Metodología de delimitación y codificación de Otto...
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Valencia –Barrera 1 Metodología de delimitación y codificación de Otto Pfafstetter Emanuel Valencia Barrera El Laboratorio de Análisis de Información Geográfica y Estadística, de El Colegio de la Frontera Sur. Unidad San Cristóbal. [email protected] Resumen El presente documento muestra los mecanismos de la Delimitación y Codificación de las Unidades Hidrográficas en la cuenca Grijalva, utilizando técnicas de análisis espacial para la delimitación y el método Pfafstetter para la división y codificación de estas unidades hidrográficas. Describe la generación de las unidades hidrográficas con la utilización de los sistemas de información geográfica (SIG), desde modelos digitales de elevación (MDE), redes de drenaje hasta la obtención de las cuencas. Las unidades hidrográficas que se obtienen tienen la particularidad, que en la medida que se generan se van aplicando los criterios del método Pfafstetter, ello implica un proceso, que va desde la determinación del río principal, selección de las cuatro redes de drenaje de mayor tamaño hasta la generación de las cuencas. Las unidades hidrográficas (que para el método de Pfafstetter son de tres tipos: cuencas, intercuencas y cuencas internas o cerradas) menores divididas se codifican según el orden de jerarquía en el que se encuentren. El método de codificación de unidades hidrográficas que se describe en el presente documento fue creado en Brasil por Otto Pfafstetter en 1989 y difundido a partir de 1997 por Kristine Verdin a través del Servicio Geológico, de los Estados Unidos (USGS) en el Programa Nacional del Medio Ambiente de las Naciones Unidas. Pretende ser un estándar de codificación y delimitación de unidades hidrográficas. En la actualidad, con el avance científico y tecnológico (informática y de los sistemas de Información geográfica) es posible representar digitalmente la superficie de la tierra a través de una estructura numérica de datos que representa la distribución espacial de una variable cuantitativa y continua, cuando la variable a representar es la cota o altura del terreno se denomina Modelo Digital de Elevación (MDE), estos grandes aportes ayudan en las diferentes aplicaciones del estudio de la tierra; siendo asimismo fundamental para delimitar las cuencas.
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Metodología de delimitación y codificación de Otto Pfafstetter
Emanuel Valencia Barrera El Laboratorio de Análisis de Información Geográfica y
Estadística, de El Colegio de la Frontera Sur. Unidad San Cristóbal.
Resumen
El presente documento muestra los mecanismos de la Delimitación y Codificación de las
Unidades Hidrográficas en la cuenca Grijalva, utilizando técnicas de análisis espacial para la
delimitación y el método Pfafstetter para la división y codificación de estas unidades
hidrográficas.
Describe la generación de las unidades hidrográficas con la utilización de los sistemas de
información geográfica (SIG), desde modelos digitales de elevación (MDE), redes de drenaje
hasta la obtención de las cuencas.
Las unidades hidrográficas que se obtienen tienen la particularidad, que en la medida que se
generan se van aplicando los criterios del método Pfafstetter, ello implica un proceso, que va
desde la determinación del río principal, selección de las cuatro redes de drenaje de mayor
tamaño hasta la generación de las cuencas.
Las unidades hidrográficas (que para el método de Pfafstetter son de tres tipos: cuencas,
intercuencas y cuencas internas o cerradas) menores divididas se codifican según el orden de
jerarquía en el que se encuentren.
El método de codificación de unidades hidrográficas que se describe en el presente documento
fue creado en Brasil por Otto Pfafstetter en 1989 y difundido a partir de 1997 por Kristine Verdin
a través del Servicio Geológico, de los Estados Unidos (USGS) en el Programa Nacional del
Medio Ambiente de las Naciones Unidas.
Pretende ser un estándar de codificación y delimitación de unidades hidrográficas.
En la actualidad, con el avance científico y tecnológico (informática y de los sistemas de
Información geográfica) es posible representar digitalmente la superficie de la tierra a través de
una estructura numérica de datos que representa la distribución espacial de una variable
cuantitativa y continua, cuando la variable a representar es la cota o altura del terreno se
denomina Modelo Digital de Elevación (MDE), estos grandes aportes ayudan en las diferentes
aplicaciones del estudio de la tierra; siendo asimismo fundamental para delimitar las cuencas.
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Palabras clave: Subcuencas: que son las áreas drenadas por los tributarios e
Intercuencas: que son las áreas restantes que drenan
directamente hacia un río principal.
Salida: el punto a lo largo del límite de la cuenca por donde
el flujo sale del área de drenaje
Área de drenaje: Área de un territorio que drena a un
punto.
Parteaguas: línea imaginaria que separa múltiples áreas de
drenaje a partir del relieve
Rio principal: el rio al que descargan y/o drenan todos los
ríos que llegan a esa salida (el de mayor longitud, volumen, etc.)
Rio tributario: el o los ríos que fluyen a una salida y
añaden flujo al rio principal
Confluencia: punto de salida donde dos o más ríos se
intersectan y solamente un rio fluye hacia afuera de la confluencia
Cuenca endorreica o cerrada: área que no contribuye con
flujo a otras áreas de drenaje
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Introducción:
Esta sistemática ha sido propuesta para la delimitación y codificación de cuencas del mundo y
adoptada como estándar internacional en 1997 por el Servicio Geológico de los Estados Unidos
(USGS). Representa un buen compromiso entre la complejidad y el requerimiento de datos,
además de que ha sido ampliamente aplicada y validada. Es un sistema jerárquico y las unidades
son delimitadas desde las uniones de ríos llamadas confluencias.
En este sistema utilizaremos los términos de:
Subcuencas: las áreas drenadas por los tributarios e
Intercuencas: las restantes que drenan directamente hacia un río principal.
Para la delimitación de cuencas desde la perspectiva de esta metodología, como en otras, todos
los escurrimientos deben tener una dirección única (hacia abajo) y por consiguiente un orden en
una red de bifurcaciones.
Tradicionalmente se ha delimitado a las cuencas mediante la interpretación de mapas
topográficos donde los territorios son subdivididos en: cuenca, subcuenca, microcuenca,
nanocuenca, etcétera. El método Pfasftetter se utiliza términos de niveles: 1, 2, 3, etcétera y se les
realiza con los Sistemas de Información Geográfica (SIG) llámese ArcView Ver 3.x o ArcGis
Ver 9.x o 10.
Insumos necesarios para realizar la delimitación de la cuenca
Para la delimitación del territorio resulta necesario contar con un Modelo de Elevación Digital
(DEM, por su acrónimo en inglés), el cual es posible obtener en formato digital del Instituto
Nacional de Estadística, Geografía e Informática (INEGI), o bien se genera con las herramientas
que ofrecen los SIG, para lo cual es necesario contar con el conjunto de datos vectoriales de
curvas de nivel con intervalos de 20 metros, así como todos y cada uno de los escurrimientos
superficiales y cuerpos de agua del área de estudio, de cartas 1:50 mil, elaborando un mosaico
para concebir un continuo del territorio,
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una de cuyas ventajas es que se puede lograr tener un tamaño de celda de menor tamaño que el de
INEGI (50 metros), con lo que se obtiene mayor detalle del relieve.
Un proceso previo a realizar la generación del DEM consiste en unir todas y cada una de las
cartas que cubren el territorio, con ayuda de la extensión geoprocessing por medio del comando
Merge de ArcView Ver. 3.2. Posterior a esto, se verifica continuidad y conectividad entre las
curvas de nivel de cada carta, como muestra la Figura 1.
El proceso se repite ahora para realizar también otro mosaico de todas y cada una de las cartas de
escurrimientos superficiales, verificando en el proceso que todos los escurrimientos tengan una
dirección correcta (hacia abajo), como la continuidad y la conectividad correctas entre una y otra,
como señala la Figura 2.
A partir de esta información en formato shape (.shp) o cobertura para ArcInfo es posible generar
el DEM, insumo indispensable junto con los escurrimientos superficiales para proceder a la
delimitación (automatizada o manual) y el resultado de ello es un GRID con la representación del
relieve del territorio donde de manera fácil es posible visualizar los parteaguas o límites del área
de drenaje, como exhibe la Figura 3.
La metodogía de delimitación
Como ya se cuenta con los insumos necesarios para hacer la delimitación (escurrimientos
superficiales y cuerpos de agua, curvas de nivel y el modelo de elevación digital), explicaremos
el sistema a partir de estas preguntas:
¿En qué se basa el sistema de Otto Pfasftetter? En la delimitación de cuencas en orden de
jerarquías, considerando las superficies y formas de las mismas.
¿En qué consiste el sistema? En identificar al interior de la cuenca a lo largo del río principal los
cuatro tributarios con mayor volumen que contribuyan con flujo hídrico y descarguen
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directamente hacia el primero, donde se ubicarán cuatro confluencias, que indican el punto de
unión entre los ríos.
¿Qué se hace al ubicar las cuatro confluencias? Se radia líneas sobre los parteaguas cercanos
(recordemos que se trabaja sobre un DEM dentro de un SIG), partiendo de estos puntos de unión
(confluencia) hacia la parte alta del área de drenaje. El resultado de este proceso será la obtención
de nueve territorios y posiblemente en 10 o más cuencas cerradas o endorreicas.
¿Qué se hace con estos nueve territorios? Para su codificación y clasificación se les asigna
como identificadores los números impares (1, 3, 5, 7 y 9) que en lo sucesivo llamaremos
intercuencas (áreas que drenan directamente hacia el río principal) y los pares (2, 4, 6 y 8) a las
subcuencas (áreas que drenan hacia un principal a través de un tributario) y por último las
cuencas endorreicas son clasificadas como “0” (cero).
Bajo esta metodología, las unidades de drenaje son divididas en tres tipos:
intercuencas, subcuencas y cuencas cerradas o endorreicas.
Una subcuenca es un área que no recibe drenaje de ninguna otra área.
Una intercuenca lo recibe de otras unidades aguas arriba.
Y una cuenca cerrada es un área de drenaje que no contribuye con flujo a otra
unidad o cuerpo de agua, tales como un océano o lago.
¿Cómo se comienza a enumerar los territorios?
La codificación en el sistema Pfasftetter está diseñada para explotar las características del sistema
numérico de base 10. El orden natural de 1 a 9 en su condición binaria de pares e impares indica
la posición relativa aguas arriba/abajo y la paridad la posición respecto al escurrimiento principal.
La codificación empieza en los territorios de la parte baja de la cuenca con el número 1, que
corresponde a una intercuenca (en la salida) y termina en la parte alta de la misma,
correspondiéndole el 9.
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Además del conocimiento que se tenga de los afluentes del área de estudio, es importante cumplir
con las siguientes reglas que determinan la ubicación de las confluencias.
La 1, primer punto de unión del río principal con un tributario seleccionado previamente deberá
ser el de los territorios 1, 2 y 3.
La 2, punto de unión del río principal con el segundo tributario previamente seleccionado, aguas
arriba, y que deberá ser el de los territorios 3, 4 y 5.
La 3, punto de unión del río principal con el tercer tributario seleccionado, aguas arriba, deberá
ser el de los territorios 5, 6 y 7.
La 4 (más alta al interior de la cuenca), punto de unión del rio principal con el cuarto tributario
seleccionado, aguas arriba, y que deberá ser el de los territorios 7, 8 y 9.(Figura 4).
El siguiente esquema explica lo anterior y el orden para la delimitación y la codificación del
territorio; de no cumplirse, es posible desplazar o modificar la ubicación de nuestras confluencias
a las intersecciones del río principal con otros tributarios (aguas arriba o abajo) hasta que las
reglas anteriores de ubicación sean acatadas (figuras 5 y 6).
Cada una de las subcuencas y las intercuencas resultantes de la primera subdivisión puede ser
subdividida sistemáticamente, de modo que la subcuenca 4, por ejemplo, genera las cuencas 42,
44, 46 y 48 y las intercuencas 41, 43, 45, 47 y 49(Figura 7).
¿Por qué aplicarlo?
Es hidrológicamente ordenado.
Se emplea una metodología sistemática para la subdivisión.
Asigna una única identificación a cada territorio.
Facilita el uso eficiente de los dígitos.
Considera a toda la cuenca, desde la parte alta hasta la desembocadura.
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Delimitación:
Asumiendo que se deseara delimitar un territorio tan grande como Centro y Norteamérica y que
un río principal cruzara las intercuencas 1, 3, 5, 7 y 9 la delimitación sería de la siguiente manera:
- El nivel 1 corresponde a la escala continental de unidades de drenaje(Figura 8).
- Los siguientes (2, 3, 4, etcétera) representan mosaicos cada vez más finos de la superficie del
terreno en unidades de drenaje más pequeñas, los cuales son subunidades de niveles inferiores de
la red de drenaje (Figura 9).
El 3 consistirá en subdividir cada uno de los territorios en nueve subdivisiones sistemáticamente
hasta llegar al nivel deseado.
Es posible visualizar en esta figura que la cuenca une a los ríos Grijalva y Usumacinta..
Lo consecutivo será a partir del continuo del DEM y los escurrimientos superficiales y separar de
acuerdo con los dos escurrimientos las áreas de drenaje de cada una.
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Descripción del territorio:
La totalidad del área de drenaje de la cuenca del río Grijalva es de 57,066 km2, incluyendo
territorio del vecino Guatemala. En ésta se asientan 15,144 localidades con 4, 804,794 habitantes,
de los cuales 3, 945,722 en 13,161 localidades están en suelo mexicano (Censo 2010) y 859,072
en 1,983 del lado guatemalteco (Censo 2002). Ver Figura 10.
Nivel 3 consiste en subdividir sistemáticamente este territorio llamado cuenca del río Grijalva,
ubicando las cuatro confluencias en la desembocadura de los cuatro tributarios más importantes
sobre el río principal, y a partir de ahí, como indica la metodología, generar nueve territorios que
de acuerdo con su ubicación respecto a éste serán intercuencas o subcuencas, como muestra la
siguiente figura.
Módulo I
Para la obtención del territorio (Figura 11)
Entonces para pasar al siguiente nivel (4) se repite sistemáticamente el proceso anterior de
delimitación para sólo uno de los nueve territorios o para todos. A efecto de simplificar y facilitar
la comprensión de la metodología, haremos el ejercicio para la subcuenca 8 que corresponde a la
ubicación del Módulo I (Motozintla, Chiapas).
Nivel 4(Figura 12).
El nivel 5 corresponde a subdividir de la misma manera todos y cada uno de los nueve territorios
resultantes o sólo la subcuenca 4 como es el caso.
Nivel 5 (Figura 13).
Y nos quedaremos sólo con la intercuenca 5, que corresponde al área de estudio donde se ubica el
asentamiento humano de Motozintla de Mendoza(Figura 14).
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Esta delimitación no excluye que comunidades como las del municipio de Mazapa de Juárez,
ubicadas fuera del área de drenaje, puedan participar de las actividades que el proyecto
contempla.
Módulo II
Para la obtención del territorio
Respecto a la delimitación del módulo II (Huitiupán, Chiapas-Tacotalpa, Tabasco), se realizará
de la siguiente manera. Se parte de ubicar al interior de la cuenca del río Grijalva las cuatro
confluencias donde los tributarios descargan directamente sobre el principal, como muestra la
siguiente figura. El área de interés es un territorio compartido por los estados de Chiapas y
Tabasco y que se ubica en la subcuenca 2.
Nivel 3 (Figura 15).
Para facilitar la comprensión, se extrae únicamente el área de drenaje de la subcuenca 2 y se
aplica la metodología de limitación de manera sistemática.
Se ubica dentro de ese territorio cuál es el río principal y cuáles los tributarios que le aportan
mayor flujo hídrico o volumen y se ubican ahí las cuatro confluencias; a partir de estos puntos de
intersección se radia líneas sobre los parteaguas para obtener nueve territorios (Figura 16):
Nivel 4 (Figura 16).
El territorio de interés es la subcuenca 2, por lo que nos abocaremos a trabajar en la subdivisión y
delimitación sólo para este territorio, ubicando al río principal de esta subcuenca así como a los
cuatro tributarios que le aportan mayor flujo hídrico o volumen y se ubican ahí las cuatro
confluencias; a partir de estos puntos de intersección se radia líneas sobre los parteaguas para
obtener nueve territorios.
Nivel 5 (Figura 17).
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El Módulo II se ubica en la intercuenca 5, territorio compartido por los dos estados mencionados,
del cual se extrae sólo 23,122 hectáreas donde se realizarán lo trabajos, como lo muestra la
Figura 18.
Módulo III
Para la obtención del territorio
Respecto a la delimitación del éste (Costa) se parte de ubicar al interior de la cuenca del río
Grijalva las cuatro confluencias donde los tributarios descargan directamente sobre el principal,
como muestra la siguiente figura. El área de interés para el módulo costero o III es un territorio
compartido por los municipios de Comalcalco, Paraíso, Jalpa de Méndez, en Tabasco, y que se
ubica en la intercuenca 1.
NIVEL 3 (Figura 19).
Haciendo un acercamiento al área de estudio, la Figura 20 muestra el territorio a delimitar.
Para este módulo en específico, por así convenir a los intereses, se solicitó trabajar con una franja
de 20 kilómetros de la línea costera de los municipios de Paraíso, Jalpa de Méndez y Comalcalco,
todos del estado de Tabasco(Figura 21).
La división municipal en la cuenca del río Grijalva en la parte baja está conformada por los de
Paraíso, Comalcalco, Jalpa de Méndez, como muestra la Figura 22.
Debido a que algunos de los investigadores realizan actividades previas al proyecto fuera de la
cuenca del río Grijalva, se consideró extender el área de trabajo y se determinó un polígono como
espacio de estudio, según indica la Figura 23.
Figuras:
Figura 1.
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Figura 2.
Figura 3.
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Figura 4.
Figura 5.
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Figura 6.
Figura 7.
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Figura 8.
Figura 9.
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Figura 10.
Figura 11.
Valencia –Barrera 16
Figura 12.
Figura 13.
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Figura 14.
Figura 15.
Valencia –Barrera 18
Figura 16.
Figura 17.
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Figura 18.
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Figura 19.
Figura 20.
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Figura 21.
Figura 22.
Figura 23.
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Acentuar Paraíso.
