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Datos de elevación y terreno (DEM) explicados

Los datos de elevación son una de las capas fundamentales en los sistemas de información geográfica. La elevación de la superficie influye en cómo fluye el agua, dónde se construyen las carreteras y los edificios, y cómo se estructura el entorno. Sin tener en cuenta la elevación, muchos tipos de análisis pueden ser inexactos. Por ello, los modelos digitales de elevación se utilizan en casi todos los proyectos SIG.

¿Qué es un DEM?

Un DEM (Modelo Digital de Elevación) es un modelo digital de elevación representado como una cuadrícula ráster. Cada celda de este ráster contiene un valor de elevación, medido en metros sobre el nivel del mar.

Un DEM describe una superficie como un campo continuo de valores, lo que lo hace conveniente para analizar procesos naturales. A diferencia de los datos vectoriales, no contiene objetos individuales, solo toda la superficie y sus características.

Tipos de modelos de elevación

Aunque el término DEM se usa a menudo de forma genérica, en la práctica hay varios tipos de modelos que es importante distinguir.

DEM (Modelo Digital de Elevación): un concepto general que puede incluir diferentes tipos de datos de elevación.

Un Modelo Digital de Elevación (DEM) de una sección del Bosque Nacional Bitterroot. Fuente: USGS

DSM (Modelo Digital de Superficie): un modelo de superficie que tiene en cuenta todo lo que hay sobre el terreno, como edificios, árboles e infraestructura. Este tipo de datos se utiliza, por ejemplo, para analizar entornos urbanos o señales de radio.

Una representación de sombreado de relieve modificada a partir de datos DSM derivados de lidar sobre parte del incendio Eaton. Fuente: USGS

DTM (Modelo Digital del Terreno): un modelo de terreno "limpio" que conserva solo la superficie del suelo sin ningún objeto. Se utiliza con mayor frecuencia en hidrología e ingeniería.

Entender la diferencia entre estos modelos es importante, ya que la elección afecta a los resultados del análisis.

Fuentes de datos

Existen varios DEM de código abierto populares utilizados en SIG.

`SRTM`

Uno de los conjuntos de datos más comunes, con una resolución de aproximadamente 30 metros. Adecuado para la mayoría de las tareas básicas.

`Copernicus DEM`

Un conjunto de datos más moderno y preciso, disponible con cobertura global.

`ASTER GDEM`

Una fuente alternativa de DEM que puede utilizarse según la región.

`ALOS`

Un modelo digital de superficie con un tamaño de píxel de 30 metros en la versión gratuita y de 5 metros en la versión de pago (que sirvió de base para la versión gratuita, menos precisa).

`FABDEM`

Un modelo digital de elevación global (DTM) con un tamaño de píxel de 30 metros. Disponible para áreas entre 60° de latitud sur y 80° de latitud norte. Actualmente, es el único DTM global gratuito.

`NASA EarthData`

Un portal que proporciona acceso a diversos conjuntos de datos, incluidos modelos de elevación.

`REMA`

Un modelo digital de superficie solo para la Antártida, pero con un tamaño de píxel de hasta 2 m, y el error vertical de algunos píxeles puede ser inferior a 1 m.

`Arctic DEM`

Un modelo digital de superficie disponible solo para la región ártica, con una resolución de píxel de hasta 2 metros.

La elección de la fuente depende de la precisión requerida y de la escala del análisis. Puede encontrarse información más detallada sobre los datos de relieve aquí.

Resolución y precisión

Uno de los parámetros clave de un DEM es la resolución espacial. Determina el tamaño de la celda ráster.

Por ejemplo:

30 m: alto nivel de detalle
1 km: modelo generalizado

Cuanto mayor es la resolución, más preciso es el modelo, pero mayor es el volumen de datos y más compleja es la elaboración. Para proyectos locales, es importante utilizar los datos más detallados, mientras que para análisis globales basta con una resolución más gruesa.

Cómo se utilizan los DEM

Los modelos digitales de elevación se utilizan en una variedad de aplicaciones.

En el análisis del terreno, un DEM permite calcular la pendiente y la orientación, que son importantes para evaluar las condiciones del relieve. En hidrología, el DEM se utiliza para modelar la escorrentía del agua, identificar áreas de captación y analizar el riesgo de inundación.

En los estudios urbanos, los datos de elevación ayudan a tener en cuenta las características del terreno durante la construcción y la planificación de infraestructuras.

En ecología, el DEM se utiliza para analizar hábitats y la distribución de los procesos naturales.

Métodos de análisis

Los DEM se utilizan para realizar muchas operaciones. Una de las más comunes es el sombreado de relieve, una visualización del relieve basada en la iluminación que hace que el mapa sea más atractivo visualmente.

También se utilizan con frecuencia:

curvas de nivel
cálculo de pendiente
análisis de superficie ráster

Estos métodos transforman los datos brutos en resultados comprensibles y útiles.

Ejemplos de aplicación

Los DEM se utilizan ampliamente en aplicaciones del mundo real. Por ejemplo, en la modelización de inundaciones, ayudan a identificar zonas susceptibles de inundarse. En regiones montañosas, se utilizan para evaluar el riesgo de deslizamientos. En el diseño de carreteras, los DEM permiten tener en cuenta los cambios de elevación y seleccionar rutas óptimas.

Tendencias

Los avances tecnológicos están impulsando el desarrollo de modelos de elevación más precisos. Los datos LiDAR, que permiten producir DEM con una resolución muy alta, desempeñan un papel cada vez más importante. El procesamiento de datos en tiempo real y la integración con otras fuentes también están en desarrollo.