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Eduardo Núñez Maderal, N. Valcárcel, J. Delgado, C. Sevilla, J.C. Ojeda

Producción automática de la red hidrográfica nacional a partir de datos

Lidar

227 octubre 2016 CE16 2

Cambios

Entorno de información geoespacial

Recursos humanos

Gestión global

Tecnología geoespacial Usuarios

Mirar dentro de la organización

Mirar a otros

327 octubre 2016 CE16 3

Hidrografía en la cartografía básica del estado

Introducción

19902014 2,5D (XY+Z) Captura manual por restitución fotogramétrica

combinada con una actualización 2D (ortoimagen + MDT)

Captura y mantenimiento con propósitos cartográficos

Producción:• La hidrografía es obtenida junto con otros

temas de información para hacer cartografía• La precisión está en relación a la escala del

mapa (5 metros para 1:25.000)• El ciclo de mantenimiento está vinculado a

las necesidades cartográficas

INFORMACIÓN GEOGRÁFICAPARA EL MAPA TOPOGRÁFICO NACIONAL (1:25.000)

427 octubre 2016 CE16 4

Red Hidrográfica Automática (RHA) del proyecto de Información Geoespacial de Referencia (IGR) del IGN

Introducción

2014… Producción de red hidrográfica de alta precisión: extracción

automática XYZ, homogénea y objetiva a nivel nacional

Captura y mantenimiento para propósitos cartográficos e hidrológicos conforme a INSPIRE

LiDAR DRAINAJE NETWORK

PROYECTO DE PRODUCCIÓN IGR: red hidrográfica

Producción red hidrográfica:• Conforme a INSPIRE• Precisión: aproximación

bottom-up• Ciclo de mantenimiento en

relación a necesidades (6 años para la red hidrográfica)

527 octubre 2016 CE16 5

¿Qué es la (IGR) Información Geoespacial de Referencia?

IGR: información oficial del territorio para que cualquier usuario y aplicación puedan referenciar sus datos

Características

Provee una localización precisa sin ambigüedades

Posibilita la combinación de datos

Debe estar sometida a un proceso claro de mantenimiento

Oficial: es producida y facilitada desde una fuente competente, con mandato legal

Imágenes

Redes Transporte

Ocupación suelo

Poblaciones

Hidrografía

Altimetría

627 octubre 2016 CE16 6

Elementos de impulso del trabajo:• Visión estratégica IGN, proyecto IGR• Disponibilidad de cobertura Lidar nacional• Necesidades usuarios:

• Confederaciones, organismos de cuenca • D.G.Agua• Sistema cartográfico nacional• INSPIRE• Producción de red europea: Programa Copernicus (EEA)• Coordinación a nivel global: UN-GGIM

• Principios metodológicos (CEDEX-D.G.Agua)

Impulso del proyecto

727 octubre 2016 CE16 7

PROYECTO DE DATOS LIDAR EN ESPAÑA (PNOA LIDAR)

827 octubre 2016 CE16 8

METODOLOGÍA PARA LA EXTRACCIÓN AUTOMÁTICA DE RED HIDROGRÁFICA

Criterios técnicos

Análisis viabilidad

Metodología• Planificación• Prepara fuentes• Procesado hidro.• Validación Producción

• Planificación, recursos

• Producción Resultados y conclusione

s

CRITERIOS

VIABILIDAD

METODOLOGÍA DE PRODUCCIÓN

PRODUCCIÓN

RESULTADOS

927 octubre 2016 CE16 9

CRITERIOS TÉCNICOS

RequerimientosObjeto geográfico Red de corriente natural del río (aguas superficiales)Fuente de datos Clasificación automática datos LiDAR (0,5 p/m2)MDT Paso malla 2 m, automático desde LidarAlgoritmo hidrológico

Modelo D8

Calidad Precisión XY: 1m. ; Precisión Z: 0,5m.Productos MDT_hidro, modelo de direcciones y red hidrográfica

XYZControl calidad Procesos semiautomáticos XYZ. No se contemplan

trabajos de campo

1027 octubre 2016 CE16 10

Selección áreas de test

ANÁLISIS DE VIABILIDAD

CUENCA GUADALQUIVIR

Embalse

Pequeña cuenca

Área urbana

Conjunto de datos (red

hidrográfica)

XY error evaluad

o

Z error estima

do

Tiempo estimado extracción

(1 máquina)

Cartografía1:25.000

2-3m < 5 m

MDT 2m(RHA02)

2-3m < 0.5 m

29,9 meses

MDT5m, (RHA05)

3-4 m < 0.5 m

12,8 meses

Sevilla

1127 octubre 2016 CE16 11

Metodología de producción desarrollada

METODOLOGÍA

PLANIFICACIÓN

PROCESADODE DATOS

PROCESADO HIDROLÓG.

VALIDACIÓN

Lidar-MDT & cartografía

Zonas de proceso

MANUAL EDITION

Capas vectoriales

Mosaicos Red hidrológica

MDT_hidro

1227 octubre 2016 CE16 12

Preparación de los datos y generación MDT02• Empleo ETLs para la gestión masiva de datos•Generación automática de MDT02

METODOLOGÍA: DATOS Y PLANIFICACIÓN

DATA &PLANNING

Lidar-MDT & cartografía

Zonas planificadas

2x2 km tiles LiDAR/DTM(more than 160,000 files)

Ejemplo de unidades en el Guadalquivir: 24 unidades organizadas en 5 zonas (cálculo basado en MDT200)

Unidades de producción de 1.500 km2 para ser capaces de procesar hidrológicamente con grid de 2 metros

Unidades de producción planificadas

1327 octubre 2016 CE16 13

METODOLOGÍA : PROCESADO DE DATOS

PROCESADO DE DATOS

Capas vectoriales

Mosaicos

Ficheros de 2x2 kmSelección MDT02

RASTER Generación mosaicos(con relleno de huecos y recorte costa)x 3 ficheros:- MDT02- MD_Edificios- MD_Suelo

VECTOR- Ejes de ríos- Cabeceras ríos- Embalses- Presas- Carreteras, ffcc- Manzanas urbanas

INPUTs para el Procesado hidrológico

1427 octubre 2016 CE16 14

METODOLOGÍA : PROCESADO HIDROLÓGICO

PROCESADO HIDRO. Red_hidro

MDT_hidro

Corrección hidrológica en masas de agua

Eliminación de obstáculos Adición de obstáculos

2.1. combina corriente derivada desde las cabeceras (amarillo) con la corriente acumulada (rojo) 2.2 Cálculo de

cuenca de drenaje

[HydroTools]

1.2.

1527 octubre 2016 CE16 15

METODOLOGÍA : PROCESADO HIDROLÓGICO

Desarrollo: procesos hidrológicos de corrección de MDT y extracción de red

1627 octubre 2016 CE16 16

METODOLOGÍA : VALIDACIÓN

VALIDACIÓN

Generación automática de puntos de muestreo

Medida automática de calidad posicional XY(Z)

CARTO

Input Tipos de puntos

CARTO

Input

RED02

Output: puntos de muestra

Output: estadísticas

VS

1727 octubre 2016 CE16 17

PRODUCCIÓN: PLANIFICACIÓN Y RECURSOS

LiDAR - MDT

MDT02HIDRO

RED HIDROPLANIFICACIÓN CAPAS

VECTORIALESVALIDACIÓN

329Unidades de producción (UP)

(504,000 km2 / 1,500 km2 UP )500 ficheros(2x2 kms) x UP

8 TbMosaicos

8 Gb x mosaico x3=987 ficheros

5 días /UP/1máquinax 329 UP= 1645 días / 7 años 20-40 máquinas ¡ 5-6 meses !

27 Tb LiDAR-MDT02

164,000 lidar 490.000.MDT654.000 ficheros

ESPAÑASuperficie: 504,000 km2Ríos: 654,000 km (escala 1:25,000)

1827 octubre 2016 CE16 18

FASE Cantidad Tiempo ejecución (meses)

MDT02 490m ficheros 3,5Mosaicos x3 = 987 fich. 2,3Procesado hidro

329 (sub-zonas) 6

PRODUCCIÓN

UNIDADES DE PRODUCCIÓN

x 329

Infraestructura local(Centro de Proceso de Datos)

Infraestructura Web

S3 + EC2

Desde Noviembre 2015 a Mayo 2016

1927 octubre 2016 CE16 19

• Resultados finales: • Red vectorial del río XYZ (eje del río) con 2-3m metros en

XY y 0,5 m en Z• MDT hidrológico de paso malla 2 metros• Modelo de direcciones y acumulación asociado• Productos intermedios también útiles a usuarios: límites

físicos de cuencas vertientes• Es una primera versión automática :

• Modelado hidrológico basado en datos cartográficos• Seguir dando pasos con el objetivo de conseguir una red

básica a nivel Nacionalo coordinación con la D.G.Agua, CEDEX, …o combinar la modelización hidrológica con datos procedentes de

clima o hidro-geológicos

RESULTADOS

2027 octubre 2016 CE16 20

Mapa topográfico

MDT02 originalRed obtenida

LiDAR LiDAR clase suelo

2127 octubre 2016 CE16 21

RíoTormes

Barco de Ávila

UNIDAD DE PRODUCCIÓN:Demarcación: DUEROZONA:GSUBZONA:1

2227 octubre 2016 CE16 22

• Metodología del CEDEX-DGA: clave para el desarrollo

• Automatización alcanzada: 70% 60% ahorro comparado con la captura manual estereoscópica

• Resultados homogéneos y objetivos• Mejora significativa en la precisión altimétrica• Análisis de viabilidad: clave para la toma de

decisiones• Entorno Esri desarrollo : clave para la estabilidad• Uso de big data & técnicas de computación en la

nube: clave para el procesamiento en plazo

CONCLUSIONES

CE16 2327 octubre 2016

Eduardo Núñez Maderalenmaderal@fomento.es

Muchas gracias

Artículo del trabajo:https://www.conftool.pro/isprs2016/index.php?page=browseSessions&print=head&form_session=227#paperID2160