QGIS Plugin para la Clasificación de Redes Hidrológicas

Este plugin crea una red de canales, enlaces y cuencas usando los algoritmos de SAGA. Después, se obtienen un conjunto de medidas describiendo tanto la red como las cuencas. Finalmente, se aplica un algoritmo de clasificación basado en lógica borrosa para determinar el tipo de cuenca usando las medidas anteriormente calculadas. El proceso de clasificación sigue el algoritmo descrito en el artículo de Zhang & Guilbert (2013): Automatic drainage pattern recognition in river networks.

Descripción

El plugin de QGIS “Clasificación de Redes Hídricas” incluye algunas herramientas para clasificar, de forma automatizada, el tipo de red de canales de una cuenca. Algunas de las herramientas del plugin, como la determinación de canales y las uniones se obtienen mediante las herramientas de SAGA GIS. Las herramientas de SAGA se usan para:

• Rellenar pozos siguiente el algoritmo de Wang & Liu
• Determinar la red de canales y cuencas (incluyendo los nodos de unión)

El resto del algoritmo está implementado en Python usando la API de QGIS y testado bajo la versión 3.x de QGIS.

Entradas:

• Un Modelo Digital del Terreno en formato raster

Salidas:

• La red de canales (Vector. Capa de Linestring)
• Nodos de la red de canales (Vector. Capa de Puntos)
• Cuencas clasificadas correspondientes a la red de canales (Vector. Capa de polígons con campos que contienen la clasificación y los atributos de enriquecimiento)

Advertencia: El plugin es una versión experimental y algunas operaciones pueden requerir bastante tiempo y parecer que el QGIS está bloqueado.

Github: El repositorio del plugin puede encontrarse en: https://github.com/maurena/networkclassification

El plugin

La ventana principal del plugin es la que aparece en la figura. El plugin está dividido en pestañas que representan los pasos a aplicar. Las pestañas son:

• Cálculos de canales: Determinar los canales del Modelo Digital de Elevaciones (MDE) en raster. Este proceso utiliza el algoritmo de SAGA y crea un DEM con los pozos rellenos, una red de Canales y los nodos de la red de Canales
• Enriquecimiento: Determinación de los atributos adicionales para cada cuenca (si se selecciona) para ser usados en la clasificación
• Clasificación: Clasifica cada cuenca, si se selecciona, utilizando las funciones de lógica borrosa de Zhang & Guilbert (2013)

Descripción detallada de las pestañas

La pestaña para determinar la red de canales tiene tres entradas:

1. Selección del DEM: Lista de combos que permite la selección entre de entre los raster cargados en el proyecto de QGIS. El raster seleccionado debe ser un Modelo Digital del Terreno.
2. Mínima pendiente: Con el fin de determinar la red de canales es aconsejable rellenar el DEM. De acuerdo con la descripción de SAGA, este valor representa “El gradiente de mínima pendiente a preservar de una celda a otra; el valor de cero rellena el pozo hasta la elevación de derrame (que resulta en zonas planas). Unidad [Grados]”. El valor por defecto del plugin es 0.01 grados (SAGA considera un valor mínimo de 0.1)
3. Threshold: Representa el orden de Strahler para iniciar un canal. El valor por defecto es 5 como recomienda SAGA.

Pestaña para el enriquecimiento de cuencas

Esta pestaña incluye los atributos propuesta en el artículo de Zang & Guillbert (2013) e incluye otros atributos como la dimensión fractal. En esta pestaña se debe seleccionar una capa de canales y una capa con los nodos en las primeras dos listas desplegables. Despues, puede seleccionar una capa de cuencas para calcular los atributos para cada elemento en la capa o activar el check para aplicar el calculo a todos los canales creando un cierre convexo que hace de cuenca. Finalmente puede seleccionar los atributos que desea calcular (Angularidad, Ratio de longitud, Sinusoidad, Elongación o dimensión fractal) que serán calculados al pulsar el botón de "Calcular". La descripción detallada de los atributoes es:

• Angularidad: Valor medio, en grado, de los angulos de todos los nodos de la red de canales de cada cuenca. Si el ángulo en un nodo es único se usa ese ángulo. En otros casos, se utiliza el ángulo entre el segmento con mayor orden de Strahler y el resto. En caso de que más de un segmento tenga el mismo orden de Strahler (mayor) se utiliza como referencia el segmento más largo.
• Sinuosidad: Se calcula como la suma de los ratios de cada segmento del canal y la distancia de la fuente de salida del mismo canal.
• Ratio de longitud: Se calcula como el ration de la longitud del canal principal y los tributarios. La longitud del canal principal se aproxima usando el canal más largo de todas las fuentes al nodo actual.
• Elongación: Se calcula utilizando el Minimo Rectangulo Encuadrante Orientado (MREO) de todos los segmentos de la red hasta el nodo. La elongación es el ratio entre el lado más largo y más corto del MREO.

Pestaña para la clasificación

Esta última pesñata se usa para determinar la clasificación de las cuencas. Para poder realizar la clasificación es necesario elegir la capa del desplegable de la ventana. Después de la selección, se puede ejecutar la clasficación pulsando el botón de "Aplicar Fuzzy Logic".

Referencias

Ling Zhang & Eric Guilbert (2013) Automatic drainage pattern recognition in river networks, International Journal of Geographical Information Science, 27:12, 2319-2342, DOI: 10.1080/13658816.2013.802794

Seguimiento de bugs

Por favor, cualquier bug que encuentre envíelo al email maurena.

20240325. Publicación de la primera versión

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