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domingo, 21 de septiembre de 2008

Creación de Modelos de Elevaciones del proyecto PNOA con Software libre.


Los arqueólogos estamos de enhorabuena al poder disponer desde principios de año de los ficheros *.xyz para obtener de una forma rápida y más que económica los modelos de elevaciones gracias a el proyecto PNOA, con una resolución
más que suficiente para la mayoría de los proyectos arqueológicos. Así que la tediosa digitalización de las curvas de nivel para crear los mismos queda em el baúl de los recuerdos.

PNOA o Plan Nacional de Ortofotografía Aérea se instituye para obtener una cobertura ortofotográfica continua a nivel nacional a partir de especificaciones técnicas comunes dentro de un proyecto de colaboración entre las distintas administraciones Autonómicas y la Administración General del Estado. En gran medida el espiritu del mismo trata de seguir las directrices de Inspire y los estándares para la distribución de la información a través de Servidores de Mapas remotos lo que supone una reducción de costes a través de una producción descentralizada y cooperativa . En última instancia los grandes beneficiados son los distintos agentes sociales que puedan sacar alguna utilidad de esta información más alla de los organismos implicados servicios territoriales y organismos cartográficos.

Las distintas fases del proyecto son lás típicas de la obtención de una Ortofotografía

Planificación y ejecución del vuelo fotogramétrico
Cálculo mediante procesos de aerotriangulación con apoyo topográfico.
Obtención del modelo digital de elevaciones
Elaboración de la ortofotografía mediante técnicas de ortorectificación.

Muchas son las aplicaciones de los modelos de elevaciones en arqueología, calculos de costes, visibilidad, etc, todos ellos relacionados con la Arqueología Territorial más conocida "últimamente" como Arqueología del Paisaje. En este post nos limitaremos
a mostrar los distintos procesos que nos permiten crear un Modelo de Elevaciones o Modelo Digital del Terreno a partir de los ficheros *.csv de PNOA y varios programas SIG de código abierto para la obtenión de un fichero en formato grid de Esri.

Si bien el fin último es la obtención de una Ortofotografía fase prevía e ineludible para la obtención de la misma pasa por la creación de un MDE mediante la extracción del mismo a través de correlación de imágenes.

No conocemos una dirección que centralizen estos ficheros a nivel nacional estando disponibles en los distintos Servicios Territoriales u organismos similares de las distintas Comunidades Autónomas. En nuestro caso queremos obtener un MDT de Astorga y su entorno. La Junta de Castila y Léon en el siguiente Servidor FTP mantiene distintos datos de Acceso Público, a parte de los ficheros XYZ de los MDE se pueden obtener las observaciones GPS en formato Rhinex de las distintas estaciones de Referencia distribuidas por el territorio de la comunidad: http://gnss.itacyl.es/.

En el siguiente enlace ftp://ftp.itacyl.es/cartografia/MDE/Malla_10x10m/ se accede la distribución de hojas, de los modelos de elevaciones con un paso de malla de 10m.
que es una resolución más que suficiente para la mayoría de las aplicaciones en la arqueología territorial, aunque también estan disponibles con una resolución de 5m. Hemos optado por una resolución más "grosera" para disminuir el tiempo de ejecución de los procesos implicados en la transformación y generación del MDT al utilizar un número menor de ficheros. Es conveniente proveerse antes de nada con un croquis pdf de la distribución de las hojas. Una vez que conocemos el número de hoja que queremos descargar, en nuestro caso 0193 (relativo al número de la distribución de hojas a escala 1:50000) 1-1.
Identificado el fichero que necesitamos procedemos a descargarlo.

Una vez descargado el archivo en formato de fichero comprimido *.zip. proedemos a abrirlo obteniendo un fichero de texto con la extensión *.xyz. En esencia un fichero MDT es una simplificación númerica del terreno (relieve) mediante una matriz de alturas en el que se consignan sus cordenadas X e Y a un intervalo regular.

737670 4709360 978.87
737680 4709360 980.31
737690 4709360 981.34
737700 4709360 983.14
737710 4709360 985.02
737720 4709360 986.66

Estas son las primeras filas de un total de 319656 del fichero descargado en las que se observa que es un fichero delimitado por comas o *.csv con el delimitador tab o espacio con una proyección cartográfica UTM 29N con el datum ETRS89 codigo EPSG 25829 y una resolución o paso de rejilla de 10 metros. Es el momento de hacerse con un buen programita para poder editar y manipular los ficheros de tipo *.csv si estamos en el entorno de las ventanas, en entornos Linux simplemente tendríamos que abrir un terminal y escribir lo siguiente: cat ficheroPNOA.xyz | awk '{print $1";", $2";", $3}' > ficheroPNOA.csv. En este caso hemos transformado el fichero del PNOA *.xyz a un fichero *.csv con el delimitador punto y coma que es el utilizado en España y por ende por el mágnifico SIG GvSIG. En el caso de que la transformación sea realizada con Saga el fichero resultante tendría que utilizar un delimitardor tab y salvarlo con una extensión de fichero *.txt.

Saga:

Una vez transformado el fichero xyz a formato *.csv con el delimitador tab y salvado con la extensión *.txt abrimos el módulo importar/exportar shapes y elegimos la opción importar shapes XYZ.

Cargamos el fichero previo dejando las opciones por defecto tal como están siendo X el campo 1 e Y el campo 2 como es el caso de nuestro fichero,si bien estas opciones pueden ser alteradas para adecuarse los campos X e Y a otras posiciones si fuera el caso . Una vez leido el fichero correctamente podemos presionar sobre los tabs Data y Map para visualizar el fichero generado del tipo Shape Point.

Una vez hecho esto ejecutamos el proceso de triángulación para generar una rejilla mediante este método de interpolación de puntos, para ello utilizamos el módulo Grid_Griding con la opción de triangulación, los parámetros que tenemos que consignar son los siguientes, en el apartado shape elegimos el fichero recien generado Point_SHAPE, en opciones de puntos habilitamos el campo que contiene la altura o Z , en las opciones de la generación de la Rejilla utilizamos la definida por el usuario y presionamos ejecutar.

Una vez hecho esto se nos abre una nueva ventana donde definimos la resolución de la rejilla, como hemos visto anteriormente los datos estan tomados cada 10 metros por lo que le damos este valor dejando las demas opciones por defecto y presionamos Okay Makey, y ya solo falta esperar a que se lleve a cabo el proceso de transformación que se puede demorar más o menos tiempo según las características de nuestro equipo, en mi caso unos 45 minutos lo que nos da lugar a terminar tranquilamente este Post.

Una vez realizado el proceso volvemos a presionar sobre el tab Data y presionamos sobre el nombre de nuesro fichero con la etiqueta triangulation y ya podemos visualizar nuestro DEM presionado sobre el tab Map.

Con estos sencillos pasos ya tenemos convertido el fichero de PNOA en un modelo de elevaciones apto para realizar con el propio Saga todas las operaciones comúmes que se realizan sobre estos ficheros en Arqueología así como algunas otras de las que daremos cumplida cuenta en un próximo y venidero post.

Por ultimo sólo nos queda exportar este fichero a un formato que se ha convertido en un estándar de facto *.ASC para lo cual utilizaremos el módulo Import/Export Grids con la opción export Esri Arc/Info Grid la rejilla a utilizar será la que acabamos de realizar, dejando las demás opcionespor defecto. Este formato de fichero es reconocido por la mayoría de los SIG Raster, el propio ARC/INFO, GRASS, Sextante, Ilwis, etc.

El fichero resultante en formato *.ASC puede ser descargado aqui. El proceso es el mismo si obtenemos a nivel de yacimiento un taquimétrico con estación total o gps para la creación de Módelos de Elevaciones de alta resolución. En este sentido es recomedable echarle un vistazo a esta publicación que recoge todos estos tópicos. y su aplicación a la Arqueología.

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