Caracterización de la Micro Cuenca Hidrográfica del Río Del Toro Comuna de Vicuña - Cuarta...

7/23/2019 Caracterizacin de la Micro Cuenca Hidrogrfica del Ro Del Toro Comuna de Vicua - Cuarta Regin de Chile

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Universidad de La Serena

Escuela de Ingeniera Civil

Departamento de Ambiental

Sistemas de Informacin Geogrfica

Caracterizacin de la Micro CuencaHidrogrfica del Ro Del Toro

Comuna de Vicua - Cuarta Regin de Chile

Felipe Brito Marn

18.352.126-8

Ing. Civil de Minas

Profesor: Jorge Nez Cobo

[email protected]


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1. INTRODUCCIN

-La cuenca hidrogrfica representa el mbito fsico-natural que asociado al agua, tiene relevancia

determinante en la conformacin del ambiente y principalmente de todo desarrollo viviente. De todos los

componentes de la naturaleza, vitales para la supervivencia humana, el agua ocupa un lugar privilegiado en la

punta de la pirmide ambiental. En ese sentido la cuenca hidrogrfica es funcional al resto del territorio como lafbrica natural del elemento vital de la naturaleza, la sociedad y la economa, dado el especial rol que

desempean las cuencas dentro del ciclo hidrolgico de capturar y concentrar la oferta del agua precipitada-1.

Por ello la Cuenca Hidrogrfica representa una unidad territorial muy importante para la sustentabilidad de la

vida y la sociedad.

Claro que la determinacin de su extensin se vuelve un problema si se hace por mapas topogrficos, no

obstante existen Sistemas de Informacin Geogrfica (SIG) que utilizan informacin tomada desde satlites que

obtienen escenas actualizadas a muy alta resolucin si tomamos en cuenta la altura a la que se encuentran dichos

satlites.

Estos sistemas son capaces de consultar, transferir, transformar, superponer, procesar y mostrar la

informacin recolectada por los sensores a bordo de los satlites. Por ello el presente informe se centra en la

caracterizacin de la Cuenca del Ro del Toro con la ayuda del software de SIG llamado SAGA.

2.

OBJETIVOS

Objetivo General:

Caracterizar bajo propiedades Topogrficas y Biofsicas la Cuenca del Ro del Toro de la Comuna de

Vicua.

Objetivos particulares:

Individualizar la Cuenca con la ayuda de modelamientos de elevacin de terreno y obtener sus

caractersticas esenciales

Analizar los ndices Biofsicos a travs de la combinacin de las escenas obtenidas desde LandSat 8.

1CEPAL, 2002 Serie Recursos Naturales e Infraestructura N 47 2002. Gestin del agua a nivel de cuencas: teora y prctica.

Dourojeanni, A., Jouravlev A., Chvez G., En este trabajo se explicitan en tres amplios razonamientos por qu se consideran las cuencascomo unidades territoriales adecuadas para la ordenacin territorial.


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3. METODOLOGA

3.1. REA DE ESTUDIO

La cuenca del Ro del Toro se ubica en la alta montaa de la Comuna de Vicua en la Provincia del

Elqui, Regin de Coquimbo. Es una Micro-cuenca andina, tributaria de la Sub-cuenca del Ro Turbio, que a su

vez tributan sus caudales para generar la Macro-cuenca del Ro Elqui, desembocando en el Ocano Pacfico, cerca de la ciudad de La Serena. Su ubicacin se encuentra en coordenadas UTM entre los y

Este-Oeste respectivamente y entre los y Norte-Surrespectivamente. Con un rea de y un permetro de .

Figura 1: Zona de inters, con cuenca delimitada por su divisoria de aguas en rojo.Fuente: a) Generacin propia con software SAGA,b) Cordillera altoandina de la cuenca del Ro Elqui - J. Cepeda P. & J. Novoa J.

Datum: WGS-84/19S.

3.1.1. Geologa y suelos2

Geologa. El ambiente geolgico corresponde a la provincia magmtica del Terciario Superior

de la Cordillera de los Andes, constituida por rocas gneas volcnicas y subvolcnicas decomposicin intermedia y cida, con amplia participacin de materiales volcanoclsticos. A esta

actividad geolgica se asoci una extensa e intensa accin hidrotermal, la cual es responsable de los

importantes yacimientos metalferos del rea, como lo fueron El Indio, Tambo y Ro del Medio. La

misma actividad es responsable del contenido de metaloides y metales de los suelos del sector,

particularmente arsnico (20 a 3000 g/ton) y sulfatos (100 a 15.000 g/ton). De esta forma, las

caractersticas de los suelos del rea no slo estn determinadas de modo importante por la exposicin,

textura y pendiente, sino tambin por los fenmenos de alteracin hidrotermal.

Suelos.Como es de esperar de acuerdo a las caractersticas climticas, fisiogrficas y mineralgicas

del rea, los suelos presentan un desarrollo pobre. En los llanos esteparios, el perfil del suelo es poco

profundo (no superior a los 40 cm), con bajo contenido de materia orgnica (0,2-2,0%). En pendientes

2Extrado desde LOS SISTEMAS NATURALES DE LA CUENCA DEL RO ELQUI (Regin de Coquimbo, Chile): Vulnerabilidad y cambio del

clima. 225-246 (2008). Cordillera altoandina de la cuenca del Ro Elqui - J. Cepeda P. & J. Novoa J. Ediciones Universidad de La Serena, LaSerena Chile.

a)

b)


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protegidas, las adesmias logran acumular una hojarasca abundante bajo su dosel, mejorando las

condiciones del suelo bajo ellas. El suelo de pendientes pronunciadas, sujetas al viento, a la radiacin

solar y a la remocin en masa, est desprovisto de vegetacin, con guijarros meteorizados y sueltos en

su superficie. En estos sectores la energa gravitacional es muy elevada, razn por la cual son sitios

propensos a avalanchas y desprendimientos. Los suelos de mejor desarrollo se encuentran en sectores

ocupados por vegetacin azonal (e.g., vegas y bordes de vega) (Fernndez et al. 1994, Reyes 2003). En

los ltimos aos, tanto en la precordillera como en la cordillera propiamente tal, la accin humana,particularmente relacionada con la agricultura, el pastoreo caprino y la corta de la vegetacin arbustiva

para la elaboracin de lea, muestra seales de marcada intensificacin (Romero et al. 1988).

3.1.2. Caractersticas climticas3

Factores del clima en la Cordillera del Elqui. El comportamiento y control climtico de la cordillera

andina tambin se manifiesta mediante la presencia de sierras transversales de orientacin este-oeste.

En la alta montaa de esta unidad territorial, por encima de los niveles de inversin trmica, se

desarrollan los climas de estepa y tundra (Paskoff 1993). La diferencia entre ambos tipos climticos est

dada por la frecuencia de temperaturas inferiores a 0 C que se interrelacionan con altitudes

cordilleranas mayores. Las bajas temperaturas, la sequedad del aire y la transformacin de las

precipitaciones lquidas en slidas son las caractersticas climticas principales de esta subregin

andina.Las condiciones semiridas del rea se reflejan tanto en su rgimen climtico anual como interanual.

Es un clima de influencias anticiclonales y ciclonales alternadas, sometido a un permanente bloqueo de

las depresiones frontales que causan las precipitaciones en el resto del pas. El desplazamiento hacia el

norte del Anticicln del Pacfico Sur o su alejamiento hacia el oeste, abre paso a las depresiones y

frentes provenientes desde el sur, con los consiguientes perodos de mal tiempo y con precipitaciones

de origen frontal o post-frontal (Romero 1985). De esta manera, la causa directa de los perodos secos

en el norte Chico se asocia con una perturbacin a gran escala de la circulacin atmosfrica que se

manifiesta en una menor ciclognesis y, sobre todo, en una tendencia del centro de altas presiones del

Pacfico suroriental a permanecer en latitudes anormalmente altas en invierno, lo que determina un

constante efecto de bloqueo a las perturbaciones atmosfricas australes (Romero et al. 1988). La

definicin de tipos de buen y mal tiempo en esta rea de transicin puede ser hecha sobre la base de

las caractersticas de los vientos (Devynck 1970), ya que la actividad ciclnica corresponde con ladireccin norte (noroeste, norte y noreste), mientras la actividad anticiclnica es anunciada por los

vientos sur (suroeste, sur y sureste).

El cordn maestro andino, de gran altura en la cuenca (e.g., cerros Las Trtolas, con 6.100 msnm;

Doa Ana, con 5.648 msnm y Olivares, con 6.216 msnm), posibilita a travs de los valles que escurren

entre cordilleras y sierras, no slo el acceso de agua procedente de los depsitos de nieves que originan

un descenso gradual de las temperaturas, una vez remontada la capa de inversin trmica, sino que

tambin el descenso de masas de aire clidas y secas que, a travs de vientos fuertes como el terral,

elevan las temperaturas y evaporaciones principalmente en invierno (Ulriksen & Vielma 1975). Este

viento al parecer se produce ante condiciones anticiclonales interrumpidas por bajas presiones

continentales originadas en el norte de Argentina. Inicindose en la noche, el terral es capaz de elevar

las temperaturas en 10C por sobre la media del mes, incrementando la intensidad del viento al doble y

reduciendo la humedad relativa de 80% a 20%. As como el terral provoca cambios ambientales en elcorto plazo, es igualmente notorio el control que ejerce la orientacin de los valles sobre los vientos

predominantes del oeste que soplan con gran intensidad durante el da y los contrarios, de valle, que a

lo menos son observables en los sectores subandinos durante las noches (Romero 1985).




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3.1.3. Biota4

Vegetacin. Segn Squeo et al. (1993, 1994), el lmite superior de la vegetacin se encontrara en el

rea por sobre los 4.450 msnm. La estepa andina constituye la formacin vegetal matricial dentro de la

cual se encuentran unidades paisajsticas menores (e. g., cuerpos de agua o pastos hmedos), pudiendo

existir entre la matriz y estas unidades menores un flujo permanente de materia y energa.

Altitudinalmente, la vegetacin muestra una distribucin claramente zonal, distribuyndose en

forma de pisos, franjas o bandas. Squeo et al. (1994) reconocen para el rea los siguientes pisosvegetacionales (Fig. 6.7):

El piso preandino, con lmite superior en el sector a los 2.700 msnm. Est caracterizado por

una vegetacin arbustiva baja y rala dominada por Atriplex desertcola, con especies

arbreas en algunos fondos de quebradas.

El piso subandino (2.700-3.500 msnm) est caracterizado por una vegetacin arbustiva de

hasta 1.5 m de altura. Especies tpicas son Adesmia hystrix y Ephedra breana, acompaadas

por la hierba perenne Stipa chrysophylla (coirn).

El piso andino inferior(3.500-4.250 msnm) exhibe una vegetacin en cojn y subarbustiva. Son

abundantes las especies Adesmia subterrnea, Calceolaria pinifolia, Azorella cryptantha,

Adesmia aegiceras, Adesmia echinus y Cristaria andicola;

El piso andino superior(4.250-4450 msnm) presenta una vegetacin escasa (menos del 1% de

cobertura). La especie ms abundante corresponde a la pequea hierba anual Chaetantherasphaeroidalis. En sustratos pedregosos es posible encontrar otras pequeas plantas (e.g.,

Calandrinia picta, Menonvillea cuneata).

En la zona andina superior (sobre los 4.250 msnm) la presencia de permafrost, bajas temperaturas

nocturnas, fuertes vientos y una elevada radiacin ultravioleta limitan la vegetacin a especies

perennes de tamao pequeo y con races superficiales. Estas tienden a establecerse en bolsones

hidrotermales. Como es frecuente en los otros pisos, sectores con desmoronamientos y deslizamientos

gravitacionales intensos y sitios con anomalas hidrotermales carecen casi de vegetacin, excepto en

aquellos casos donde el suelo ha sido cubierto por otros tipos de sedimentos (Squeo et al. 1994).

Adems de la distribucin zonal en altitud, la variabilidad en las condiciones edficas determina que

la vegetacin exhiba una distribucin intrazonal discontinua tipo mosaico, estructurada con parches de

diferente tamao y composicin taxonmica.

Especies del gnero Stipa dominan en lugares con sedimentos profundos (e.g., reas deposicionales,abanicos aluviales). Arbustos como Adesmia hystrix y Ephedra breana son ms abundantes en sitios con

suelos poco profundos y expuestos al norte. Otros como Viviana marifolia predominan en suelos de

profundidad variable, pero en sitios con pendientes expuestas al sur. En laderas ricas en calcio y con

cubiertas detrticas profundas, aunque pobres en vegetacin, predominan

Oreopolus macranthus, Malesherbia lanceolata y Alstroemeria andina.

Fauna. Respecto de la fauna y segn los niveles de altitud, en los diferentes ecotopos se pueden

encontrar auqunidos (e.g., guanacos), insectos en abundancia, particularmente polinizadores (e.g.,

himenpteros, dpteros y lepidpteros) (Cepeda 1996); aves granvoras e insectvoras (Fringillidae),

algunas pocas especies de roedores (Phyllotis sp., Abrothrix sp.) y una que otra especie de lagarto del

gnero Liolaemus (Corts et al. 1995).

3.2.

FUENTE DE DATOS3.2.1. IMGENES SATELITALES

Las imgenes son obtenidas desde la pgina web Earth Explored (http://earthexplorer.usgs.gov/),

plataforma de servicios de U.S. Geological Survey (USGS) o Servicios Geolgicos de los Estados Unidos.

Estas imgenes son obtenidas gracias a la familia de satlites LandSat.


http://earthexplorer.usgs.gov/http://earthexplorer.usgs.gov/http://earthexplorer.usgs.gov/http://earthexplorer.usgs.gov/


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Los LandSat son una serie de satlites construidos y puestos en rbita por EE.UU. para la

observacin en alta resolucin de la superficie terrestre.

Los LandSat orbitan alrededor de la Tierra en una rbita circular heliosincrnica, a dealtura, con una inclinacin de 98,2 respecto del Ecuador y un perodo de 99 minutos. La rbita de los

satlites est diseada de tal modo que cada vez que stos cruzan el Ecuador de Norte a Sur lo hacen

entre las 10:00 y las 10:15 de la maana hora local. Los LandSat estn equipados con instrumentos

especficos para la teledeteccin multiespectral.El primer satlite LandSat (en principio denominado ERTS-1) fue lanzado el 23 de julio de 1972.

Satlite Ao lanzamiento

LandSat 1 1972

LandSat 2 1975

LandSat 3 1978

LandSat 4 1982

LandSat 5 1985

LandSat 6 1993. Lanzamiento fallido

LandSat 7 1999

LandSat 8 11 de febrero de 2013

Tabla 1: Serie de satlites LandSat y ao de su lanzamiento.

LandSat 8, que reemplaz a LandSat 5 TM y LandSat 7 ETM+, cuenta con dos instrumentos

de toma de datos: el OLI (Operational Land Imager, o Generador Operacional de Imgenes de Tierra) y

el TIRS (Thermal Infrared Sensor, o Sensor Infrarrojo Trmico).

Las escenas de LandSat 8 tienen un total de 11 bandas espectrales, 9 tomadas por el OLI y 2 por el

TIRS. En la siguiente tabla se describen las principales caractersticas de las mismas:

Imagen EspectroLongitud deonda[m]

Resolucin [m]

Bandas espectrales de OLI

Banda 1 Costero / Aerosol 0,4330,453 30

Banda 2 Azul visible 0,4500,515 30

Banda 3 Verde visible 0,5250,600 30

Banda 4 Rojo visible 0,6300,680 30Banda 5 Infrarrojo cercano 0,8450,885 30

Banda 6 Infrarrojo de onda corta 1,5601,660 30

Banda 7 Infrarrojo de onda corta 2,1002,300 30

Banda 8 Pancromtica 0,5000,680 15

Banda 9 Cirrus 1,3601,390 30

Bandas Espectrales de TIRS

Banda 10 Infrarrojo termal o de onda larga 10,3011,30 100

Banda 11 Infrarrojo termal o de onda larga 11,5012,50 100

Tabla 2: Caractersticas de las Bandas detectadas por LandSat 8.

Las imgenes utilizadas para la caracterizacin son las correspondientes a las Bandas 2, 3, 4, 5, 6, 7 y 8 de

LandSat 8, que fueron capturadas el 21 de Agosto del 2014, con coordenadas 301823.22 latitud Sur y695612.41 longitud Oeste, posteriormente recortadas, obteniendo el rea de estudio det allado en 3.1.5.

3.2.2.

MODELAMIENTO DE ELEVACIN TERRITORIAL

La informacin de la topografa del terreno se obtiene desde la pgina web ASTER GDEM

(http://gdem.ersdac.jspacesystems.or.jp/), en la seccin Search o Bsqueda para seleccionar el rea de

inters aproximada.
http://gdem.ersdac.jspacesystems.or.jp/http://gdem.ersdac.jspacesystems.or.jp/http://gdem.ersdac.jspacesystems.or.jp/http://gdem.ersdac.jspacesystems.or.jp/


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Elevacin

Figura 2: Modelamiento de Elevacin del Terreno con cuenca delimitada por su divisoria de aguas.

Fuente: Generacin propia con software SAGA.Datum: WGS-84/19S.

3.3. HERRAMIENTAS DE ANLISIS

La informacin geogrfica puede ser consultada, transferida, transformada, superpuesta, procesada

y mostrada utilizando numerosas aplicaciones de software.

El manejo de este tipo de sistemas es llevado a cabo generalmente por profesionales de diversos

campos del conocimiento con experiencia en sistemas de informacin geogrfica (cartografa, geografa,

topografa, etc.), ya que el uso de estas herramientas requiere un aprendizaje previo que necesita de conocer

las bases metodolgicas sobre las que se fundamentan. Aunque existen herramientas gratuitas para ver

informacin geogrfica, el acceso del pblico en general a los geo-datos est dominado por los recursos en

lnea, como Google Earth y otros basados en tecnologa web mapping.

En el presente trabajo se utiliza el software SAGA versin 2.1.2 (del ingls System for Automated

Geoscientific Analyses, en espaol Sistema Automatizado de Anlisis Geocientfico) obtenido gratuitamente

de la pgina webhttp://www.saga-gis.org/seccin Downloads o Descarga.

4.

PROCEDIMIENTO

4.1.

COLOR VERDADERO

Los grficos de color verdadero utilizan un mtodo de almacenamiento de la informacin de la

imagen en la memoria de un ordenador donde cada pxel est representado por 3 o ms bytes. Los bits estn

divididos en valores para el componente rojo, el verde y el azul (RGB, del ingls red, green, blue) del color

final:

Bit 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01 00

Dato R R R R R R R G G G G G G G G B B B B B B B B B

Cada uno de las componentes RGB disponen de 8 bits asociados, dando 2 8o 256 valores de cada

color. Esto permite 16.777.216 (16.7 millones) posibles colores para cada pxel. La razn de que se denomine

color verdadero es debido a que es aproximadamente el nmero de colores que el ojo humano puede

detectar.

Las imgenes de color verdadero son algunas veces representadas por valores de 32 bits por pixel.

La obtencin de esta imagen se produce con la combinacin a travs del software de SIG de los tres

espectros de luz visible obtenidos de la descarga gratuita desde el satlite.
http://www.saga-gis.org/http://www.saga-gis.org/http://www.saga-gis.org/http://www.saga-gis.org/


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Figura 3: Combinacin de las Bandas 4, 3, 2 correspondientes a R, G, B.Fuente: Imagen obtenida desde internet.

4.2.

GENERACIN DE IMGENES EN FALSO COLOR

Las diferentes bandas espectrales captadas por los sensores electrnicos de un satlite deteledeteccin, pueden combinarse para generar imgenes coloreadas que mejoran la visualizacin de

determinadas escenas.

4.2.1. IMGENES COMPUESTAS EN FALSO COLOR

El ojo humano puede ver muchos ms detalles en las imgenes en color que en blanco y negro.

Incluso se pueden apreciar ms detalles en una imagen de color falso que en otra equivalente en color

natural o verdadero.

En el procesado de imgenes de satlite, se generan a menudo imgenes en falsos colores porque

incrementan la percepcin de determinados detalles de la superficie. Una imagen en falso color es una

representacin artificial de una imagen multiespectral.

En algunas aplicaciones de teledeteccin, puede ser til asociar las clases de cobertura del suelo con

colores familiares, por ejemplo, la hierba con el verde. En otros casos, se prefieren los colores

contrastados para resaltar objetos de inters en el fondo.Algunas combinaciones que son muy usadas por los usuarios de los Sistemas de Informacin

Geogrfica (SIG) se indican a continuacin.

N Representacin R G B

1 Color Natural 4 3 2

2 Falso Color (Urbano) 7 6 4

3 Color Infrarrojo (vegetacin) 5 4 3

4 Agricultura 6 5 2

5 Penetracin Atmosfrica 7 6 5

6 Vegetacin Saludable 5 6 2

7 Tierra / Agua 5 6 4

8 Natural con Remocin Atmosfrica 7 5 3

9 Infrarrojo de Onda Corta 7 5 4

10 Anlisis de Vegetacin 6 5 4

Tabla 3: Combinacin de Bandas de LandSat 8 paragenerar imgenes en Falso Color.

4.2.2. IMGENES DE PSEUDOCOLOR

A diferencia de las imgenes en falso color que estn compuestas por la informacin de

tres bandas diferentes, las imgenes en pseudocolor consisten en imgenes monocromas en las que se

ha substituido la escala de grises por una tabla o paleta de colores.


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4.3. CORRECIN ATMOSFRICA

La radiancia medida por el sensor depende de la reflectancia de la superficie observada y de la

geometra de iluminacin. Pero esta medida est perturbada por dos fenmenos atmosfricos: la absorcin

gaseosa, y la dispersin por molculas gaseosas y aerosoles.

4.3.1. CONVERSION A RADIANCIA EN EL TECHO DE LA ATMOSFERA (TOA):

Los productos estndar LandSat 8 LDCM (LandSat Data Continuity Mission, en espaol, Misin de

Continuidad de Datos de LandSat), suministrados por el USGS EROS CENTER consisten en una seriecuantificada, calibrada y escalada de niveles digitales (ND), los cuales representan los datos de una

imagen multiespectral adquirida por ambos sensores: OLI (Operational Land Imagen) y el TIRS (Thermal

Infrared Sensor).

Dichos niveles digitales no representan de manera directa ninguna variable biofsica y, por tanto,

no es conveniente que se obtenga ningn ndice espectral usando dichos valores. La razn para no

hacerlo es muy simple: los llamados "ndices espectrales" fueron desarrollados para trabajar con

valores de reflectancia espectral de la superficie terrestre. Los niveles digitales no proporcionan dicha

informacin. Por lo tanto, hay que convertir dichos valores ND en valores de reflectancia.

Los datos de las bandas del sensor TIRS y OLI estn derivados en 16 bits en formato no cifrado y

pueden ser reescalados a los valores de reflectancia y/o radiancia en el techo de la atmosfera (TOA),

usando para ello los coeficientes radiomtricos provistos en el archivo de metadato MTL.txt, que viene

adjunto a la descarga de las imgenes LandSat8.Para la determinacin de la Radiancia en el Techo de la Atmsfera (TOA) se aplica la

siguiente frmula:

Dnde:

: TOA radiancia espectral (W / (m2* srad * m))

: Factor de cambio de escala multiplicativo Band-especfica de LandSat metadatos(RADIANCE_MULT_BAND_x, donde x es el nmero de la banda).

Factor de Band-especfica reescalado aditivo de metadatos LandSat(RADIANCE_ADD_BAND_x, donde x es el nmero de la banda).

Valores de los pxeles de productos estndar cuantificadas y calibradas (DN).

Banda Banda 2 0,012563 -62,81748Banda 3 0,011577 -57,88577

Banda 4 0,0097625 -48,81254

Banda 5 0,0059742 -29,87084

Banda 6 0,0014857 -7,42861

Banda 7 0,00050077 -2,50384

Banda 8 0,011048 -55,24237

Tabla 4: Factores de cambio, proporcionado por el archivometadatos adjunto a la descarga de escenas LandSat.

4.3.2. REFLECTANCIA AL NIVEL DE LA SUPERFIE TERRESTRE:

La substraccin de objetos oscuro (DOS) es una familia de correcciones atmosfricas basadas en

imgenes. Chvez (1996) explica que "el supuesto bsico es que dentro de la imagen algunos pxelesestn en completa sombra y sus resplandores recibidos en el satlite son debido a la dispersin

atmosfrica (camino de luminosidad). Este supuesto se combina con el hecho de que muy pocos

blancos en la superficie de la Tierra son el negro absoluto, por lo que una reflectancia mnima de uno

por ciento asumido es mejor que cero por ciento. Vale la pena sealar que la precisin de las tcnicas

basadas en imgenes es generalmente menor que la correccin basados en la fsica, pero son muy

tiles cuando no hay mediciones atmosfricas disponibles, ya que pueden mejorar la estimacin de la

reflectancia de la superficie de la tierra.


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La reflectancia de la superficie de la tierra resultante viene dada por:

[ ( ) ]

Donde el resplandor ruta es:

Para LandSat 8, se puede calcular como:

Dnde:

: Reflectancia al nivel de la superficie terrestre.: Distancia Tierra-Sol en unidades astronmicas ( , vara

a lo largo del ao entre y ).: Es la irradiancia solar en la banda de inters medida en el tope de la atmsfera.: ngulo cenital del flujo incidente (complementario del ngulo de elevacin solar).: Radiancia emitida por la imagen satelital cruda, correspondiente al 1% de todos

los pixeles de la imagen considerada.

RADIANCE_MAXIMUM y REFLECTANCE_MAXIMUM son proporcionados por los metadatos

de la imagen.Banda Banda 2 760,53125 1,210700 6871,8271 1,0116231 52,47367856

Banda 3 700,82306 1,210700 6203,2410 1,0116231 52,47367856Banda 4 590,97345 1,210700 5901,3957 1,0116231 52,47367856Banda 5 361,64630 1,210700 5591,1936 1,0116231 52,47367856Banda 6 89,93814 1,210700 5436,3586 1,0116231 52,47367856Banda 7 30,31397 1,210700 5370,0997 1,0116231 52,47367856Banda 8 668,81934 1,210700 5909,0926 1,0116231 52,47367856

Tabla 5: Parmetros proporcionados por el archivo metadatos adjunto a la descarga de escenas LandSat.

4.4. NDICE NDVI.

El NDVI (Rouse et al. 1974) es el ndice de vegetacin ms utilizado para todo tipo de aplicaciones. Larazn fundamental es su sencillez de clculo, y disponer de un rango de variacin fijo (entre 1 y +1), lo que

permite establecer umbrales y comparar imgenes, etc.

Respecto a otros ndices de vegetacin ms complejos, el NDVI tiene las ventajas de tener una gran

sencillez de clculo y de facilitar la interpretacin directa de los parmetros biofsicos de la vegetacin.

Adems permite la comparacin entre datos obtenidos por diferentes investigadores. Por otro lado,

tiene el inconveniente de que posee poca capacidad de minimizar la influencia del suelo y de la atmsfera. El

NDVI permite identificar la presencia de vegetacin verde en la superficie y caracterizar su distribucin

espacial, as como, la evolucin de su estado a lo largo del tiempo. Esto est determinado fundamentalmente

por las condiciones climticas. La interpretacin del ndice debe, asimismo, considerar los ciclos fenolgicos y

de desarrollo anual, para distinguir oscilaciones naturales de la vegetacin con los cambios en la distribucin

temporal y espacial, causados por otros factores.

El agua tiene reflectancia mayor en el infrarrojo que en el rojo, por lo tanto valores negativos deNDVI.

El suelo descubierto y con vegetacin rala presenta valores positivos aunque no muy elevados.

La vegetacin densa, sana y bien desarrollada presenta los mayores valores de NDVI.

Las nubes presentan valores similares en el Rojo e IRC (Infrarrojo Cercano), por lo que su NDVI es

cercano a 0.

El NDVI posee un gran valor en trminos ecolgicos, ya que es un buen estimador de la fraccin de la

radiacin fotosintticamente activa interceptada por la vegetacin. El ndice de Vegetacin de Diferencia

Normalizada se calcula mediante la siguiente expresin:


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Dnde: : Banda de Infrarrojo cercano.: Banda del Rojo Visible.Para ser trabajados en SAGA GIS se ocupa la herramienta Grid Calculator, y la frmula se debe ajustar

para que los valor salgan del intervalo [-1; +1] reemplazndose por

Adems podemos incluir que los valores bajos de NDVI (por debajo de 0,1) corresponden a reas yermas derocas, arena o nieve. Los valores moderados representan terrenos con arbustos y prados (0,2 a 0,3), mientras

que los valores altos indican bosques de zonas templadas y tropicales (0,6 a 0,8).

4.5. CUENCAS HIDROGRFICAS

Una cuenca hidrogrfica es un territorio drenado por un nico sistema de drenaje natural, es decir,

que drena sus aguas al mar a travs de un nico ro, o que vierte sus aguas a un nico lago endorreico. Una

cuenca hidrogrfica es delimitada por la lnea de las cumbres, tambin llamada divisoria de aguas. El uso de

los recursos naturales se regula administrativamente separando el territorio por cuencas hidrogrficas, y con

miras al futuro las cuencas hidrogrficas se perfilan como las unidades de divisin funcionales con ms

coherencia, permitiendo una verdadera integracin social y territorial por medio del agua. Tambin recibe los

nombres de hoya hidrogrfica, cuenca de drenaje y cuenca imbrfera.

Una cuenca hidrogrfica y una cuenca hidrolgica se diferencian en que la primera se refiereexclusivamente a las aguas superficiales, mientras que la cuenca hidrolgica incluye las aguas subterrneas

(acuferos).

4.5.1.

CARACTERSTICAS DE LA CUENCA

4.5.1.1.

Divisoria de Aguas

La divisoria de aguas es una lnea imaginaria que delimita la cuenca hidrogrfica. Una

divisoria de aguas marca el lmite entre una cuenca hidrogrfica y las cuencas vecinas. El agua

precipitada a cada lado de la divisoria desemboca generalmente en ros distintos. Otro trmino

utilizado para esta lnea se denomina parteaguas.

La lnea divisoria de vertientes, es la lnea que separa a dos o ms cuencas vecinas. Es la

divisoria de aguas, utilizada como lmite entre dos espacios geogrficos o cuencas hidrogrficas.

4.5.1.2.El ro principal

El ro principal suele ser definido como el curso con mayor caudal de agua (medio omximo) o bien con mayor longitud o mayor rea de drenaje, aunque hay notables excepciones

como el ro Misisipi o el ro Mio en Espaa. Tanto el concepto de ro principal como el de

nacimiento del ro son arbitrarios, como tambin lo es la distincin entre ro principal y afluente.

Sin embargo, la mayora de cuencas de drenaje presentan un ro principal bien definido desde la

desembocadura hasta cerca de la divisoria de aguas. El ro principal tiene un curso, que es la

distancia entre su naciente y su desembocadura.

En el curso de un ro se distinguen tres partes:

Curso superior, ubicado en lo ms elevado del relieve, en donde la erosin de las aguas

del ro es vertical. Su resultado: la profundizacin del cauce.

Curso medio, en donde el ro empieza a z igzaguear, ensanchando el valle.

Curso inferior, situado en las partes ms bajas de la cuenca. All, el caudal del ro pierde

fuerza y los materiales slidos que lleva se sedimentan, formando las llanuras aluvialeso valles.

4.5.1.3.Afluentes

Los afluentes son los ros secundarios que desaguan en el ro principal. Cada afluente tiene

su respectiva cuenca, denominada sub-cuenca.

4.5.1.4.

El relieve de la Cuenca

El relieve de una cuenca consta de los valles principales y secundarios, con las formas de

relieve mayores y menores y la red fluvial que conforma una cuenca. Est formado por las

montaas y sus flancos; por las quebradas o torrentes, valles y mesetas.


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4.5.2. TIPOS DE CUENCAS

4.5.2.1. Desde el punto de vista de la evacuacin de las aguas, existen tres tipos de cuencas:

Exorreicas: drenan sus aguas al mar o al ocano. Un ejemplo es la cuenca del Plata, en

Sudamrica.

Endorreicas: desembocan en lagos, lagunas o salares que no tienen comunicacin fluvial al

mar. Por ejemplo, la cuenca del ro Desaguadero, en Bolivia.

Arreicas:las aguas se evaporan o se filtran en el terreno antes de encauzarse en una red dedrenaje. Los arroyos, aguadas y caadones de la meseta patagnica central pertenecen a este

tipo, ya que no desaguan en ningn ro u otro cuerpo hidrogrfico de importancia. Tambin

son frecuentes en reas del desierto del Sahara y en muchas otras partes.

4.5.2.2. Desde el punto de vista desde su ubicacin encontramos:

Andina:Tienen su origen en la cordillera de los Andes.

Trasandinas: Tienen su origen en la zona argentina de la Cordillera de los Andes, a la que

atraviesan, desembocando en el Ocano Pacfico.

Pre-andinas: Se originan en la pre-cordillera o montaa.

Costeras: Tienen su origen en la Cordillera de la Costa y por lo general, desembocan en el

mar.

4.5.3.

CARACTERPSTICAS GEOMORFOLGICAS

Las caractersticas geomorfolgicas de una cuenca hidrogrfica dan una idea de las propiedadesparticulares de cada cuenca; estas propiedades o parmetros facilitan el empleo de frmulas

hidrolgicas, generalmente empricas, que sirven para relacionarla y relacionar sus respuestas.

rea de la cuenca (km). Una cuenca tiene su superficie perfectamente definida por su

contorno y viene a ser el rea drenada comprendida desde la lnea de divisin de las aguas

(divisorium acuarium), hasta el punto convenido (estacin de aforos, desembocadura etc.).

Para la determinacin del rea de la cuenca es necesario previamente delimitar la cuenca,

trazando la lnea divisoria, esta lnea tiene las siguientes particularidades:

o debe seguir las altas cumbres.

o debe cortar ortogonalmente a las curvas de nivel.

o no debe cortar ninguno de los causes de la red de drenaje.

Permetro de la cuenca (km).Es la longitud del contorno del rea de la cuenca.

Longitud del ro principal (km) Longitud de los ros (km)

Altura mxima y altura mnima

Red de drenaje.Es el conjunto de cursos de agua que van a conducir las aguas precipitadas

sobre una determinada cuenca hidrogrfica hacia el punto ms bajo de la misma, tambin

llamado punto de control. Los parmetros que definen una red de drenaje son los s iguientes:

o Cantidad de cursos de agua

o Longitud total de los cursos de agua: es la suma de la distancia total recorrida por

los diferentes cursos de agua que forman parte de la red hidrogrfica de la cuenca.

La distancia recorrida por un curso de agua se mide desde su origen hasta su

desembocadura en el cuerpo receptor.

o Orden el ro principal de la cuenca y grado de ramificacin: Se determina el grado de

ramificacin de un curso de agua donde se considera el nmero de bifurcacionesque tienen sus tributarios, asignndole, un orden a cada uno de ellos en forma

creciente desde el inicio de la divisoria hasta llegar al curso principal de manera que

el orden atribuido a este indique en forma directa el grado de ramificacin de la red

de drenaje. El ro de primer orden es un tributario pequeo, sin ramificaciones. Un

ro de segundo orden es el que solo posee ramificaciones de primer orden. Un ro

de tercer orden es el que presenta ramificaciones de primer y segundo orden, y as

sucesivamente.


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Figura 4.1: Orden de los ros, en una cuenca de quinto orden.Fuente: Imagen obtenida desde internet.

Figura 4.2: Orden Jerrquico de cuencas.Fuente: Imagen obtenida desde internet.

4.5.4. FUNCIONES DE LA CUENCA HIDROGRFICA

Los procesos de los ecosistemas que describen el intercambio de materia y flujo de energa a travs

de la vinculacin de los elementos estructurales del ecosistema pueden ser vistos como un sistema:Dentro de la cuenca, se tienen los componentes hidrolgicos, ecolgicos, ambientales y

socioeconmicos, cuyas funciones a continuacin se describen:

Funcin Hidrolgica

Captacin de agua de las diferentes fuentes de precipitacin para formar el escurrimiento de

manantiales, ros y arroyos.

Almacenamiento del agua en sus diferentes formas y tiempos de duracin.

Descarga del agua como escurrimiento.

4.5.5.

IMPLICACIONES ECOLGICAS DE LA CUENCA

Al interior de la cuenca, el agua funciona como distribuidor de insumos primarios (nutrientes,

materia orgnica, sedimentos) producidos por la actividad sistmica de los recursos. Este proceso

modela el relieve e influye en la formacin y distribucin de los suelos en las laderas, y por ende en la

distribucin de la vegetacin y del uso de la tierra.La utilizacin del agua entra con frecuencia en conflicto con la conservacin del medio ambiente y la

biodiversidad. Dada la extraordinaria riqueza de recursos biticos e hdricos de la cuenca y la

degradacin a la que estn siendo sometidos, el anlisis de la relacin entre la gestin de los recursos

hdricos y la del medio ambiente constituye una prioridad.

Figura 5: Representacin de Cuenca Hidrogrfica.Fuente: Imagen obtenida desde internet.


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5. RESULTADOS

5.1. OBTENCIN DE IMAGEN EN COLOR VERDADERO

Haciendo uso de la herramienta RGB Composite, se combinan las bandas 4, 3 y 2, para generar la

imagen de color verdadero.

Figura 6: Imagen de color verdadero, con resolucin de .Fuente: Generacin propia con el software SAGA.

5.2. OBTENCIN DE IMGENES EN FALSO COLOR

Haciendo uso de la herramienta del apartado 5.1 y adems usando las combinaciones 4, 6 y 7 de la

tabla 3 que corresponden a Agricultura, Vegetacin Saludable y Tierra-Agua respectivamente, se obtienen las

siguientes imgenes en Falso Color.

Figura 7.1: Imagen en Falso Color de Agricultura (6, 5, 2).Fuente: Generacin propia con el software SAGA.

Figura 7.2: Imagen en Falso Color de Vegetacin Saludable (5, 6, 2).Fuente: Generacin propia con el software SAGA.


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Figura 7.3: Imagen en Falso Color de Tierra-Agua (5, 6, 4).Fuente: Generacin propia con el software SAGA.

5.3.

NDICE NDVI

Haciendo uso de la herramienta Grid Calculator y ocupando la frmula 5 se obtiene la siguiente

imagen monocromtica.

Figura 8: ndice Normalizado Vegetacional.Fuente: Generacin propia con el software SAGA.


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Para obtener una mejor visualizacin de este ndice se genera una imagen en Falso Color, donde la

banda del verde se cambia por la grilla de NDVI.

Figura 9: Imagen en Falso Color de NDVI (4, NDVI, 2).Fuente: Generacin propia con el software SAGA.

5.4.

AUMENTO DE RESOLUCIN DE IMGENES

Para esta aplicacin se ocupa la herramienta Colour Normalized Brovey Sharpening, la que ocupa

una imagen de alta resolucin, que para este estudio se us la Banda Pancromtica que posee una resolucin

de .

Figura 10: Imagen en Color Verdadero con resolucin de .Fuente: Generacin propia con el software SAGA.


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Ya que a esta escala no es apreciable el cambio, se adjunta a continuacin una escena de las Faenas

Mineras del Tambo y El Indio, las que se encuentran en cierre definitivo, en resoluciones de y 15

Figura 11.1: Escena de Faenas Mineras en cierre definitivo conresolucin de .

Fuente: Generacin propia con el software SAGA.

Figura 11.2: Escena de Faenas Mineras en cierredefinitivo con resolucin de .

Fuente: Generacin propia con el software SAGA.

5.5. RED DE DRENAJE DE CUENCA HIDROGRFICA

El software SAGA permite, bajo una seguidilla de herramientas, determinar las zonas de acumulacin

de fluido y la red de drenaje del agua.

Figura 12.1: rea de Acumulacin de Fluidos en azul.Fuente: Generacin propia con el software SAGA.

Figura 12.2: Red de Drenaje en azul.Fuente: Generacin propia con el software SAGA.


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5.6. NMERO DE ORDEN DEL RIO PRINCIPAL O GRADO DE RAMIFICACIN

Para este anlisis se ocupa la herramienta Strahler Order y un modelo de elevacin. Para este caso

el valor mximo entregado por este raster es 9, el que corresponde al orden del Rio del Toro.

Figura 13: Raster obtenido desde Strahler Order.Fuente: Generacin propia con el software SAGA.

5.7.

DELIMITACIN DE LA CUENCA

Si bien en los apartados anteriores se ocup el polgono que representa la divisoria de aguas de la

cuenca, no es sino hasta este punto que se puede obtener.

Gracias a la informacin del rea de acumulacin de fluidos y la red de drenaje de la cuenca, el

software es capaz de determinar la superficie que aporta con fluidos a los causes. Para ello ocupa la

herramienta Watershed Basins, posterior a ello es necesario vectorizar la cuenca de inters para generar el

polgono que representa la lnea divisoria de aguas.

Figura 14: Delimitacin de Cuenca, a travs de su Divisoria de Aguas.Fuente: Generacin propia con el software SAGA.


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5.8. PLANOS DE PENDIENTE, EXPOSICIN Y CURVATURA

La pendiente tiene relacin con la inclinacin del terreno con respecto a la horizontal y para este

caso se ha medido en grados sexagesimales.

La exposicin se relaciona con la orientacin de la pendiente, y esta se mide en azimut en grados

sexagesimales.

La curvatura del terreno se divide en cncavo y convexo. Los valores positivos indican una curvatura

convexa, mientras que los negativos indican una curvatura cncava.La concavidad y la convexidad se asociana la acumulacin de flujo y a la dispersin del mismo respectivamente, por lo que combinando ambas capas

de curvatura se puede tener una idea bsica de cmo se comporta el flujo sobre las distintas celdas.

Figura 15.1: Plano de Pendiente del terreno. Figura 15.2: Plano de Exposicin del terreno.

Figura 15.3: Plano de Curvatura del terreno.Fuente: Generacin propia con el software SAGA.


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5.9. CURVAS DE NIVEL

Con la herramienta Countour Lines from Grid se obtienen las isolneas de nivel topogrfico o curvas

de nivel.

Altura [m

Figura 16.1: DEM con Curvas de Nivel.Fuente: Generacin propia con el software SAGA.

Figura 16.2: Imagen de Color Verdadero con Curvas de Nivel.Fuente: Generacin propia con el software SAGA.

5.10.REPRESENTACIN TRIDIMENSIONAL DE LA CUENCA

Figura 17.1: Representacin tridimensional con resolucin de .


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6.

RESUMEN DE RESULTADOSLa Cuenca del Ro del Toro es una Micro-

cuenca andina, tributaria de la Sub-cuenca del Ro

Turbio que a su vez alimentan y forman parte de

la Macro-cuenca del Ro Elqui. Posee una

superficie de y un permetro de . Ubicada a una altura media de , su cota ms alta seencuentra en los y la msbaja a correspondiente a laconfluencia del Ro del Toro y el Ro de la Laguna,

que forman el Ro Turbio.

El grado de ramificacin de la cuenca es 9,que corresponde al orden del ro principal (Ro del

Toro), sin embargo existe dentro de la cuenca un

afluente llamado Ro Vacas Heladas que posee un

grado de ramificacin 8.

La Cuenca posee una pendiente media de

con orientacin azimutal de1942404.45, adems posee una curvatura

media de clasificada como cncava,

por lo tanto se comporta como acumuladora de

fluidos en su mnima expresin por su cercana al

cero.

La cuenca presenta un ndice Normalizado de

Vegetacin medio de quecorresponde a reas yermas de roca, arena o

nieve, que a su vez corresponden al de lasuperficie total de la cuenca. No obstante el

territorio presenta vegetacin de arbustos y

prados que solo ocupan un de la cuenca yun de uso de suelo por acumulaciones de

agua y nieve. Esto se ajusta a la clasificacin depisos vegetacionales segn la altura del terreno de

Squeo et al. (1994).

A travs de las imgenes en Falso Color

podemos observar que no existen actividades

agrcolas, sin embargo la vegetacin nativa

presente se encuentra saludable y la mayor parte

es suelo, versus una baja cobertura de nieve y

agua.


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7. CONCLUSIONES

Las caractersticas topogrficas y biofsicas

calculadas bajo los Sistemas de Informacin

Geogrfica, representan efectivamente las

descripciones realizadas por otros autores que

poseen resultados tomados desde muestras de

terreno.Por lo tanto se advierte que los anlisis

realizados por el autor del presente informe se

asemejan a la realidad el terreno.

Adems se concluye que la informacin

procesada por los SIG es bastante confiable si se

tienen la informacin necesaria y suficiente,

adems de los conocimientos del usuario.

8. REFERENCIAS

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Caracterización de la Micro Cuenca Hidrográfica del Río Del Toro Comuna de Vicuña - Cuarta...

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