Articulocientificotesishidalgo 2012

Comparación De Dos Métodos De Levantamiento De La
Divisoria De Cuenca De La Quebrada El Zancudal En El
Centro De Investigación Y Capacitación Forestal Cicfor -
Macuya”, En Pucallpa, Perú.
*Victor Manuel Hidalgo-Corpancho,
Fernando Velázquez de la cruz.
*Victor Manuel Hidalgo-Corpancho. Tesista .Ingeniero Forestal, Universidad
Nacional de Ucayali, Perú. Especialista en Sistemas de Información. e-mail:
vimahico@gmail.com.pe.
Fernando Velázquez de la cruz. Asesor de tesis. Ingeniero Forestal, Msc.
Universidad Nacional de Ucayali, Docente principal e Investigador, Facultad de
Ciencias Forestales Y Ambientales. Especialista en Cartografia, Topografia e
Hidrología.

RESUMEN
El uso de Modelos de Elevación Digital (MED) para el análisis visual y
matemático de la topografía, paisaje y cuencas se ha incrementado,
gracias a los datos e imágenes provenientes de sistemas satelitales que
posibilitan la generación de MED a menor costo y mayor accesibilidad.
Tal es el caso del MED del SRTM, que permiten obtener mapas de
mejor calidad, porque existe insuficiencia de datos topográficos de la
amazonia peruana, por ello esta fuente de información es satisfactoria
para la delimitación de cuencas.
Sin embargo, a pesar de que los rangos de precisión están, en general,
bien descritos para cada plataforma, diversos autores recomiendan que
las validaciones, deben realizarse a nivel local para tomar mejores
decisiones. En este trabajo, se realiza una comparación cuantitativa, de
la calidad de los DEM SRTM, para la delimitación de la cuenca de la
quebrada El Zancudal, con ayuda del software Arcgis 9.3, en un área
con cobertura arbórea.
El análisis comparativo se estableció entre la divisoria de cuenca de la
quebrada El Zancudal, obtenida con un modelo de delimitación de
cuencas, diseñado en forma Digital en el software Arcgis 9.3, y cargado
a un GPS con el DNR Garmin 5.4, con la delimitación en el campo
abriendo una trocha, registrado con la función Track del GPS. La
comparación se establece entre las coordenadas UTM (x, y) de los
Centroides de las curvas de nivel de los puntos más altos, por los que
pasa la línea divisoria de cuenca y las coordenadas de los Waypoints
registradas en las cimas de las colinas, en el trabajo de campo con el
GPS. Para la validación se utilizo el test-cartográfico de la NSSDA.
Los resultados indican que existen errores de geoubicación de 34.86
metros, en esta comparación un factor que influencio mucho fue el
dosel vegetal.
Palabras clave: DEM SRTM, Cuenca hidrográfica, Arcgis 9.3, dosel
vegetal.

SUMMARY
The use of Digital Elevation Models (DEM) for visual and mathematical
analysis of the topography, landscape and watershed has increased,
thanks to the data and images from satellite systems that enable the
generation of MED to lower cost and greater accessibility. Such is the
case of the DEM SRTM, allowing to obtain better quality maps, because
there is insufficient topographic data of the Peruvian Amazon, so this
source of information is satisfactory for delimitation of basins.
However, while the ranks of precision are, in general, well described for
each platform, various authors recommend that validations must be
made at the local level to make better decisions. In this work, is a
quantitative comparison of quality of DEM SRTM for delimitation of
Quebrada El Zancudal, with the help of Arcgis 9.3 software, in an area
with vegetation cover.
El comparative analysis was established between the divide of the
stream El Zancudal, obtained with a delineation of watershed model,
designed digital in Arcgis 9.3 software form, and uploaded to a GPS with
DNR Garmin 5.4 with the delimitation in the field by opening a trail,
registered with the Track of the GPS function. The comparison is
established between the UTM coordinates (x, and) of the centroids of
contour lines of points more senior, passes the watershed basin and
coordinates of Waypoints recorded in the tops of the hills in the field with
GPS work. For validation will use the test-mapping of the NSSDA.The
results indicate that there are geoubication errors of 34.86 meters, in this
comparison a factor that influenced much was the canopy.
Key words: DEM SRTM, watershed, Arcgis 9.3, Vegetable canopy.

1. Introducción
En la región Ucayali a inicios del presente siglo, el gobierno regional
presento los primeros mapas digitales de toda la región. Los limites distritales,
provinciales y con otras regiones, son límites naturales claramente definidos,
como ríos o divisorias de cuencas.
En los centros poblados limítrofes con otras regiones o donde existen
recursos naturales valiosos, cuya utilización genera conflictos, no existen
mapas detallados que definan estos límites. En la última década se ha
empezado a utilizar los datos del Shuttle Radar Topography Mission SRTM y
del satélite ASTER, pero no se tienen datos de los errores que se obtienen en
el campo.
En la actualidad el único documento cartográfico que existe para toda la
selva peruana, es la carta nacional a escala 1: 100 000, con curvas de nivel
cada 40 metros. Con esta información no es posible la delimitación de cuencas
de orden menor.
Hoy en día la información digital avanza rápidamente, cubriendo
diversos campos del conocimiento humano, así la era de la modelación digital
de la superficie terrestre a comenzado a dar sus frutos. Modelar desde un
computador el relieve y diseñar mapas específicos, es imprescindible en la
planificación de cualquier obra de infraestructura.
El levantamiento topográfico, es necesario para obtener información
básica, de los procesos que ocurren en la superficie de la tierra. Se utiliza en
los análisis de ecología, hidrología, agricultura, climatología, geología,
edafología, geomorfología, y muchos otros, como un medio para explicar los
procesos y establecer predicciones a través del modelado. Nuestra capacidad
para entender y modelar estos procesos depende de la calidad de los datos
topográficos que están disponibles. (Jarvis, 2004). Modelar estos procesos con
precisión, en grandes extensiones espaciales o en áreas internacionales es
muy difícil, debido a las inconsistencias existentes entre datos topográficos
adyacentes. (Mathew, 2008).
Este estudio constituye un aporte en la investigación y planificación del
manejo de Cuencas hidrográficas en el CICFOR-Macuya de la Universidad
Nacional de Ucayali y en la Amazonia Peruana.

2. MATERIALES Y METODOS
2.1 Ubicación del área de investigación
El trabajo se realizó en el área del Centro de Investigación y Capacitación
Forestal - Macuya (CICFOR – Macuya), de la Universidad Nacional de Ucayali,
ubicado en el Kilómetro 5 de la Carretera Fernando Belaúnde Terry, entre las
coordenadas Geográficas 8º 52’ 15’’ y 8º 56’ 09’’ de Latitud Sur, 75º 01’ 17’’ y
74º 57’ 46’’ de Longitud Oeste, a 205 m. sobre el nivel del mar, en el distrito de
Irazola, provincia de Padre Abad, departamento de Ucayali (Ver figura: parte
inferior).
El CICFOR – Macuya abarca una superficie de 2 469.70 ha y se encuentra en
la zona de vida Bosque muy húmedo – Pre montano tropical (bmh-PT), una
temperatura media anual de 23.5 °C, con muy poca variación entre máximos y
mínimos a lo largo del año. La humedad relativa promedio anual es de 85 %, la
precipitación anual varía entre 2 000 y 2 500 mm, que incluye un periodo seco
y otro lluvioso que corresponde a los meses de noviembre a marzo, la
evapotranspiración potencial es de aproximadamente 1 300 mm.

2.2 Materiales y Métodos
En el presente estudio se utilizo un método comparativo, mediante el cual se
compara la línea divisoria de la cuenca de la quebrada El Zancudal, utilizando
el modelo de elevación digital del SRTM con pixel 30 m, bajado de internet con
el software Global Mapper 13.0 y procesados con el software ArcGIS 9.3, con
la línea divisoria de la cuenca registrada en el campo con un GPS Garmin Map
60 CSx, mediante la apertura de una trocha.
El método de investigación en el presente proyecto es comparativo, para el
cual se realizaran los siguientes pasos, en la siguiente secuencia.
- Los datos del SRTM se bajan de Internet con el software Global
Mapper 13.0.
- Los datos del DEM del SRTM (30 x 30 de pixel) del área en estudio,
se procesan con un modelo de delimitación de cuencas, diseñado en
el Model Builder editado en forma Digital en el software Arcgis 9.3,
obteniéndose productos derivados como el mapa de la divisoria de
cuencas, red de drenaje, curvas de nivel cada 1 metro.
- La divisoria de cuencas se carga al GPS Garmin 60CSx, por medio
del software DNR Garmin 5.4.
- Obtener la coordenadas UTM (x, y) de los Centroides de las curvas
de nivel, de los puntos más elevados de la divisoria de cuencas,
obtenidos con el software ArcGIS 9.3 en el computador, para
compararlos con las coordenadas de los puntos más altos, que se
registren con el GPS (Waypoints) en el campo.
- El levantamiento de la línea divisoria de cuencas, se registra
mediante la función Track del GPS Garmin 60CSx, abriendo una
trocha desde la desembocadura de la quebrada El Zancudal en la
Quebrada Cashibo. Durante el trayecto se registran mediante
Waypoints, las coordenadas de los puntos más elevados (cimas de
las colinas), que dividen una cuenca de la adyacente.
- La diferencia entre las coordenadas de los Centroides, con las
coordenadas de los Waypoints, se comparan mediante la prueba
estadística del Cuadrado Medio del Error.

2.3.- POBLACION Y MUESTRA
La población en estudio son todos los puntos de coordenadas X, Y,
correspondientes al área del CICFOR – Macuya, tomados de los datos
del SRTM con un pixel de 30 metros.
La muestra del presente estudio serán los puntos X, Y (Centroides)
registrados durante el levantamiento de la cuenca en el CICFOR –
Macuya.
2.4.- INSTRUMENTOS DE RECOLECCION DE DATOS
- Ordenador portátil
- GPS Garmin 60 CSx.
- Cámara digital
- Libreta de campo
- Brújula SUNNTO.
2.5.- PROCEDIMIENTO DE RECOLECCION DE DATOS
Los datos digitales del SRTM se bajaron del internet, por medio del
Software, Global Mapper 13.0, los archivos con las extensiones
correspondientes se guardaron en un ordenador portátil, para luego ser
procesados.
FORMATO DE RECOLECCION
DE DATOS
DIGITALES(Centroides)
ID X ,SRTM Y SRTM
1
2
3
…
FORMATO DE RECOLECCION DE
DATOS DE CAMPO
ID X GPS Y GPS Características
1
2
3
Cuadro 01.Formato de Recolección de
datos digitales (Centroides)
Cuadro 02.Formato de Recolección de datos
de campo

2.6.- TRATAMIENTO DE LOS DATOS
Los datos fueron procesados estadísticamente por medio de los
siguientes parámetros:
Error cuadrático medio (RMSE ó RCEMC): Permite comparar el ajuste
entre los datos observados en campo y los extraídos del DEM. Las
unidades son las mismas de los datos observados. Valores de RMSE
iguales a 0 son óptimos ya que los errores no existirían y la relación
sería perfecta, pueden darse cualquier valor positivo.
e = Error obtenido en DEM srtm-gps(Waypoints)
n= total de puntos
Lo mismo para la componente Y(RMSEY). Luego calcular el
RMSEr para la componente posicional (XY) según:
ESTANDAR SEGÚN LA NSSDA (NACIONAL STANDARD FOR SPATIAL
DATA ACCURACY)
La exactitud debe reportarse utilizando la raíz cuadrada del error medio
Cuadrático (RCEMC) para un nivel de confianza del 95% en las unidades del
mapa.
La RCEMC debe calcularse utilizando un mínimo de 20 puntos de muestreo.
• Exactitud horizontal = 1.7308 * RCEMC r.
Estándar Nacional para la Exactitud de Datos Geospaciales (NSSDA,
por sus siglas en Inglés) (FGDCSTD- 007.3-1998)

3. RESULTADOS Y DISCUSION
3.1 DERIVADOS DEL DEM SRTM
3.1.1 Delimitacion de las Cuenca y la red de Drenajes del area del CICFOR-Macuya.
Figura 02: DEM SRTM. Descargado de la
web del CGIAR, por medio del software
Global Mapper 13.0. Resolución de pixel de
30 x 30 metros, esta información nos sirve
para efectuar en forma automática, la
delimitación de Cuencas y la red de drenajes
del área de CICFOR-Macuya en el Arcgis 9.3
con la extensión MODELBUILDER .
En la figura 03 se muestra las curvas de nivel
cada 1m del área de la cuenca, y el Tin creado
como producto de estas curvas. Esta
información para la delimitación digital de la
cuenca de la quebrada el Zancudal. También
se determinó un punto central de Ubigeo de la
cuenca las coordenadas UTM: X = 499
091.398 m Y= 9 017 991.078m.Este dato
servirá para la ubicación a escala global de la
Cuenca.
Figura 03.Delimitacion de las cuencas y red
drenajes del Área de CICFOR-Macuya
Figura 04.Mapa de curvas de nivel cada 1m y el Tin de
la cuenca de la Quebrada Zancudal

3.1.2 Mapa de ubicación de los Centroides de la cuenca
En la figura 05 se muestra la ubicación de los
Centroides(ver cuadro 04 del anexo 05).A partir
de las zonas de mayor elevación de las curvas
de nivel cada 1m por donde pasa la Divisoria
de cuenca(ver imagen parte inferior:
Derecha).De esta información se obtiene los
datos de las coordenadas X Y de los puntos
muestra, para su posterior ubicación en campo
con sus homologos.Ademas se muestra el
punto de la naciente de la cuenca de la
Quebrada Zancudal representado por el punto 0
en la imagen superior, cuyas coordenadas UTM
son: X = 500 293.616 m Y= 9 018 299.724 m.
Sin embargo este mismo punto de la naciente
tomada con el GPS en campo nos da las
siguientes coordenadas X= 500 263.374 m Y=
9 018 335.777m.
3.1.3 Mapa Comparación de datos obtenidos del DEM SRTM y el obtenido en
campo
En la figura 06 se muestra la ubicación de los 23 puntos Centroides (puntos rojos) y
sus homólogos obtenidos con GPS Garmin 60 CSx, (Puntos azules).Se observa que
los puntos obtenidos en campo tienen diferente ubicación con respecto a los puntos
Centroides.ver Cuadro (03) y el cuadro 06 del anexo 07.
Figura 05.Mapa de ubicación de los
Centroides de las zonas más altas de la cuenca
Figura 06. Mapa de
comparación de
los Centroides con
los Waypoints

3.1.4 Mapa de la Divisoria de Cuenca de la quebrada Zancudal. Delimitada con
los datos de campo.
En la figura 07. Se muestra
la divisoria de cuenca
delimitada con los datos
obtenidos en campo
(Waypoints) con el GPS
Garmin 60 CSx. Esta
delimitación es un trazo
con datos que tiene la
cuenca de la quebrada el
Zancudal en el campo (ver
cuadro 05 anexo 06)
3.1.5 Delimitación de la cuenca de la quebrada Zancudal con los datos SRTM y el
GPS (campo).
En la figura 08 se observa la divisoria de Cuenca de la quebrada el Zancudal
delimitada con los datos del SRTM (Centroides) y con los datos obtenidos del GPS en
campo (Waypoints).En la figura 09 se muestra el perfil del terreno en plano de 3D
para una mejor análisis de la cuenca. Con respecto a la cuenca delimitada en forma
digital nos da un perímetro de 8 089.31563 m (8.0893 km) y un área de 231.6865 Ha
(ver figura: 04). En tanto en el nuevo trazo con los datos obtenidos en campo con el
GPS se tiene una perímetro de 8 124.05778m (8.1240 km) y un área 234.0219
Ha.(ver figura 08)
Figura 07. Mapa de la
divisoria de Cuenca
de la Quebrada
Zancudal
Figura 08 vista normal: cuenca de la
quebrada Zancudal con los datos SRTM y el
GPS (campo).
Figura 09 vista 3D: cuenca de la quebrada
Zancudal con los datos SRTM y el GPS
(campo).

3.1.6 Geoubicación
Cuadro N° 03: Valores de error para coordenadas de geoubicación.
Figura 10: frecuencia del error de geoubicación
El cuadrado medio de error radial CMEr es de 34.86 metros (60.34 metros al 95% IC)
para el radio de ubicación del punto deseado (ver cuadro 03). Lo que significa que los
errores obtenidos en la contrastación de los puntos Centroides y los Waypoints para
la geoubición de los puntos, deben estar por debajo de 60.34 m según el test-de la
NSSDA.lo que nos da un resultado óptimo en la calidad de información para este tipo
de estudio. Esto se puede apreciar claramente en la consistencia del error que
representa un comportamiento de la curva normal. (Ver figura 10)
Sin embargo esta dato CMEr está sobre el valor encontrado por ESTELA (2011),
quien encontró un error de geoubicación 28.33 m y de 49,04 metros al 95% IC.
También Rodríguez (2006), quien encontró un error de geoubicación de 9 metros para
Sudamérica y SRTM, 2009 donde menciona que la exactitud absoluta horizontal
SRTM es de 20 m (error circular con una probabilidad del 90 %), esta diferencia puede
deberse a geoformas en la cual se encuentra la Divisoria de Cuenca(Ver figura 09),
otra causa de este error seria atribuido al sesgo de follaje como lo menciona
KELLNDORFER, 2004, debido a la corta (5,6 cm) longitud de onda de la Banda C, la
mayoría de las ondas del radar recibidas sobre áreas densamente vegetadas, se
reflejan de vuelta en el follaje, bastante por encima de la superficie de la tierra
desnuda, no siendo un reflejo exacto del suelo, sino más bien de la cobertura
boscosa(Ver figura 08 y 09).
0
5
10
15
0 20 40 60 y mayor...FRECUENCIA ERROR (metros)
X
CME GEOUBICACION
Coordenada X Y
Max 50.249 47.030
Min 4.709 1.853
CME 24.34 24.95
CMEr 34.86
95 % IC 60.34

Actualmente los MDE constituyen una herramienta fundamental sobre todo en
estudios para describir rasgos topográficos. Los MDE permiten de forma fácil la
representación de las formas del relieve, la producción de cortes transversales y la
creación de animaciones en tres dimensiones. Además, el almacenamiento de la
información digital no sufre deformaciones como sucede con los mapas
convencionales.por ende se recomienda hacer estudios de mediciones y
georeferenciación del SRTM bajo cobertura boscosa, lo cual hasta la fecha, no hay
información disponible, por que los errores que tiene el SRTM en sitios con abundante
vegetación, son mayores a los datos en sitios sin vegetación.
4. CONCLUSIONES
El método de comparación de la cuenca de la quebrada el Zancudal en el
CICFOR – Macuya, utilizando la información del DEM SRTM (de 30 m x 30 m de
pixel), es satisfactorio y permite la delimitación de cuencas de gran importancia en la
amazonia peruana con errores bajos.
Se obtuvo el mapa Cuencas y drenajes naturales del CICFOR Macuya, curvas
de nivel cada 1 metro y el TIN del área de la quebrada el Zancudal. En este aspecto la
ubicación específica o Ubigeo de la cuenca de la quebrada el Zancudal tiene las
siguientes coordenadas UTM: X = 499 091.398 Y= 9 017 991.078.
En base a los mapas derivados del DEM SRTM, se realizo la delimitación
digital de la cuenca de la Quebrada el Zancudal y se obtuvo 23 puntos de control
(Centroides), las cuales estaban distribuidas a lo largo de 8.0893 km de perímetro.
La información obtenida al plantear la divisoria de cuenca de la quebrada el
Zancudal con los datos obtenidos en campo da como resultado un perímetro de
cuenca de: 8.1240 km y un área de: 234.0219 Ha.
La geoubicación de la cuenca presento un CMEr de 34.86 metros y a un nivel
de 95% de intervalo de confianza, el error fue de 60.34 metros.

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