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20 enero 2011

Operaciones con el modulo de Spatial Analyst de ArcGis parte 1. Interpolate to Raster

No olvides apoyarme en Premios Bitácoras en la categoría de educación, aun tienes tiempo!!!

Esta extensión permite realizar procesos como:

·         Medición de distancias en línea recta y de costos (Distance).
·         Obtener mapas de densidad, basados en datos puntuales o lineales (Density).
·         Obtención de raster a partir de la interpolación de datos puntuales, utilizando métodos como IRW, Spline y Krigging (Interpolate to Raster).
·         Obtención de datos morfológicos a partir de Modelos digitales del terreno (Surface Analysis).
·         Algebra de mapas (Raster Calculator)
·         Reclasificación de mapas obtenidos. (Reclassify)
·         Conversión de datos raster a vector y viceversa (Convert).
·         Análisis hidrológicos 

El primero de estos tutoriales lo dedicaré a como interpolar datos a raster, para ello construiremos un mapa de isopiezas o variación del nivel piezométrico a partir de datos puntuales de monitoreo de niveles de agua subterránea.

Asumiré que todos saben cómo crear un shape de puntos, de lo contrario deben remitirse al tutorial de “Como crear un shape de puntos a partir de coordenadas geográficas

Paso 1. Cargar el mapa base, puede ser el mapa del área de estudio. En este caso cargare un shape con nombre “geológico”

Paso 2. Cargar el shape de puntos o en su defecto crearlo a partir de los datos medidos. Para construir el Shape, por lo menos debemos contar con el nombre del sitio monitoreado, coordenadas X, Y, Z, profundidad del nivel del agua medida desde la superficie del terreno y el nivel piezométrico que se obtiene sumando algebraicamente la cota (Z) y la profundidad del nivel del agua en el pozo.


NP = Z + Nivel del agua.

Nota: lo anterior simboliza la suma algebraica de las dos cantidades, cuando el nivel es negativo (el nivel está por debajo de la superficie del terreno), la operación es una resta; pero cuando el pozo es saltante o surgente, es decir cuando el nivel del agua en el pozo sobrepasa la superficie del terreno, la operación anterior se convierte en una suma.

Para crear el shape, del menú Tools, se selecciona Add XY Data



Aparece la siguiente ventana donde buscamos el archivo XLS (Excel) donde tenemos los datos, como se muestra en la figura.



De igual forma se selecciona el sistema de coordenadas en que se tienen los datos, en mi caso es “Colombia West zone”.  Para ello damos clic en Edit, seguido de Select…, luego Projected Coordinate Systems y en National Grids buscamos “Colombia West Zone.prj” tal como aparece en la figura siguiente.



Damos clic en el boto Add seguido de Aceptar y por ultimo en OK.

En el panel de la izquierda de la pantalla se agrega el Events “'nivel piezometrico$' Events”, el cual como se explicó en el tutorial “Como crear un shape de puntos a partir de coordenadas geográficas” no es un shape.



Para convertirlo a un shape, se da clic derecho sobre “'nivel piezometrico$' Events” y se selecciona la opción Data, seguido de Exportar data.



Pulsamos guardar, nos sale una ventana que nos pregunta si queremos agregar el Shape exportado al mapa, pulsamos Ok.

Finalmente el resultado obtenido es el siguiente.


Ahora si podemos interpolar los datos creados


Paso 3. Interpolación utilizando IDW (peso ponderado por el inverso de la distancia). De la extensión Spatial Analyst, se selecciona Interpolate to Raster, seguido de Inverse Distance weighted.


Aparece una ventana en la que debemos rellenar la siguiente información asi:

Input points: se debe seleccionar el shape de puntos donde tenemos los datos a interpolar. En este caso el shape es nivAgost.

Z value field: seleccionamos el nombre del campo que queremos interpolar, en este caso es NP (nivel piezométrico).

Power: dejamos el valor por defecto, si tomamos valores altos, se pone énfasis en los valores más cercanos al punto, con valores pequeños se le da más peso a los puntos más alejados. 2 es un valor adecuado para el peso.

Search radius type: seleccionamos un valor variable.

Number of points y Maximum distance: dejamos los valores por defecto que aparecen.

Ouput cell size (tamaño de la celda): se debe elegir un tamaño de la celda acorde con la escala de trabajo en este caso elegiré 25.

Output raster: seleccionar la ruta y el nombre con que se quiere guardar el archivo, en este caso le daré el nombre nivIDW.


Completados todos los datos, damos clic en Ok. Se obtiene el siguiente resultado.



Como pueden ver, en la parte superior izquierda, el mapa interpolado sobresale superponiéndose con el mar (golfo de Urabá). Esto lo podemos arreglar de dos formas, la primera, utilizando las propiedades del Layers y la segunda, cortando la superficie de interpolación con una máscara. Veamos el primer método.

Dando clic derecho sobre layers, seleccionamos Propiedades


En la ventana que aparece seleccionamos la pestaña Data Frame, luego damos clic en la ventana Enable, vemos que se habilita el botón Specify Shape.

Damos clic en el botón Specify Shape y en la ventana que aparece damos clic en el botón de opción Ouline of features, vemos que se habilita la pestaña Layer, tal como se muestra en la siguiente figura.


En la pestaña de layer seleccionamos el shape que condiciona los límites de la interpolación, en mi caso se denomina “geológico” (que lo había agregado al principio del ejercicio).



Damos clic en OK, seguido de Aceptar, el resultado es el siguiente.


Paso 4. Creado el raster, lo que queda es cambiar sus propiedades. Para ello procedemos de la siguiente forma.

Damos clic derecho sobre nivIDW y seleccionamos Propiedades, aparece la siguiente ventana.



Damos clic en Ok y esperamos un instante. Aparece la siguiente ventana.


Seleccionamos la pestaña Symbology, en la que se muestran los símbolos y sus colores, el rango, classify (determinar los rangos), Label, el numero de intervalos (Classes), paleta de colores (Color ramp), entro otros.


Cambiaremos el numero de rangos, valores extremos de los rangos, los colores y el formato del Label (como ustedes ven aparecen muchas cifras decimales).

Cambiar el número de intervalos: en la pestaña Classes, pasamos de 9 a 15.


Valores extremos para los rangos: Damos clic en el botón Classify, aparece una ventana en la cambiamos los valores que aparecen, por ejemplo: por números enteros, de acuerdo a los intervalos más adecuados.


Cambiar color de los símbolos: damos clic sobre la pestaña de Color Ramp, nos aparecen una serie de opciones para el color de las que  seleccionamos la que nos parezca adecuada.



Dar formato al Label: damos un clic exactamente sobre la etiqueta (label), nos aparece u menú emergente en el cual seleccionamos Format Label, aparece una ventana en la que seleccionamos Number of decimal places (numero de cifras decimales), luego cambiamos el numero de cifras decimales a 1, en la pestaña que aparece, tal como se muestra en la siguiente tabla.


Después de hacer todos los cambios respectivos, el resultado es el siguiente.


Damos clic en aceptar y finalmente obtendremos el siguiente resultado.


Paso 4. Obtención de las líneas de contorno (Contour). Nons vamos nuevamente a Spatial Analyst y selecciomanos la opción Contour.


Aparece una ventana, donde se debe rellenar información

Input surface: seleccionamos el Raster al cual queremos hacerle el contorno, en nuestro caso es nividw.

Contour interval: se debe colocar la distancia a la cual aparecerán la líneas de contorno, en ese caso colocaremos 2.

Z factor: el factor de exageración del la altura, en este caso dejaremos 1.

Outpu features: seleccionamos la ruta y el nombre con que se quiere guardar el shape creado, en este caso le daremos el nombre “contrnoIDW”

El resultado es el siguiente:


Pulsamos Ok y a continuación veremos el mapa de contornos.


Paso 5. Interpolación utilizando Kriging (método geoestadístico).

De la extensión Spatial Analyst, se selecciona Interpolate to Raster, seguido de Kriging.


Aparece una ventana en la que debemos rellenar información de la siguiente forma:

Input points: se debe seleccionar el shape de puntos donde tenemos los datos a interpolar. En este caso el shape es nivAgost.

Z value field: seleccionamos el nombre del campo que queremos interpolar, en este caso es NP (nivel piezométrico).

Kriging method: existen varias opciones para escoger, por ahora la dejamos en Spherical, un futuro tutorial veremos algo sobre los métodos geoestadísticos.

Search radius type: seleccionamos un valor variable.

Number of points y Maximum distance: dejamos los valores por defecto que aparecen.

Ouput cell size (tamaño de la celda): se debe elegir un tamaño de la celda acorde con la escala de trabajo en este caso elegiré 25.

Output raster: seleccionar la ruta y el nombre con que se quiere guardar el archivo, en este caso le daré el nombre nivkriging.



Completados todos los datos, damos clic en Ok. Se obtiene el siguiente resultado.



De igual forma como hicimos anteriormente, podemos cambiar la simbología al mapa y crear un mapa de superficie.


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Pedro Villegas

45 comentarios :

  1. Muy bien Pedro, sobre todo que sirve mucho a personas q no dominen mucho el inglés.
    Gracias

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  2. hola amigo me interesa mucho tu blog fijate que yo tambien he trabajado un poco con el arcmap apenas lo estoy aprendiendo de manera particular en cuestiones hidrologicas. fijate que este post me intereso mucho por que para mi trabajo de tesis estoy realizando un mapa de isoyetas sin embargo solamente cuento con 5 puntos de medicion 3 dentro de la cuenca y 2 fuera de ella y no se encuentran bien distribuidos.

    mi pregunta seria sabes como se puede extender el area de interpolacion mas alla de los 5 puntos que tengo para que cubran la totalidad de la cuenca y no solo el rectangulo que ya aparece determinado por el programa.

    te envio saludos

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  3. HOla Erick, estos metodos son de interpolaciòn no de extrapolación, te recomiendo que localices otras estaciones fuera del àrea de estudio para que puedas realizar la interpolación hasta donde quieres....

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  4. He estado siguiendo tu blog, debido a que mi tesis abarca justo los temas SIG aplicados a calculos hidrologicos.
    Mi pregunta es como decido cual es el mejor metodo de interpolación o el mas fiable en temas hidrologicos, he leido algunos articulos pero no me dejan claro el tema.
    Talvez me puedas ayudar.

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  5. Lo que te puedo recomedar es revisar algo de teoria sobre los métodos, particularmente recomiendo los métodos geoestadisticos (Kriging), pues la geoestadistica permite establecer errores lo que es un indicativo para mojorar el muestreo de nuestros datos, sin embargo no todas las veces se pueden aplicar, pues los datos deben seguri criterios de normalidad, en fin..

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  6. Hola, muy bueno el artículo, pero tengo una duda, estoy haciendo unos mapas mensuales de la distribución de la luz natural en mi país con el programa Arcgis 10, ya hice una interpolación mediante el método de Kriging, todo ha salido bien pero he hecho varios mapas y quiero que el rango de color que representa los valores de la cantidad de luz sea el mismo para todos los mapas para poder hacer comparaciones, es decir, en una escala de grises por ejemplo, que el blanco siempre sea un valor igual a 0 y el negro un valor de 120, no importando si no se tienen valores dentro de todo el rango. El problema es que el programa considera para cada mapa los valores mínimo y máximo para asignar los colores, es decir, al mínimo le pone el color blanco y al máximo el negro por lo que siempre obtengo rangos distintos, ojalá puedas ayudarme, saludos.

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  7. Hola Podrías enviarme dos de esos mapas a mi correo o colocarlos donde los pueda descargar., aunque dando clic derecho sobre el raster y seleccionadno propiedades y luego en la pestaña display existe la opción para colocar la paleta de colores y los rangos que quieras...

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  8. Hola amigo, muy interesantes los totorales. Solo me queda una pregunta, cuando modificas las propiedades del layer que has creado con el espacial analyst, cambiando colores, etc; cuando le das a aceptar el la barra izq donde se ven los elementos activados ahora aparece bajo el nombre de la interpolación a mi tb me aparece en mis mapas y el problema es que cuando voy a crear el mapa para imprimirlo e inserto la leyenda... Pues tb aparece junto al nombre de la interpolación el maldito VALUE. Podrías decirme como quitaron y por que aparece? Gracias.

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  9. Hola, me podrias enviar un pantallazo

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  10. Hola pedro, acabo de ubicar tu blog, muy interesante la aplicación del ARCGIS en los temas hidrologicos e hidrogeologicos, aun no domino mucho el ARCGIS, pero con los tutoriales que veo en tu blog me parece que lo voy lograr, gracias por este tremendo aporte para los que no dominamos el Ingles.

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  11. Que Tal, llevo un tiempo trabajando con arcgis y los temas que se encuentran en el blog es mucha ayuda para generar informacion como lo es para cuencas hidrograficas y en particular este tema (interpolacion raster) que permite generar informacion a traves, ya sea por medio de contornos(isolineas) como sobre datos puntuales de lluvia, temperatura, y el que has explicado ak. Seria un aporte mas el seguimiento de este tutorial, para ampliar mas mi conocimiento en arcgis.

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  12. Alguien sabe como colocar los labels de las isolineas de tal manera que queden en medio de la linea, como por ejemplo algo asi 50----50----50, y no al lado ni sobre ella??

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  13. hola, la verdad todos los trabajos son excelentes, de lo mejor que he visto, felicitaciones y gracias.
    me gustaria saber como puedo obtener el resultado de una interpolación en un formato tipo shp,virchiagustin@hotmail.com

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  14. Muchas gracias por está contribución para todos aquellos que nos adentramos en el mundo de arcGIS. Me gustaría de paso hacer una consulta sobre este tema. ¿Cómo puedo representar distintas zonas, con valores diferentes, usando una misma escala común de colores para todas las zonas?
    Gracias

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  15. Estoy muy agradecido con este blog. pero al hacer la interpolacion con el metodo kriging, los niveles me dieron hast un profundidad de 13m y con el inverso me dieron los reales hasta 42 porque?

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  16. Hola Como estas, Es complicado entender tu inquietud, pues necesitamos mas información

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  17. Hola en realidad la info es de mucha utilidad, me gustaria saber porq cuando aplico el natural neighbors no me sale lo mismo gracias

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  18. Hola, Pedro te agradezco tu Blog, muy interesante y me ha ayudado de sobremanera en mi aprendizaje. Te agradecería me asesoraras en el proceso para el análisis de Patrones de puntos, en eventos discretos y en el que su valoración es tan solo una característica social de ocurrencia, es el caso de puntos de accidentes o crímenes. De nuevo !Gracias por la ayuda!.

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  19. Hola Angy, cuéntanos mas de lo que deseas hacer para ver como hacemos...

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  20. Excelente trabalho, quero pedir uma ajuda neste fórum: quero saber como importar as coordenadas na tabela depois de digitalizar os pontos em arcgis 9.3

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    1. Hola, si las coordenadas son planas mira este articulo: http://www.aguaysig.com/2011/04/shape-de-puntos-partir-coordenadas-xy.html.

      Tambien rvisa este video: http://www.aguaysig.com/2011/07/videotutorial-creando-un-shape-de.html.

      Si son coordendas geográficas, revisa este: http://www.aguaysig.com/2011/03/shape-de-puntos-en-arcgis-partir-de.html

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  21. hola Peter puedes por favor subir los datos para poder practicarlo mejor?

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  22. Hola Peter recien me entero de tu blog me parece super interesante ya que como geologa siempre trabajo con el arcgis, disculpa la molestia se que no es tu rama pero quisiera saber como puedo definir valores anormales atraves de geoestadistica

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  23. cual es el mejor metodo para interpolar datos relacionados con el suelo? como fosforo , calcion etc?? me podrias ayudar ?

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  24. me parese excelente tu blog y echo como tu mencionas con las imagenes de raster pero tengo un problema baje una imagen SRTM 90m DEM version 4 genere las curvas de nivel y todo pero no he podido cambiar sus coordenadas geograficas a utm.gracias

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  25. Mira por arctoolbox, Data Management tools, luego Projections and Transformations, seguido de Raster y por ultimo Project Raster... por alli puedes proyectar la imagen a otro sistema de coordenadas

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  26. Hola muy interesante tu blog, soy muy nueva en esto de los SIG´s, quisiera saber como realizar la clasificación supervisada en Arc Map 9.3 ,porque primero me pide hacer una capa de puntos a partir de un ráster y no se como hacerlo, espero haberme explicado bien. Gracias

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  27. Hola, tu blog me está resultando de lo más útil. Te lo agradezco de verdad.
    Muchas gracias.

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  28. Buenas Noches
    Ustedes conocen alguna forma de adquirir datos de mediciones del nivel freatico en Colombia o conocen alguna entidad del estado que los proporcione o datos piezometricos??
    Muchas Gracias

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  29. Hola interesante el artículo sobre interpolación, gracias por publicarlo. Necesito hacer una interpolación de acuerdo a la ecuación y R que obtuve al graficar mis datos, agradecere mucho que me ayuden en esto, ya que en el arcgis solo conozco los metodos de interpolación: spline, idw, krigin. Gracias

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  30. hola que tal si alguien me ayudara se lo agradecería como calcular el NP o nivel pizometrico ya que no entiendo cuando hay que restar o sumar

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    1. Para calcular el nivel piezométrico debes tener un nivel de referencia. En este caso es el nivel del mar...antes de todo debes conocer la cota de los puntos con respecto a ese nivel de referencia (en general las cotas se dan en metros sobre el nivel del mar (MSNM)). luego debes medir la profundidad a la que está el nivel del agua desde la superficie. Entonces el nivel piezometrico es: Cota del pozo (msnm) - la profundidad del nivel del agua

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  31. Hola, como estas? tengo una inquietud con respecto a los metodos de interpolación que muestra Arcgis, necesito saber que metodo utilizar o el indicado para interpolar informacion geometrica o morfometrica de unas microcuencas.

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    1. En realidad no hay una formula mágica para elegir que método interpolar. yo creo que podrias mirar en función de la cantidad de datos. por ejemplo para utilizar krigin debes tener por lo menos 50 datos-

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  32. HOLA AMIGOS, TENGO UN PROBLEMA CON LAS HERRAMIENTAS DEL Spacial Analisys/ Surface Analisys en mi ArcMap, no se me crean contornos, nni pendientes ni nada, no se a que se pueda deber, si ustedes saben algo por favor avisenme que podría hacer

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  33. Hola Pedro, tengo una duda: hice unas interpolaciones usando kriging ordinario, no se porque el mapa resultante no tiene tabla de atributos. Quiero saber como puedo medir las areas que tienen el mismo color?? Gracias!! PD excelente trabajo el tuyo!

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    1. Después de aplicar kriging debes exportar los resultados un raster definitivo.. alli podrás ver la tabla de atributos. para medir las áreas deberás convertir el raster a polígono y luego crear un campo para calcular las áreas ..el en blog hay un articulo que te explica como

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  34. hola pedro, estoy realizando unos mapas de clasificacion en calidad del agua, estoy utlizando idw para la interpolacion, aunque mis datos son lineales, siguen el cauce de un rio, cual metodo me recomendarias para la interpolacion, saludos.

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  35. Buen día estimado, tengo valores de variables sociales, tengo entendido que el método de inversa ponderada es el mas optimo para representar población, sin embargo, cuando pongo un barrier para que interpole con limites no me lo acepta y los valores no me parecen adecuados para el tamaño de celda de salida

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  36. Hola! Ya hice una interpolación IDW pero me gustaría explorar la opción de cokriging, m problema es que no encuentro esa herramienta!!! No tengo idea del método para poder experimentar necesito primero encontrarla

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  37. eres un maestro, gracias por tu ayuda
    saludos desde Ecuador

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  38. Donde puedo conseguir la licencia? porque no puedo hacer uso de la herramienta.

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  39. Buenas tardes, tengo una inquietud respecto a como calcular el tamaño de la celda para el metodo de interpolacion IDW.

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