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Volumen Topografico

Imprimido desde: Gabriel Ortiz
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Imprimido el: 01/08/2014

Tema:


Autor del tema: cnarvaez_1
Título: Volumen Topografico
Enviado el: 10/07/2012 01:49:56
Mensaje:

Hola quisiera saber si algunos de uds, ha determinado el volumen topografico de una presa con Arcview o Arcgis a traves de un MDT, por que difiere tanto cuando determinas el volumen a traves de una curva hipsometrica en excel

Respuestas:


Autor de la Respuesta: xunilk
Respondido el: 10/07/2012 18:50:37
Mensaje:

cita:
Hola quisiera saber si algunos de uds, ha determinado el volumen topografico de una presa con Arcview o Arcgis a traves de un MDT, por que difiere tanto cuando determinas el volumen a traves de una curva hipsométrica en excel

Originalmente enviado por cnarvaez_1



De que diferencia estás hablando?. Para estimarla en términos relativos divide la diferencia entre el valor arrojado por el de la curva hipsométrica y multiplícalo por 100.

Por otra parte, la fuente de discrepancia más obvia es la que resulta de que el tamaño de celda del ráster sea muy diferente de la separación entre curvas.


Autor de la Respuesta: cnarvaez_1
Respondido el: 11/07/2012 17:28:18
Mensaje:

Hola Xunilk, gracias por tu respuesta.
Parece que no me he dejado entender, voy a explicar un poco mi inquietud.
Primeramente tengo unas curvas de nivel equidistantes a cada 1m de un embalse, lo convierto en un DEM para extraer el area entre una cota y otra y asi determinar los volumenes por cada rango de altitud para luego acumularlos y obtener el volumen total del embalse en una plantilla excel.
Segundo; Usando la herramienta de Area and Volume Statistic del Spatyal Analyst de Arcview 3.x tambien determino mi volumen acumulado .
Resultando en la primera un volumen total de 136,589 m3, y en con el software SIG me determina 407,790 m3, como veran la diferencia es muy significativa
espero me puedan ayudar en este problema si lo que estoy haciendo esta bien.


Autor de la Respuesta: xunilk
Respondido el: 11/07/2012 18:23:42
Mensaje:

cita:
Hola Xunilk, gracias por tu respuesta.
Parece que no me he dejado entender, voy a explicar un poco mi inquietud.
Primeramente tengo unas curvas de nivel equidistantes a cada 1m de un embalse, lo convierto en un DEM para extraer el area entre una cota y otra y asi determinar los volumenes por cada rango de altitud para luego acumularlos y obtener el volumen total del embalse en una plantilla excel.
Segundo; Usando la herramienta de Area and Volume Statistic del Spatyal Analyst de Arcview 3.x tambien determino mi volumen acumulado .
Resultando en la primera un volumen total de 136,589 m3, y en con el software SIG me determina 407,790 m3, como veran la diferencia es muy significativa
espero me puedan ayudar en este problema si lo que estoy haciendo esta bien.



Originalmente enviado por cnarvaez_1



Alguno de los dos métodos está fallando pero eso es fácil de saber. Genera una piscina hipotética cuadrada (por ejemplo, de 100*100*100=1000000 m3, es decir, profundidad 100 m o cota -100 m por debajo de la orilla) cuyo volumen es muy fácil de determinar manualmente (V=a.b.c) y aplica ambos procedimientos sobre ella. Con eso saldrás de duda.


Autor de la Respuesta: cnarvaez_1
Respondido el: 12/07/2012 19:11:45
Mensaje:

Bueno hice varias comparaciones una tras otras, y realmente no coinciden los resultados, observando que los resultados con Arcview o ArcGIS, siempre van ha salir elevadas, aplicando las sugerencias de xunilk, son para superficies regulares como una piscina, mi problema es un lago que tiene forma irregular, por ello para darle mayor precision voy acumulando los volumenes por cada metro de altura de acuerdo a mis curvas de nivel, pero aun es muy significativa los resultados en excel y SIG.
con cual de ellos trabajo, que me recomiendan.


Autor de la Respuesta: xunilk
Respondido el: 12/07/2012 22:31:45
Mensaje:

cita:
Bueno hice varias comparaciones una tras otras, y realmente no coinciden los resultados, observando que los resultados con Arcview o ArcGIS, siempre van ha salir elevadas, aplicando las sugerencias de xunilk, son para superficies regulares como una piscina, mi problema es un lago que tiene forma irregular, por ello para darle mayor precision voy acumulando los volumenes por cada metro de altura de acuerdo a mis curvas de nivel, pero aun es muy significativa los resultados en excel y SIG.
con cual de ellos trabajo, que me recomiendan.

Originalmente enviado por cnarvaez_1



Cuando se usa una superficie de calibración y ésta produce resultados inesperados por ambos procedimientos (discrepancias de 200 %) significa dos cosas: que no sabes usar las herramientas (aplicable a lo del ArcView) o hay errores en la implementación de los procedimientos (caso de la hoja de cálculo).

En este artículo:

Estimar el error en la determinación del área 3D de una montaña o elevación con el módulo r.surf.area (QGIS-GRASS)

se procura estimar el error en la determinación del área 3D (sé que lo tuyo es relativo a área pero vale a efectos de la calibración) de una montaña hipotética con forma de cono perfecto. Se sabe que el algoritmo subestima (por una cantidad predecible para objetos regulares) el área del perímetro de la base (porque lo dice el manual) y, al final, cuando se le suma esta subestimación al área total, las discrepancias son del orden del 1 % (NO DE 200 %). Las montañas verdaderas no son conos perfectos y el manual refiere que pueden existir discrepancias aún mayores debido a la rugosidad de la superficie y a las irregularidades de los bordes. Lamentablemente uno no puede hacer como Arquímedes, es decir, "cortar" la montaña, sumergirla en un líquido y medir el volumen del líquido desplazado. Lo que si se puede es trabajar con modelos hipotéticos usando estas herramientas para efectos de calibración. Sin embargo, si ambos procedimientos producen resultados erróneos algo estás haciendo mal.


Autor de la Respuesta: cnarvaez_1
Respondido el: 12/07/2012 23:01:10
Mensaje:

Hola Xunilk, Gracias por tu repuesta
haber si logras descargar este archivo para tu mejor comprension a mi problema
https://rapidshare.com/files/214028279/Volumen Laguna.rar
saludos


Autor de la Respuesta: xunilk
Respondido el: 13/07/2012 17:52:32
Mensaje:

cita:
Hola Xunilk, Gracias por tu repuesta
haber si logras descargar este archivo para tu mejor comprension a mi problema
https://rapidshare.com/files/214028279/Volumen Laguna.rar
saludos

Originalmente enviado por cnarvaez_1



La descarga no está disponible!


Autor de la Respuesta: cnarvaez_1
Respondido el: 13/07/2012 19:47:54
Mensaje:

link de descarga:
http://wtrns.fr/538ayZ5AvlZ7iC


Autor de la Respuesta: xunilk
Respondido el: 13/07/2012 21:49:47
Mensaje:

cita:
link de descarga:
http://wtrns.fr/538ayZ5AvlZ7iC



Originalmente enviado por cnarvaez_1





Aquí está lo que arroja tu tabla Excel:
							
VOLUMEN ACTUAL DE LAGUNA							
	Cuadro G1.1						
	Cota	H (m)	H acum (m)	A debajo (m2)	Vol (m3)	Vol acum (m3)	
	4529	0	0	0	0	0	
	4531	2	2	1254	1254	1254	
	4533	2	4	5938	7192	8446	
	4536	3	7	6376	18471	26917	
	4538	2	9	5027	11403	38320	
	4541	3	12	3190	12326	50646	
	4543	2	14	2912	6102	56748	
	4546	3	17	2871	8675	65422	
	4548	2	19	3115	5986	71408	
	4550	2	21	3647	6762	78170	
	4552	2	23	4122	7769	85939	
							
	Planimetric Area = 38408.912						
	Surface Area = 40746.144						
	Volume = 451925.883						
							
	Calculated ABOVE base height of 4528.51						



y aquí está lo que resultó de la aplicación de mi software GRASS-QGIS módulo r.lake.xy:



La diferencia es de sólo 0,15 %. Tu herramienta de Area and Volume Statistic del Spatyal Analyst de Arcview 3.x no está funcionando como es debido.

Nota: Ese embalse está situado bastante alto .


Autor de la Respuesta: cnarvaez_1
Respondido el: 13/07/2012 22:59:29
Mensaje:

No es la Herramienta de Arcview el problema, si no en la hoja excel
si te das cuenta el volumen que arroja Arcview es 451925.883 m3
y el volumen en excel es:85939 m3 la diferencia es en un 80%
el volumen en excel se basa en la aplicacion del calculo de area entre dos curvas de nivel consecutivas * la diferencia de altura.
realmente no doy con el problema.
Nota: el embalse es de una laguna se da el caso que tiene una profundidad de 23 metros de acuerdo a la geomorfologia.


Autor de la Respuesta: xunilk
Respondido el: 13/07/2012 23:18:24
Mensaje:

cita:
No es la Herramienta de Arcview el problema, si no en la hoja excel
si te das cuenta el volumen que arroja Arcview es 451925.883 m3
y el volumen en excel es:85939 m3 la diferencia es en un 80%
el volumen en excel se basa en la aplicacion del calculo de area entre dos curvas de nivel consecutivas * la diferencia de altura.
realmente no doy con el problema.
Nota: el embalse es de una laguna se da el caso que tiene una profundidad de 23 metros de acuerdo a la geomorfologia.

Originalmente enviado por cnarvaez_1



Bueno, ya sabes que tu software SIG y el mio difieren en 0,15 %. Tu error con la tabla esta aquí:


0
1254
8446
26917
38320
50646
56748
65422
71408
78170
85939

483269


Se te olvidó sumar todos los volúmenes. La suma acumulada da 483269 m3. Difiere en 7 % porque el incremento de profundidad es cada 2 m; no uno como lo hiciste con el software SIG.


Autor de la Respuesta: cnarvaez_1
Respondido el: 14/07/2012 00:11:54
Mensaje:

La suma de los volumenes acumulados no es el valor que estoy buscando, si no mas bien la suma de los volumenes parciales por rango de altura, eso me da el volumen total de la laguna para este caso con la tabla excel es 85939 m3.
me doy cuenta que el Arcview u otro sofwate SIG, te da un volumen de la superficie total planimetrica del area que estas evaluando, mas no te calcula por cada rango de altitud, eso es normal pues arcview suma el numero total de cada grid o pixel. en otras palabras no determina la geomorfologia de la laguna, si no generaliza todo el area como una sola forma
esto es facil darse cuenta usando la siguiente formula:
V=A1+A2/2*e (e=elevacion)

Para este caso el area de superficie = 38408.912
La Altura o elevacion = 23.5323
el V= 451925
al parecer es asi como calcula Arcview u otro sofware SIG, es por ello que da valores muy elevados sin parecer en nada a la realidad de la laguna que estoy estudiando.
bueno xunilk, espero tu opinion y pronta respuesta
Saludos y Gracias por tus respuestas


Autor de la Respuesta: xunilk
Respondido el: 15/07/2012 16:36:39
Mensaje:

cita:
La suma de los volumenes acumulados no es el valor que estoy buscando, si no mas bien la suma de los volumenes parciales por rango de altura, eso me da el volumen total de la laguna para este caso con la tabla excel es 85939 m3.
me doy cuenta que el Arcview u otro sofwate SIG, te da un volumen de la superficie total planimetrica del area que estas evaluando, mas no te calcula por cada rango de altitud, eso es normal pues arcview suma el numero total de cada grid o pixel. en otras palabras no determina la geomorfologia de la laguna, si no generaliza todo el area como una sola forma
esto es facil darse cuenta usando la siguiente formula:
V=A1+A2/2*e (e=elevacion)

Para este caso el area de superficie = 38408.912
La Altura o elevacion = 23.5323
el V= 451925
al parecer es asi como calcula Arcview u otro sofware SIG, es por ello que da valores muy elevados sin parecer en nada a la realidad de la laguna que estoy estudiando.
bueno xunilk, espero tu opinion y pronta respuesta
Saludos y Gracias por tus respuestas


Originalmente enviado por cnarvaez_1



Cómo determinaste A debajo para tu tabla Excel?


Autor de la Respuesta: cnarvaez_1
Respondido el: 16/07/2012 16:28:18
Mensaje:

A traves de la Informacion Topografica, el area entre curvas por un rango de atura, para este caso H(m).
con Arcview:
1. Las curvas de Nivel los convierto en un GRID a traves de un TIN.
2. Reclasifico las areas por un rango de altitud por ejemplo cada 2m. con el Sptyal Analyst y finalmente,
3. Calculo las areas.
Saludos.


Autor de la Respuesta: xunilk
Respondido el: 16/07/2012 19:04:56
Mensaje:

cita:
A traves de la Informacion Topografica, el area entre curvas por un rango de atura, para este caso H(m).
con Arcview:
1. Las curvas de Nivel los convierto en un GRID a traves de un TIN.
2. Reclasifico las areas por un rango de altitud por ejemplo cada 2m. con el Sptyal Analyst y finalmente,
3. Calculo las areas.
Saludos.

Originalmente enviado por cnarvaez_1



Aquí es donde está tu error. Esta es mi "reclasificación" obtenida simplemente de las estadísticas de tu ráster:


zeito@debian:~$ r.report -nh laguna_peru units=me nsteps=10
 100%
+-----------------------------------------------------------------------------+
|                      Category Information                        |    square|
|                      #|description                                     |    meters|
|-----------------------------------------------------------------------------|
|4528.505371-4530.938232|from  to . . . . . . . . . . . . . . . . .|  1257.000|
|4530.938232-4533.371094|from  to . . . . . . . . . . . . . . . . .|  5951.000|
|4533.371094-4535.803955|from  to . . . . . . . . . . . . . . . . .|  6397.000|
|4535.803955-4538.236816|from  to . . . . . . . . . . . . . . . . .|  5042.000|
|4538.236816-4540.669678|from  to . . . . . . . . . . . . . . . . .|  3198.000|
|4540.669678-4543.102539|from  to . . . . . . . . . . . . . . . . .|  2916.000|
|  4543.102539-4545.5354|from  to . . . . . . . . . . . . . . . . .|  2882.000|
|  4545.5354-4547.968262|from  to . . . . . . . . . . . . . . . . .|  3121.000|
|4547.968262-4550.401123|from  to . . . . . . . . . . . . . . . . .|  3658.000|
|4550.401123-4552.833984|from  to . . . . . . . . . . . . . . . . .|  4137.000|
|-----------------------------------------------------------------------------|
|TOTAL                                                             |38,559.000|
+-----------------------------------------------------------------------------+


Que es prácticamente idéntica a la tuya. La columna de valores derecha tienes que multiplicarla por la profundidad. No sé de donde sacaste multiplicarla solo por 2 o 3. Allí es donde está tu error. Tenías que multiplicarla por la casilla E (H acum), no la D. Aquí está tu nueva tabla:


VOLUMEN ACTUAL DE LAGUNA							
	Cuadro G1.1						
	Cota	H (m)	H acum (m)	A debajo (m2)	Vol (m3)	Vol acum (m3)	
	4529	0	0	0	0	0	
	4531	2	2	1254	1254	1254	
	4533	2	4	5938	14384	15638	
	4536	3	7	6376	43099	58737	
	4538	2	9	5027	51314	110051	
	4541	3	12	3190	49302	159353	
	4543	2	14	2912	42714	202067	
	4546	3	17	2871	49156	251222	
	4548	2	19	3115	56867	308089	
	4550	2	21	3647	71001	379090	
	4552	2	23	4122	89344	468434	


Por otra parte, me divertí haciendo algunas otras cosas con tu ráster. Con álgebra de mapas te voy a poner una composición de como se seca tu laguna:



Con la estadística del ráster obtienes el área total y la diferencia entre dos consecutivas te da el área de reducción. Incluso puedes obtener "anillos" entre dos cotas para estimar el área de manera mucho más sencilla. La siguiente es entre 4552 y 4550:



Esta es entre 4550 y 4548:



Saludos


Autor de la Respuesta: cnarvaez_1
Respondido el: 17/07/2012 03:09:32
Mensaje:

Hola Xunilk, Gracias por tu respuesta.
Para el caso de embalses y presas, es muy general emplear el metodo de "Superficies de curvas de nivel o areas terminales " , bueno al menos yo uso este metodo, habiendo otros metodos mas como: el Volumen de Tronco de Piramide, secciones transversales, pero eso nos va ha llevar discutir otro tema
La formula es esta:
Vol = (S1+S2)/2)*Incrementeo_Z
Donde .
S1,S2 = Superficies o areas por curva de nivel
Z= es la diferencia de altura entre ambas curvas de nivel
Las areas parciales se extraen atraves de un MDT.
Saludos.


Autor de la Respuesta: xunilk
Respondido el: 17/07/2012 11:46:47
Mensaje:

cita:
Hola Xunilk, Gracias por tu respuesta.
Para el caso de embalses y presas, es muy general emplear el metodo de "Superficies de curvas de nivel o areas terminales " , bueno al menos yo uso este metodo, habiendo otros metodos mas como: el Volumen de Tronco de Piramide, secciones transversales, pero eso nos va ha llevar discutir otro tema
La formula es esta:
Vol = (S1+S2)/2)*Incrementeo_Z
Donde .
S1,S2 = Superficies o areas por curva de nivel
Z= es la diferencia de altura entre ambas curvas de nivel
Las areas parciales se extraen atraves de un MDT.
Saludos.

Originalmente enviado por cnarvaez_1



No trates de confundir añadiendo cosas que no vienen al caso. Cuando tu reclasificas eso es un artificio donde agrupas por alturas los diferentes prismas de 1x1 m2. Si esta es 23 m, entonces el algoritmo suma todos los de 23 m3 y como todos tienen un área de 1 m2 se obtiene simultáneamente área y volumen para una determinada altura. Mira las imágenes tridimensionales de tu laguna y del primer slice que corresponde a entre 4552-4550 m.

La primera es un "recipiente" cerrado. Tiene sentido calcular volúmenes.



La segunda es esta:



Sin embargo, si aplicas aquí el algoritmo de la extensión 3D Analyst daría sólo el volumen de la franja; no del slice. A los null del anillo central habría que colocarles la cota mínima de 4550. Por eso es más práctico determinarlo por diferencia entre el volumen para la laguna con el nivel de llenado máximo y el volumen con 2 metros de nivel menos.

Todo esta digresión la señalo porque parece mentira que todavía creas que existe una diferencia de 200 % entre los volúmenes que arroja tu muy particular forma de determinarlo con la curva hipsometrica en excel (que según tu opinión es la única que refleja "la realidad de la laguna que estoy estudiando") y el producto de dos softwares suficientemente probados como ArcView y GRASS.


Autor de la Respuesta: cnarvaez_1
Respondido el: 18/07/2012 04:50:43
Mensaje:

Hola xunilk:
ante todo gracias por tu respuesta, sin embargo aclaro que no estoy tratando de confundir a nadie mas de lo que estoy confundido yo.
pero aun no tengo muy claro las cosas, con respecto al volumen de un GRID con Arcview, y con una hoja excel aplicando la formula de areas terminales u otra formula en eso no varia mucho, pero no entiendo por que varia mucho con el Arcview, si he estado trabajando con el volumen entre dos curvas consecutivas, atraves de las superficies encerradas por cada curva de nivel eso es logico pues estamos hablando de una superficie irregular como es el caso de un lago, las formulas estan dadas de acuerdo a la teoria, ¡ eso es lo que me enseñaron en la universidad!
Entiendo que Arcview,Grass, Arcgis son productos suficientemente comprobados de eso no tengo ninguna duda, pero desearia saber cual es el algoritmo que usa Arcview o Arcgis para cubicar en un area irregular como el caso de un lago.

Saludos



Autor de la Respuesta: xunilk
Respondido el: 18/07/2012 11:41:50
Mensaje:

cita:
Hola xunilk:
ante todo gracias por tu respuesta, sin embargo aclaro que no estoy tratando de confundir a nadie mas de lo que estoy confundido yo.
pero aun no tengo muy claro las cosas, con respecto al volumen de un GRID con Arcview, y con una hoja excel aplicando la formula de areas terminales u otra formula en eso no varia mucho, pero no entiendo por que varia mucho con el Arcview, si he estado trabajando con el volumen entre dos curvas consecutivas, atraves de las superficies encerradas por cada curva de nivel eso es logico pues estamos hablando de una superficie irregular como es el caso de un lago, las formulas estan dadas de acuerdo a la teoria, ¡ eso es lo que me enseñaron en la universidad!
Entiendo que Arcview,Grass, Arcgis son productos suficientemente comprobados de eso no tengo ninguna duda, pero desearia saber cual es el algoritmo que usa Arcview o Arcgis para cubicar en un area irregular como el caso de un lago.

Saludos




Originalmente enviado por cnarvaez_1



También he aprendido algunas cosas con tu caso. Aunque te parezca "trivial" este es el algoritmo:

Cálculo del volumen de un embalse usando la estadística del ráster (r.report) con GRASS en QGIS

Es como si estuvieses llenando el lago con prismas, en tu caso, de 1 m2 y de diferentes alturas hasta abarcar todo el volumen. Para esto ni siquiera necesitas 3D Analyst, ni reclasificar previamente. Con la estadística del ráster basta.

Manipulando tu laguna también podrías calcular el volumen total (pero es más fácil hacerlo a partir del ráster completo) sumando slices como este:



donde el volumen siempre estaría referido a 2 m si este es el incremento. Lo que está en azul tiene la cota del anillo interno (4550 en este caso).

o este:



donde el h sería de 2 m para el primer slice, 4 m para el segundo y así sucesivamente. Lo que está en blanco internamente tiene valor NULL.


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