20/10/2010 120/10/2010 1

Ing. Edgardo Monasterios M.Sc.Ing. Edgardo Monasterios M.Sc...

Ing. Edgardo Monasterios M.Sc.Ing. Edgardo Monasterios M.Sc.Curso Regional: Curso Regional:

ConstrucciConstruccióón de Capacidades en el Manejo Integrado de Agua y n de Capacidades en el Manejo Integrado de Agua y ÁÁreas Costeras (MIAAC) en Amreas Costeras (MIAAC) en Améérica Latina y el Cariberica Latina y el Caribe

Ciudad de PanamCiudad de Panamáá, 16 de Agosto de 2010, 16 de Agosto de 2010

Curso Regional: Curso Regional: ConstrucciConstruccióón de Capacidades en el Manejo Integrado de Agua y n de Capacidades en el Manejo Integrado de Agua y ÁÁreas Costeras (MIAAC) en Amreas Costeras (MIAAC) en Améérica Latina y el Cariberica Latina y el Caribe

Ciudad de PanamCiudad de Panamáá, 16 de Agosto de 2010, 16 de Agosto de 2010

GeotecnologGeotecnologíías para el as para el

Manejo del Recurso HManejo del Recurso Híídrico y drico y ÁÁreas Costerasreas Costeras::Aplicaciones de Sistemas de InformaciAplicaciones de Sistemas de Informacióón Geogrn Geográáfica y fica y

Global Navigation Satellite Systems Global Navigation Satellite Systems GNSSGNSS

GeotecnologGeotecnologíías para el as para el

Manejo del Recurso HManejo del Recurso Híídrico y drico y ÁÁreas Costerasreas Costeras::Aplicaciones de Sistemas de InformaciAplicaciones de Sistemas de Informacióón Geogrn Geográáfica y fica y

Global Navigation Satellite Systems Global Navigation Satellite Systems GNSSGNSS

20/10/2010 220/10/2010 2

CONTENIDOCONTENIDO1.1. Conceptos Generales sobre GeotecnologConceptos Generales sobre Geotecnologííasas

TeledetecciTeledeteccióónnSistemas de NavegaciSistemas de Navegacióón Globaln GlobalSistemas de InformaciSistemas de Informacióón Geogrn Geográáficafica

2.2. GestiGestióón y Aplicacin y Aplicacióón de las Tecnologn de las Tecnologíías de la Informacias de la Informacióón para n para Aplicaciones en Recursos HAplicaciones en Recursos Híídricos y dricos y ÁÁreas Costerasreas Costeras

LLíínea Base para Evaluacinea Base para Evaluacióón y Monitoreo de Cuencas y/o n y Monitoreo de Cuencas y/o ÁÁreas reas CosterasCosteras

3.3. Programas Computaciones Comerciales y de Uso Libre Programas Computaciones Comerciales y de Uso Libre –– Fuentes de Fuentes de InformaciInformacióón Pn Púúblicablica

4.4. Ejemplos de Aplicaciones de las TIG para la GestiEjemplos de Aplicaciones de las TIG para la Gestióón de Recursos Hn de Recursos Híídricos dricos y y ÁÁreas Costeras.reas Costeras.

20/10/2010 320/10/2010 3

GestiGestióón de la Informacin de la Informacióón y de las n y de las GeotecnologGeotecnologíías para Aplicaciones en as para Aplicaciones en Recursos HRecursos Híídricos y dricos y ÁÁreas Costerasreas Costeras

20/10/2010 4

Discusión EspacialProceso Participativo

Geo

tecn

olog

ías

+Pr

oces

o Pa

rtici

pativ

oPr

oces

o Pa

rtici

pativ

o

Verificación, Análisis y Generación de Modelos

Requerimientos de Información Levantamiento de Campo

Caracterización

Zonificación Síntesis Integral y Diseño de Escenarios

Diagnóstico

Planes, Programas y Estrategias

Reglamentación y Aspectos Legales

Formulación y Adopción

Implementación

Adecuación Institucional

Equipo Técnico

Identificación del Problema

Identificación de los Actores

Planificación Participativa

Definición de Alcance y Límites

Preparación

Validación de Modelos

Impactos Revisión de Planes, Programas y Estrategias

Identificación de Nuevas Condiciones

Evaluación

Abordaje M

etodolA

bordaje Metodol óó gico para

gico parala G

estila G

esti óó n de los Recursos

n de los Recursos

HHíí dricos y dricos y ÁÁ

reas Costera

reas Costera

20/10/2010 4

20/10/2010 5

GESTIGESTIÓÓN DE LA INFORMACIN DE LA INFORMACIÓÓNN

Captura

Almacenamiento

Procesamiento

Recuperación

ActualizaciónSeguridad

Intercambioy Difusión

20/10/2010 5

20/10/2010 620/10/2010 6

NeceNecesidades de los Usuarios

Métodos de Integración y Análisis Geográfico

Programas Computacionales Datos e Información

Geográfica

Equipos Computacionales

Los Sistemas de InformaciLos Sistemas de Informacióón Geogrn Geográáfica fica deben estar Orientados al Usuariodeben estar Orientados al Usuario

20/10/2010 7

Solución Integral

• Compromisos de Interoperabilidad y estandarización.

• Usos similares de tecnologías o con capacidad de interoperabilidad.

• Uso común de DataSets/Visulalización de la misma información.

• Integración de tecnologías de diferentes fuentes bajo el concepto de ontología.

20/10/2010 8

ONTOLOGIA

El término ontología en informática hace referencia a la formulación de un exhaustivo y riguroso esquema conceptual dentro de uno o varios dominios dados; con la finalidad de facilitar la comunicación y el intercambio de información entre diferentes sistemas y entidades.

20/10/2010 9

Interoperabilidad y Estandarización

• Implementación de estándares internacionales (ejem: Open Geospatial Consortium) para :– Lograr la integración de diferentes tecnologías– Definir capacidad de los servicios SIG ofrecidos

• Componentes– Servicios y transferencia de datos– Metadatos– Capas de datos

20/10/2010 10

BENEFICIOS POTENCIALES DE INTEGRACIÓN DE LA INFORMACIÓN

• Creación de sistemas nacionales y regionales bajo un mismo esquema.

• Incrementa la capacidad de la gestión de los recursos de manera integral.

• Mejora la capacidad de análisis espaciales a nivel nacional y regional.

• Facilita la interpretación y uso de la información.

20/10/2010 11

Estado Actual de Interacciones

• Algunas soluciones individuales• Diversas tecnologías y metodologías• Limitada interoperabilidad entre los sistemas• Diversos datasets y visualización sobre la misma

información.

En general no hay una visión global de la información de los recursos hídricos y áreas costeras

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Geotecnologías Estado Actual

• Incremento en las opciones • Ventajas:

– Reducción en costos– Incremento en personal capacitado– Mejora capacidad de uso simplificado

• Desventajas– Necesidad de Capacitación Continua– Aumento en la importancia de adopción de estándares.

20/10/2010 13

UN SIG PARA CUENCAS DEBEUN SIG PARA CUENCAS DEBE

1. Describir las condiciones y tendencias de los recursos naturales de la cuenca.

2. Evidencia problemas acuciantes en gestión de recursos hídricos, permitiendo a los actores acceder a la información y conocimientos acerca de la gestión.

3. Informa a la comunidad de la cuenca sobre el proceso de gestión.

4. Intercambia información para ayudar a especificar las mejores opciones de gestión.

5. Comparte información entre quienes se dedican a la gestión de cuencas.

20/10/2010 13

20/10/2010 14

GESTIGESTIÓÓN DE SIG PARA CUENCASN DE SIG PARA CUENCAS

La administración de los recursos hídricos a nivel de cuenca un SIG permite facilitar el acceso y análisis a los tomadores de decisiones referente a:

1. Calidad y cantidad de recursos a nivel de aguas superficiales y subterráneas, fluctuaciones anuales y estacionales.

2. Biotopos y entornos acuáticos, así como su sensibilidad.3. Uso del recurso, extracciones, para riego, industria,

consumo humano, fuentes de contaminación descargas puntuales o no.

4. Vulnerabilidad a fenómenos extremos recurrentes, como inundaciones, sequías y contaminaciones accidentales.

5. Indicadores socioeconómicos.20/10/2010 14

Ciclo Hídrico

InformaciónCostera

Información Geofísica y Geológica

Información Atmosférica

Datos Hidrológicos

20/10/2010 1620/10/2010 16

LLíínea Base para Evaluacinea Base para Evaluacióón y Monitoreon y Monitoreode Cuencas y/o de Cuencas y/o ÁÁreas Costerasreas Costeras

20/10/2010 17

La información debe ser levantada, captada y generada en la etapa de caracterización y diagnostico.

Las principales características del agua que deben ser monitoreadas son:

A. Agua1. Disponibilidad de Agua (Balance Hídrico)2. Calidad Biológica (Bacteorológica)3. Calidad Química4. Calidad Física (Sólidos en Suspensión,

Características Organolépticas)20/10/2010 17

LLíínea Base para la Evaluacinea Base para la Evaluacióón y Monitoreo de Cuencas y n y Monitoreo de Cuencas y ÁÁreas Costerasreas Costeras

20/10/2010 18

LLíínea Base para la Evaluacinea Base para la Evaluacióón y Monitoreo de Cuencas y n y Monitoreo de Cuencas y ÁÁreas Costerasreas Costeras

B. Suelo• Procesos Erosivos• Escorrentía• SedimentosC. Bosques y Vegetación• Cambio de Uso del Suelo• Deforestación• Prácticas de Conservación en

las Prácticas AgropecuariasD. Aspectos Socioeconómicos

20/10/2010 18

20/10/2010 1920/10/2010 19

Programas ComputacionesProgramas ComputacionesComerciales y de Uso LibreComerciales y de Uso LibreFuentes de Datos PFuentes de Datos Púúblicosblicos

20/10/2010 2020/10/2010 20

PROGRAMAS COMPUTACIONALESPROGRAMAS COMPUTACIONALES

TeledetecciTeledeteccióónnComercialComercial

SIG Uso LibreSIG Uso Libre SIG ComercialSIG Comercial TeledetecciTeledeteccióónnUso LibreUso Libre

20/10/2010 2120/10/2010 21

FUENTES DE DATOS PFUENTES DE DATOS PÚÚBLICOSBLICOS

www.geoportal.orghttp://www.gdem.aster.ersdac.or.jp/https://wist.echo.nasa.gov/~wist/api/imswelcome/http://geogratis.cgdi.gc.ca/http://www.weather.gov/geodata/http://gis.ncdc.noaa.gov/geoportal/catalog/main/home.pageWorldClim: http://www.worldclim.orgGlobal Forecasting System, NOAA, pronósticos hasta 2 semanas:ftp://ftp.cpc.ncep.noaa.gov/fews/gfs/37_km/00z/gis/CATHALAC MM5, pronósticos hasta 48 horas:http://www.servir.net/index.php?option=com_content&task=view&id=91&Itemid=149CMORPH (Climate Pediciton Center Morphing Technique), NOAA:ftp://ftp.cpc.ncep.noaa.gov/fews/CMORPH/GIS/TRMM (Tropical Rainfall Measuring Mission):http://disc2.nascom.nasa.gov/Giovanni/tovas/NRL (Navy Research Lab):http://www.nrlmry.navy.mil/archdat/atlantic/tropics/accumulations/geo/HydroEstimator, NOAA:ftp://www.orbit.nesdis.noaa.gov/pub/smcd/emb/f_f/hydroest/centralamericaCoast – www.Coastal.Csc.Ssc.Nasa.GovGomrc – www.gomrc.orghttp://nowcoast.noaa.gov/help/intro.shtml

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Una aplicación de Tecnología Geoespacial para el manejo de información de recursos Costeros a través de un portal electrónico.

Aplicaciones Abiertas en LAplicaciones Abiertas en LííneaneaPara Recursos Marino CosterosPara Recursos Marino Costeros

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• NOAA a desarrollado y puesto a disposición de sus usuarios la capacidad de acceder en línea y en tiempo real a información climática, imágenes y predicciones en cualquier región costera de los Estados Unidos.

• El sistema denominado NowCOAST, esta basado en tecnología web-GIS provee de mapas interactivos, imágenes del espectro visible e infrarrojas, e imágenes de sensores de tipo Radar reflectivo.

• La información contenida en el sitio integra diferentes fuentes:1. NESDIS divición des servicios satelitales2. NWS laboratorio de desarrollo meteorológico3. NOAA División meteorológica de investigación global.

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• El portal dispone de hipervínculos con sitios web con información georeferenciada en tiempo real sobre:

1. Meteorología2. Oceanografía3. Ríos4. Redes de vigilancia de la calidad de agua5. Predicciones del servicio NOAA desde aguas arriba

en las cuencas hasta el mar.

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20/10/2010 2720/10/2010 27

AplicacionesAplicacionesde Geotecnolgde Geotecnolgíías para la Gestias para la Gestióón den de

Recursos HRecursos Híídricos y dricos y ÁÁreas Costerasreas Costeras

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ArcHydro:

UsosEstudios de disponibilidadEvaluar escenarios de manejo de recursosEste modelo es una estructura estándar para almacenar información espacial y numérica (temporal) dentro de una base de datos espacial (geodatabase) y fue diseñada específicamente para manejar información relacionada con los recursos hídricos de una cuenca o región hidrológica

Un Estándar para la gestión de recursos hídricos

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ARCGIS Tools

• La implementación fue realizada por el Doctor Maidment e implementada como una herramienta del software de GIS de ESRI, ArcGIS.

• La herramienta incluye funciones especificas para el manejo de información hidrológica

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• Modelo de Datos implementado en ArcHydro

• Herramientas y funciones adicionales• Integración del modelo• Implementación

ArcHydro:

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Elementos de ArcHydro Agua Superficial

• Drainage: definicion de límites de cuencas.

• Network: Red de estaciones de medición en el flujo del agua.

• Hydrography: Base de datos de mapas topográficos.

• Channel: grafico de lineas en 3D que representan la forma del rio y los canales de flujo.

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Información Temporal

• Time Series: Tablas de atributos que describen las propiedades del agua que cambien en tiempo, para cada una de las cuatro (4) objetos mencionados.

• Información climatológica

• Hidrométrica

• Series históricas de lluvia y escurrimiento

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Modelo de Datos

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Herramientas

• Procesamiento de terrenos: utilizados para derivar, a partir de DEM, limites de cuencas, información geomorfológica de las cuencas

• Generación de la red: definición de la red hidrológica.

• Análisis basados en la información hidrográfica: modelamiento de cuencas, seguimiento de la red de agua, y cálculos de flujos.

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Implementación

DEM

ArcHYDRO TOOLS

Información Climatológica e Hidrométrica.

Modelos Hidrológico

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Integración de Información Hídrica

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Uso del Estándar Arc Hydro

• ArcHydro ofrece una opción estándar para el almacenamiento de información de las cuencas hidrográficas.

• El Modelo puede utilizarse en modelos matemáticos de predicción, balance Hídrico o análisis de vulnerabilidad de cuencas.

Uso de ArcHydro con modelos de Inundaciones HMS Y RAS

Flood map as output

Model for flood flow

Model for flooddepth

HMS

rainfall map as input

Interoperatividad de ArcHydro y el Modelo HSPFAr

c Hyd

roInt

erme

diate

To B

ASIN

S

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ArcHydro Groundwater

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Ejemplo de Aplicaciones

Estudio de escenarios de temperatura del aire y precipitación en la cuenca del Río Struma utilizando el modelo HadCM2.

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Porque ArcHydro

En resumen ArcHydro presenta un modelo formal de interpretación de información hídrica.

En proyectos de manejo integrado donde las áreas de estudio son grandes, se utilizan información de diferentes fuentes y se usan complicados modelos hidrológicos, un alto nivel de formalidad en la estructura de la información garantiza la eficiencia en el desarrollo del proyecto.

Otras Herramientas GIS

SWAT and GSFLOW

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SWAT

• SWAT es un modelo a escala de una Cuenca hidrográfica desarrollado para cuantificar el impacto del uso del suelo la Cuenca.

• SWAT es de domino público y desarrollado por el USDA- Servicio de Investigaciones Agrícolas de Grassland y el Laboratorio de investigación de suelo y agua en Temple, Texas, USA.

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ARCHYDRO /SWAT (2004. Bryan, D. and J. Curran. "SWAT Modeling of the Blanco River Basin, " presented at the Annual Meeting of the Association of American Geographers,

Philadelphia, Pennsylvania.)

• Los modelos son similares en que cada uno se anuncia como un modelo de cuenca con una interfaz para SIG.

• Los modelos se diferencian en la elección de las ecuaciones y la forma en que cada trata de datos.

• Ambos modelos nos permite estudiar simultáneamente varios parámetros que actúan sobre las cuencas hidrográficas.

• El modelo SWAT permitió a los investigadores incorporar más datos físicos que el modelo ArcHydro, dando como resultado una representación más exacta de la cuenca, especialmente para las pequeñas cuencas hidrográficas

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• ArcHydro destaca en la gestión de datos, por lo que es una mejor opción cuando grandes cantidades de datos deben ser recogidos e incluidos en el modelo, como en las grandes cuencas hidrográficas.

• Encontramos que SWAT representa mejor la información de campo. Además, permite un mejor control del investigador sobre los procesos físicos que se está modelando.

• SWAT es más fácil de usar para los investigadores con poca experiencia en SIG. Sin embargo, para los investigadores con las capacidades SIG de programación, ArcHydro es más flexible.

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ARCHYDRO /SWAT (2004. Bryan, D. and J. Curran. "SWAT Modeling of the Blanco River Basin, " presented at the Annual Meeting of the Association of American Geographers,

Philadelphia, Pennsylvania.)

GSFLOWIntegración de modelos de aguas

subterráneas y superficiales utilizando GIS.

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Precipitation-Runoff Modeling (PRMS)Modular Ground-Water Flow Model (MODFLOW)

SIG e Hidrología• La aplicación de modelos hidrológicos utilizando

tecnología SIG mejora nuestra comprensión de los procesos espaciales y los patrones que afectan la distribución y movimiento del agua en el paisaje.

• También explica y predice lo que el impacto del uso de la tierra tendrá en nuestro suministro de agua.

• Los investigadores y los científicos están en condiciones de obtener resultados más precisos mediante el uso de nuevos modelos.

• Estas herramientas y resultados mejoran la toma de decisiones en la gestión de los recursos hídricos y áreas costeras.

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Laguna de Chapala, imagen de la NASA.

Monitoreo Análisis Multitemporal

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Ejemplo de Aplicaciones Hídricas

OTROS PRODUCTOS

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APLICACIONES MAS IMPORTANTES

Planificación del uso de suelo/zonificación

Monitoreo y restauración de Habitad

Gestión de Cuencas Hidrográficas

Monitoreo y evaluación de calidad de Agua

Evaluación puntal y difusa de contaminación y fuentes de contaminación.

Inundaciones

Erosión

Cambios del Litoral

Manejo de áreas protegidas

Aplicaciones

20/10/2010 5520/10/2010 55

MUCHAS GRACIAS

Octavio CarrasquillaOctavio Carrasquillaoctavio.carrasquilla@alu.uah.esoctavio.carrasquilla@alu.uah.esEdgardo MonasterioEdgardo Monasterioemonsasterios@yahoo.comemonsasterios@yahoo.com

Issac Newton

Lo que sabemos es una gota de agua; lo que ignoramos es el océano.

Octavio CarrasquillaOctavio Carrasquillaoctavio.carrasquilla@alu.uah.esoctavio.carrasquilla@alu.uah.esEdgardo MonasterioEdgardo Monasterioemonsasterios@yahoo.comemonsasterios@yahoo.com