada subcuenca. Ese es el mapa de segmentos “hc_copia”. Sin embargo ese mapa también contiene la divisorias de aguas y la de cuenca. Lo que haremos es extraer solo los ríos de ese mapa y crear un nuevo mapa de segmento llamado “ríos” al que luego rasterizaremos. La función “Mask segments” permite extraer uno o más elementos del dominio de un mapa y crear otro. 80. Haga (CBD) en el segmento “hc_copia”-vector operations-mask segments. De todos los componentes del dominio hc_copia, solo queremos extraer los ríos. Esos ríos fueron nombrados: SC01, SC02, … SC12. Esos son los que extraeremos. Usaremos el “comodín” SC* para evitar escribir todos los dominios separados por comas. 81. Complete la interface de “Mask Segments” como indica la Figura 28. Oprima Show y vea el mapa

de segmentos “ríos”. 82. Haga (CBD) en el segmento ríos recién creado-

rasterize-segment to ráster. Cree el ráster “ríos” y use la georeferencia del mapa “Pendmm” (hornito_topo). Oprima “show” para ver los resultados. Haga zoom para ver la estructura del ráster.

Ahora cruzaremos este mapa con el mapa de pendientes. 83. Haga (CBD) en el ráster “ríos”-raster

operations-cross”. Asegúrese que la información sea igual a la de la Figura 29. Oprima “Show” y despliegue la tabla.

Ahora debemos calcular la pendiente media de cada uno de los ríos. 84. En el menú de la tabla haga: columns-

aggregate columns. Entre como en la Figura 30. “OK” y vea la tabla. Extienda la ventana si es necesario.

Figura 30: Operación de agregación en columnas. En este caso el resultado de la operación se calcula en la misma tabla. Se crea una nueva columna llamada Pendmed.

Trate de entender la interface de la Figura 30.

Figura 28: extracción de componentes del mapa de segmentos usando el dominio (mask segments).

Figura 29: Interface para la operación de Cross. Genera una tabla y no es necesario en este caso generar un mapa.


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La operación crea una nueva columna que tiene el valor medio de la pendiente de cada cuenca. Ese es el valor que necesitamos para Kirpich. 85. Es también posible y más elegante realizar el

mismo cálculo y crear una tabla externa que contenga el promedio de las pendientes. En el menú de la tabla haga: columns-aggregate columns como hizo anteriormente.

86. Complete la entrada como indica en la Figura 31. Oprima OK y despliegue la tabla Rios_pend.

En la página 11, Figura 18, vemos una tabla que corresponde al histograma del segmento “hc_copia” con el cálculo ya realizado de la longitud de cada uno de los ríos. Con esa información y las pendientes promedio podríamos calcular en Excel el tiempo de concentración. Una solución elegante y avanzada (opcional), es hacer el cálculo en ILWIS y presentar los tiempos de concentración en un mapa. Usaremos esta opción para presentar el cálculo de ecuaciones en tablas. 87. Despliegue la tabla RiosXpend y desde el menú de la tabla haga: columns-join. 88. En la interface elija la tabla que corresponde al histograma del mapa de segmentos “hc_copia”. Y

elija la columna length. 89. Complete la secuencia. Al final la tabla tendrá la longitud de los ríos de la tabla del histograma. Esos son los dos parámetros que se requiere para Kirpich. 90. En el menú de la tabla, vaya a “View” y asegúrese que la línea de comandos “command line”

esté visible. 91. En la línea de comandos escriba esta equación: TC_min=0.02 * length^0.77 * pendmed^(-0.385).

Luego oprima “Enter”. El resultado de esta operación es una nueva columna con los cálculos del tiempo de concentración. En ILWIS puede dejar espacios entre comandos y poner mayúsculas y minúsculas y no alterará el resultado. Si los nombres de los mapas empiezan con un número o tienen espacios, use “xxx” delante y detrás del mapa. De todas formas evite eso. 92. Conteste a las preguntas 28 a 34 en la página 2120 (Preguntas del Práctico SIG-P02).

Crear un mapa de tiempos de concentración

93. Fíjese cuales son los dominios de la tabla “RiosXpend” y del mapa de puntos “hornito_cuenca_nombres”, y el de segmentos y polígonos “hornito_cuenca”. Verá que los todos tienen el mismo dominio.

Eso significa que el mapa está compuesto por unidades y que esas mismas unidades tienen propiedades que se describen en una tabla. Por tanto la tabla puede ser usada como un “anexo” o atributo del mapa en cuestión. Cualquier tabla que tenga el mismo dominio que un mapa (ráster, puntos, segmentos o polígonos) puede ser usada como atributo del mapa. Lo que hay que hacer es informar al mapa que use una tabla como atributo. 94. Haga (CBD) en el mapa de puntos “hornito_cuenca_nombres”-properties. 95. Haga “check” en “attribute tables” y de la lista seleccione la tabla “Rios_pend”. Haga “OK”. 96. Despliegue el segmentos “hornito_cuenca” y agrege el mapa de puntos

“hornito_cuenca_nombres”. Haga “check” en “attributes” en la pantalla de opciones de despliegue del mapa de puntos y seleccione la columna Tc_min. Tambien selecione el “check box” text y acceda a “symbols”. Vea la Figura 32.

Figura 31: Interface para crear una tabla con los resultados en vez de agregarlos en una columna.


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Figura 32: Atributos con representaciones más elaboradas.

Figura 33: Opciones para representar símbolos proporcionales al tamaño del elemento a representar.

97. Las opciones de simbología pueden ser como en la Figura 33. Oprima OK. El mapa final de tiempos de concentración debiera parecerse al de la Figura 34

Figura 34: Mapa final de presentación de los tiempos de concentración.

98. Conteste a las preguntas 35 en adelante en la página 21 (Preguntas del Práctico SIG-P02). ESTO CONCLUYE LA PRACTICA SIG-P02.

Preguntas del Práctico SIG-P02 Nombre del Participante:_____________________________

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Preguntas del Práctico SIG-P02 1. ¿Por qué es conveniente el dominio “identifier” para estaciones de medición? Podría hacerse con

dominio “Clas”?

2. ¿Cuál es la ventaja de crear un mapa de puntos o de segmentos a partir de un mapa ráster de

base ya georeferenciado?

3. Describa cuales son los comandos disponibles para crear y editar puntos de un mapa de puntos.

4. ¿Por qué el segmento ¨hornito_cuenca” requiere dominio Clas y no identifier?

5. ¿Por qué en el caso del segmento “hornito_cuenca” es necesario verificar los errores de

digitalización usando “overlap e intersections” y no es necesario “dead ends y code consistency”.

6. ¿Cuándo es necesario verificar “dead ends”

7. ¿Cuándo es necesario verificar code consistency?

8. ¿Para qué sirve una máscara (mask) en ILWIS?

9. ¿Por qué se elige como (mask) los segmentos cuenca, subcuenca y lago para la creación de los

polígonos de cuenca y no se elige la máscara “ríos”?

10. ¿Cuándo se coloca en una máscara el código “*” qué significa?

11. ¿Qué archivos de servicio crea una poligonización además del polígono mismo? (Vea el área de

catálogo en ILWIS).

12. ¿Por qué los “ríos” tiene ahora longitud “0” en la Figura 18?

13. ¿Qué significaría si la longitud en ese histograma no fuera 0?

14. ¿Por qué “SC07” tiene ahora longitud “0” en la Figura 18?

15. Un dominio es solamente una lista de valores que un mapa puede adoptar. Esa lista completa

debe estar explícita en el dominio. Si la unidad no está presente en la lista de dominio, ILWIS

desplegará valores indefinidos “?” en los sectores donde tenga que desplegar esa unidad. ¿Cree

usted que la solución del problema es agregar en la lista el nombre faltante y volver a desplegar

el mapa?

16. ¿Nota alguna diferencia entre el polígono “hornito_topo” y el ráster “hornito_topo”? Haga zoom

en cualquier encuentro entre dos unidades hasta ver la estructura de los mapas.

17. ¿Por qué el rango del MDT es un poco más amplio que el mapa de segmento “contours” que lo

crea? Vea la Figura 20.

18. ¿Por qué la precisión del MDT es mucho menor (más preciso) que los contornos que crean el

MDT? Vea la Figura 20.

19. ¿Qué ocurre si se cambia la precisión de un MDT de 10 m a 5 m?

20. ¿Opina usted que debe haber curvas de contorno digitalizadas fuera de los un poco por fuera de

los límites de la cuenca para mejorar la interpolación del MDT en los bordes?

21. Dos mapas ráster se pueden cruzar solamente si tienen la misma georeferencia. Esto es cierto

pero ¿Por qué?

22. ¿Por qué debe pesarse por el número de pixeles el cálculo de la operación de agregación para

calcular la altura media de las subcuenca?

23. ¿Qué carácter asigna ILWIS a áreas o píxeles indefinidos?

Preguntas del Práctico SIG-P02 Nombre del Participante:_____________________________

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24. En la Figura 25, ¿Qué mapa se desplegó para que aparecieran los nombres de las subcuencas?

25. ¿Qué significa un valor en un pixel filtrado el filtro DFDX?

26. La salida de los filtros DFDX y DFDY tiene muchos píxeles iguales a 0. Eso implica que no hay

diferencia de elevación en esos píxeles a pesar del que terreno es montañoso. ¿A que atribuye

ese error? ¿Cómo lo solucionaría?

27. ¿Cuál es el tamaño de pixel y la georeferencia del mapa “Pendmm”?

28. ¿Qué debe hacer para averiguar cual es el dominio que le corresponde al mapa de segmentos

“hc_copia”? ¿Puede consultar el dominio para saber lo que contiene?

29. Trate de entender la tabla de cruce RiosXpend.

30. ¿Por qué la columna “Pendmed” de la tabla RiosXpend tiene valores idénticos para cada río?

31. Esta es una pregunta más difícil, pero muy importante para el buen entendimiento de ILWIS.

¿Cuál es el motivo por el cual hemos podido unir las tablas “Rios_pend” con el resultado de las

pendientes medias con la tabla del histograma “hc_copia” que tiene las longitudes de los ríos?.

La respuesta se discutirá en clase.

32. ¿Cuándo un mapa tiene un nombre en mayúsculas, operará Mapcalc si en la ecuación lo escribe

con minúsculas?

33. ¿Puede poner espacios en una ecuación para separar operadores aritméticos, lógicos y

condicionales, o tiene que escribir todo junto?

34. Si un nombre de un mapa empieza con un número y/o tiene un nombre compuesto con un

espacio en el medio, ¿Operará bien ILWIS? ¿Cómo se soluciona eso?

35. ¿Qué otra tabla puede ser atributo del mapa de polígonos “hornito_cuenca”? ¿Por qué?.

36. ¿Es el mapa de tiempo de concentración razonable si compara el tamaño de las cuencas y las

longitudes de los ríos?

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