ELABORACIÓN DE CARTOGRAFÍA GEOMORFOLÓGICA DIGITAL...

INSTRUCTIVO

ELABORACIÓN DE CARTOGRAFÍA GEOMORFOLÓGICA DIGITAL EN 2D APLICADA A LEVANTAMIENTOS DE SUELOS

GRUPO INTERNO DE TRABAJO DE INTERPRETACIÓN

Cód. I40700-04/17.V2

Fecha Julio de 2017

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TABLA DE CONTENIDO

No. de pág.

1. OBJETIVO Y ALCANCE 1

2. GLOSARIO 1

3. NORMAS DE PROCEDIMIENTO, LINEAMIENTOS O POLÍTICAS DE OPERACIÓN

1

4. INSUMOS 2

4.1. EQUIPOS 2

4.2 INSUMOS TÉCNICOS 3

4.2.1. Cartografía básica 3

4.2.2. DEM y productos relacionados 3

4.2.3. Imágenes de sensores remotos 5

4.2.4. Información temática de apoyo 6

4.2.5. Organización de la información 7

5. PROCEDIMIENTO - OPERACIÓN 8

5.1. PLANEACIÓN Y ASIGNACIÓN DE ÁREAS DE TRABAJO 8

5.2. CONFIGURACIÓN DEL AMBIENTE DE TRABAJO 8

5.3. ESTRUCTURACIÓN DE LA CAPA DE INTERPRETACIÓN GEOMORFOLÓGICA

10

5.3.1. Construcción de la Geodatabase 10

5.3.2. Generación del Feature Dataset 10

5.3.3. Generación del Feature Class de interpretación 11

5.3.4. Generación del proyecto de trabajo 14

5.4. PROCESO DE INTERPRETACIÓN 16

5.4.1. Técnicas de visualización 16

5.4.2. Técnicas de edición 26

5.4.3. Ajuste y entrega final 28

6. ANEXO 32

7. IDENTIFICACIÓN DE CAMBIOS 32

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1. OBJETIVO Y ALCANCE Establecer los pasos y las actividades que se deben realizar para elaborar la cartografía geomorfológica en 2D aplicada a levantamiento de suelos de acuerdo con la clasificación y estructurada y jerarquizada por Zinck (1987), adaptada para Colombia por el Instituto Geográfico Agustín Codazzi. Este instructivo aplica para los funcionarios y contratistas de la Subdirección de Agrología que ejecuten labores relacionadas con la interpretación de la geomorfología aplicada a levantamientos de suelos, inicia con la planeación y asignación de áreas de trabajo, y finaliza con los procesos de interpretación de ajuste y entrega final. 2. GLOSARIO

Arc Catalog Módulo de ArcGIS que permite estructurar información espacial la cual puede ser organizada, visualizada y almacenada para la gestión de datos e información.

ArcGIS Software de sistemas de información geográfica para visualización, creación, administración, manipulación y gestión de la información geográfica.

Arc Map Módulo de ArcGIS, que permite visualizar, consultar y crear información espacial geográfica.

Cobertura de la tierra

Son los diferentes rasgos que cubren la tierra, tales como agua, bosque, tipos de vegetación, rocas desnudas o arenas, estructuras hechas por el hombre, etc. Estos rasgos pueden ser detectados directamente o por sensores remotos.

DEM Superficie en formato digital compuesta por una matriz de pixeles regularmente espaciada, en la cual cada pixel corresponde a un valor de posición (X,Y) y de elevación del terreno (Z).

Estereoscopia Busca un efecto de relieve, permite la profundidad de los elementos con detalle y precisión. Esto es obtenido mediante la observación de dos fotografías o imágenes de un mismo objeto tomadas desde diferentes ángulos de observación, bajo ciertas condiciones.

Geodatabase Arreglo ordenado de datos georeferenciados relacionados entre sí, clasificados y agrupados según sus características, bajo control de redundancias e integrados para el desarrollo de aplicaciones y análisis sobre la información.

Proyecto de trabajo

Archivo binario en el cual se puede visualizar archivos vector y raster, sobre el cual se puede realizar extracción y edición de entidades vectoriales en 2D y 3D. Su extensión es *mxd y se accede por medio de software ArcGIS, módulo ArcMap.

3. NORMAS DE PROCEDIMIENTO, LINEAMIENTOS O POLÍTICAS DE OPERACIÓN

° Norma Técnica Colombiana NTC 4611 “Metadatos Geográficos”.

° Norma Técnica Colombiana NTC 5662 “Especificaciones Técnicas de Productos Geográficos”.

° Manual de Procedimiento 320-12 “Producción de ortoimágenes de satélite ópticas usando mdt”.

° Metodología vigente M40700-03 "Interpretación de imágenes de sensores remotos aplicada a levantamientos de cobertura de la tierra”.

° Guía vigente G40700-03"Glosario de términos Geomorfológicos aplicados a levantamientos de suelos".

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° Guía vigente G40700-02"Elaboración del informe descriptivo de unidades geológicas y geomorfológicas aplicado a levantamientos de suelos a diferentes escalas".

° Instructivo vigente I40700-01 “Elaboración de cartografía geomorfológica digital en 3D aplicada a levantamientos de suelos”.

° Instructivo vigente I40700-02 “Trabajo de campo para la elaboración de cartografía geomorfológica aplicada a levantamientos de suelos”.

° Instructivo vigente I40700-03 “Control de calidad de la interpretación geomorfológica digital aplicada a levantamientos de suelos”.

° Instructivo vigente I40700-05 “Elaboración de cartografía geomorfológica aplicada a levantamientos de suelos a partir de técnicas análogas”.

° La entrada y salida de la información debe ser regulada por parte del Coordinador del GIT de Interpretación o el funcionario que se designe, con el fin de que la información sea entregada únicamente para uso interno del Instituto.

° Se debe mantener la confidencialidad y seguridad de la información digital y la producción cartográfica realizada en el proyecto.

° El personal que tenga acceso a los equipos debe hacer uso debido del hardware y del software utilizado, con el fin de evitar errores y demoras referentes a la generación de productos cartográficos.

4. INSUMOS

Para la realización de la interpretación digital en 2D de la geomorfología aplicada a levantamientos de

suelos, se debe contar con los siguientes insumos:

4.1 EQUIPOS

Tabla 1. Requerimientos equipo interpretación 2D.

REQUERIMIENTOS DE SISTEMA

Computador/Procesador: Estación de trabajo con procesador INTEL Xeon o Intel i7

Sistema Operativo: Windows 8.1 Pro o Windows 7 64 bits

Memoria RAM Mínimo: 8 Gb. Recomendado 16 Gb.

Espacio en Disco Duro Mínimo: 1Tb

Monitor

1 Monitor frecuencia de refresco vertical mínima de 120 Hz. Preferiblemente >20"

1 Monitor auxiliar de similares características o genérico, tamaño mayor a 20".

Software

ArcGIS Versión 10.x, extensiones 3D Analyst y Spatial Analyst.

Adobe Reader 9.0 o posterior para documentación en línea. Paquete Office o similares.

Puerto Puertos USB disponibles para conexión de periféricos.

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4.2 INSUMOS TÉCNICOS 4.2.1. Cartografía básica La cartografía digital (vías, drenajes, curvas de nivel, entre otras) es suministrada por parte de la Subdirección de Geografía y Cartografía, a través del GIT de Geomática. Esta es una información de referencia que sirve de apoyo para el proceso de interpretación. 4.2.2. DEM y productos relacionados El Modelo de Elevación Digital (DEM por sus siglas en inglés) consiste en una matriz de pixeles regularmente espaciada, en la cual cada píxel corresponde a un valor de elevación del terreno (Yu & Linlin, 2010). Asociado a este producto se derivan otros insumos como el modelo de sombras y el modelo de pendientes, los cuales permiten tener información útil para proceso de interpretación. Se usan los modelos avalados por la Subdirección de Geografía y Cartografía y modelos de alta resolución espacial disponibles y de uso libre. En la Tabla 2 se presenta un resumen de los DEM utilizados en proceso de interpretación.

Tabla 2. Características generales sensores. Fuente de los DEM.

MODELO DIGITAL DE ELEVACION (DEM)

DEM SENSOR CARACTERISTICAS

DEM 30m SRTM (Shuttle Radar Topography

Miision)

Producto derivado de la Misión Transbordador Radar Topográfico, sensor activo con una longitud de onda de 5.6 cm, y colectando tal información en febrero del 2000 (Smith & Sandwell, 2003)

DEM 12m

ALOS (Advanced Land Observing Satellite-1) PALSAR (Phased Array

type L- band Synthetic Aperture Radar)

Producto generado por un sensor activo usando frecuencias en la banda L, con frecuencia de 1,3 GHz, una resolución espacial entre 10 y 100 m y con una longitud de onda de 15 cm. (Vargas, 2013)

DEM 5m GeoSAR (Geographic Synthetic

Aperture Radar)

Producto generado por un sensor usando frecuencias de banda P y banda X, con frecuencia 9.70 GHz y con una longitud de onda 3 cm a 86 cm

4.2.2.1 Modelo de sombras (HillShade).

Este modelo es generado por el GIT de Geomática a partir del DEM, el cual permite la visualización del relieve, a partir de dos parámetros denominado Azimut y Altitud. El azimut es el ángulo de la fuente de iluminación, y es expresado en grados positivos de 0° a 360° medidos en sentido de las manecillas del reloj. La altitud es el ángulo de la fuente de luz sobre el horizonte, y es expresada en el rango entre 0° y 90°cuando la dirección de la luz es perpendicular a la superficie. Cuando este modelo es generado, el software ArcGIS define por defecto los valores de los parámetros mencionados: para el azimut se define un ángulo de 315° y para la altura es 45° (Figura 1).

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Figura 1.Izquierda DEM - Derecha modelo de sombras generado.

4.2.2.2 Modelo de pendientes (Slope).

Muestra el gradiente o tasa de cambio en el eje Z con respecto a la superficie (ejes X y Y). Puede ser calculada en grados o en porcentaje de inclinación; en el GIT de Interpretación se utiliza la clasificación por porcentaje de pendiente adoptada por la Subdirección de Agrología en el Instructivo I40100-06, "Códigos para los levantamientos de suelos", en el cual se encuentra la caracterización de los rangos de pendiente. Y así mismo se emplea una paleta de colores acorde con los rangos de pendientes establecidos (Tabla 3).

Tabla 3. Clasificación de pendientes por rangos y escala de colores empleadas para su visualización.

CÓDIGO CLASE DE

PENDIENTE PENDIENTE

% VALOR RGB COLOR

a Ligeramente plano 0 - 3 % R:0 -G:97 -B:0

b Ligeramente inclinado 3 - 7 % R:85 -G:145 -B:0

c Moderadamente

inclinado 7 - 12 % R:164 -G:196 -B:0

d Fuertemente inclinado 12 - 25 % R:0 -G:255 -B:197

e Moderadamente

escarpado 25 - 50 % R:255 -G:186 –B:0

f Escarpado 50 - 75 % R:255 –G:0 –B:0

g Muy escarpado > 75 % R:0 –G:0 –B:0

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4.2.3 Imágenes de sensores remotos 4.2.3.1 Radar. Aportan información específica en el rango de las microondas. El Radar se conoce como un sensor activo, es decir, un instrumento que genera su propia señal, procesa la respuesta recibida del terreno y genera una imagen de acuerdo a estos registros. Por lo anterior, no depende de la luz solar para captar información y su funcionamiento dentro del rango de las microondas (Tabla. 4) permite penetrar la cobertura nubosa a diferencia de las imágenes ópticas (rango del visible). El patrón o respuesta que se recibe del terreno, depende de la superficie con la cual se encuentra la señal, del ángulo de incidencia y de la longitud de onda emitida por el sensor. Esta última variable se agrupa en bandas de acuerdo a la longitud de onda emitida. Tabla 4. Longitudes de onda y Frecuencias de emisión de los sensores tipo RADAR en cada una de las

bandas.

Sensor Banda Longitud

de onda (λ = cm) Frecuencia (GHz)

Resolución espacial

GeoSAR P 30-100 0,3 - 1 6 m

COSMO SKYMED L 15 - 30 1 - 2 1 m

RADARSAT C 3,75 - 7,5 4 - 8 25 m

GeoSAR TerraSAR COSMO SKYMED

X 2,4 - 3,75 8 - 12,5 3 m

4.2.3.2 Imágenes ópticas. Son derivadas de sensores pasivos, es decir, procesan información de la superficie dependiendo de una fuente de radiación solar. 4.2.3.2.1 Imágenes de satélite. Proceden de sensores con una órbita alrededor del planeta. Difieren entre sí de acuerdo a la resolución espacial, temporal, espectral y radiométrica. Los principales programas de observación a partir de los cuales se obtienen estas imágenes son los siguientes (Tabla 5).

Tabla 5. Principales características sensores satelitales ópticos.

SENSOR

Resoluciones

Espacial (m) Espectral Pancromática Termal Temporal/ Radiométrica

Landsat 8 15; 30; 100 8 bandas 1 banda 2 bandas 16 días / 12

bits.

RapidEye 5; 6,5 5 bandas -- -- 5,5 días / 12 y

16 bits

Spot 5 2,5 ; 5 ; 10 4 bandas 1 banda -- 2 – 3 días / 8

bits

Sentinel 2 10; 20; 60 13 bandas -- 1 banda 10 días / 12

bits

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4.2.3.2.2 Fotografías aéreas ortofotocorregidas y fotomosaicos. Las fotografías aéreas ortorectificadas provienen de cámaras especiales aerotransportadas. De acuerdo a la altura de toma, la óptica y el tipo de cámara, se tiene diferentes resoluciones a escala de salida en este insumo (Tabla 6).

Tabla 6. Principales característica de cámaras aerotransportadas.

CÁMARAS AEROTRANSPORTADAS

CAMARA WILD RC-30

Gran ángulo de campo y anchura de barrido (reduce número de pasadas), alta resolución y precisión, tanto de carácter geométrico como radiométrico, posibilidad de captura de imágenes multiespectrales y de imágenes estereoscópicas. Resolución de 80 píxeles/ mm, formatos 230x230 mm (18400x18400 píxeles).

VEXCEL ULTRACAM

Está conformada por 4 objetivos pancromáticos (B/N), compuesto cada uno por 11.500 x 7.500 píxeles; 4 objetivos matriciales multiespectrales (R, G, B, IR) de 4000 x 2672 píxeles. La focal de los objetivos es de 100 mm y la luminosidad de f: 1,56. Cada uno de los píxeles (fotodetectores) tiene un tamaño de 9x9 micras y la amplitud (ancho por largo) de su campo de visión (FOV) es de 55° x 37°.

A estas fotografías, por medio de un proceso estandarizado (GIT Geomática) le es realizada una serie de correcciones geométricas específicas, obteniendo un set de aerofotografías ortorectificadas. En el proceso de interpretación geomorfológica, las fotografías aéreas se utilizan de las siguientes formas (Tabla 7).

Tabla 7. Características de los tipos de insumos derivados de Fotografías aéreas.

No FOTOGRAFIAS ÁEREAS

1 Pares estereoscópicos en formato análogo, utilizando estereoscopio de espejos, de acuerdo la Guía G40700-01 Interpretación de fotografías aéreas con fines de levantamientos de suelos (Anexo 1. Preparación de las fotografías aéreas para su interpretación con el estereoscopio de espejos).

2 Fotografías o imágenes ortorrectificadas u ortofotos.

3 Modelos fotogramétricos digitales, utilizados de acuerdo al Instructivo I40700-01 Uso de software ARCGIS extensión Erdas Stereo Analyst y DAT/EM Summit Evolution en la interpretación geomorfológica a partir de bloques fotogramétricos.

4 Fotomosaicos construídos durante los procesos de ortorrectificación.

4.2.4 Información temática de apoyo

4.2.4.1 Geología.

Las geoformas son condicionadas de manera substancial por las rocas sobre las cuales se desarrollan, por tal razón, la geología es un insumo fundamental en el proceso de interpretación geomorfológica. La principal fuente son las planchas a escala 1:100.000 y los mapas geológicos departamentales generados por Servicio Geológico Colombiano (SGC) con sus respectivas memorias técnicas, en ellas encontramos las características, composición, descripción de los materiales y dinámica de las formaciones geológicas. Las formaciones geológicas presentes en las planchas son referentes para la delimitación de materiales en la interpretación geomorfológica.

http://igacnet2.igac.gov.co/intranet/UserFiles/File/procedimientos/Guias/2015/G40700-01-15%20V3%20Interpretacion%20de%20fotografias%20aereas%20con%20fines%20de%20levantamientos%20de%20suelos%20CNC.pdf

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4.2.4.2 Mapas de suelos.

Hace referencia a informes de suelos en el área de estudio (mapas, ráster o vector). Esta fuente permite apoyar algunas delimitaciones de unidades geomorfológicas y materiales litológicos ya que la información de campo que soporta ese insumo ofrece elementos adicionales para la separación de unidades. Estos estudios generalmente se encuentran a escala 1:100.000 o escalas más grandes (1:50.000 o 1:25.000).

4.2.4.3 Mapas geomorfológicos.

En algunos sectores del país se han realizado mapas de estudios geomorfológicos anteriores que pueden servir como referencia o apoyo al proceso de interpretación. Los estudios geomorfológicos dependiendo de su fuente u origen pueden diferir en cuanto a la clasificación de las geoformas, por lo que se identifican elementos homólogos de la leyenda generada por el GIT Interpretación y se clasifica según los parámetros.

4.2.5 Organización de la información La información adquirida se organiza por grupos de capas (Grupo Layer), la agrupación permite la visualización y sobreposición de los insumos de acuerdo a las necesidades del intérprete, este permite facilitar el manejo de la información dado el volumen de la información adquirida (Tabla 8). A continuación se sugiere un esquema para organizar la información (Figura 2).

Figura 2. Ejemplo de agrupación de capas de información.

Tabla 8. Agrupación de la información para el proceso de interpretación.

GRUPOS DE INSUMOS DE INTERPRETACIÓN

INTERPRETACIÓN

° Feature Class de interpretación

° Interpretaciones asociadas o consolidadas en la zona.

° Interpretaciones circundantes o adyacentes.

CARTOGRAFÍA

° Drenajes sencillos y dobles

° Vías

° Lagunas y lagos

IMÁGENES OPTICAS

° RapidEye

° Spot

° Landsat

° Sentinel 2

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GRUPOS DE INSUMOS DE INTERPRETACIÓN

RADAR

° GeoSAR

° TerraSAR X

° Cosmo-SkyMed

RELIEVE

° DEM

° Modelo de pendientes

° Modelo de sombras

GEOLOGIA ° Geología 1:100.000

° Geología departamental

APOYO

° Mapas de suelos

° Interpretación de proyectos asociados

° Grillas 1:25.000

° Grillas 1:100.000

5. PROCEDIMIENTO – OPERACIÓN

5.1 PLANEACIÓN Y ASIGNACIÓN DE ÁREAS DE TRABAJO

Según las instrucciones impartidas por la Subdirección de Agrología, se programan y delimitan las áreas de interpretación, generando los shapefiles o Features Class respectivos para la asignación por parte de

la coordinación del GIT de Interpretación.

5.2 CONFIGURACIÓN DEL AMBIENTE DE TRABAJO

De acuerdo a la configuración Software/Hardware disponible (Tabla 1), se debe priorizar las aplicaciones relacionadas con la interpretación: ArcMap, Excel (Leyenda de interpretación) y Adobe Reader (Geología, Memorias Técnicas).

Después de tener el polígono del área asignada, se verifica el sistema de coordenadas correspondiente (Figura. 3) de acuerdo a los orígenes cartográficos oficiales (Sistema MAGNA – SIRGAS) y según metodología M40700-02, "Elaboración de cartografía geomorfológica aplicada a levantamientos de suelos".

Figura 3.Herramientas del software ArcGIS para la Verificación de sistemas de coordenadas.

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En el proceso de interpretación se hace uso de la extensión 3D Analyst que tiene el ArcMap, esta nos permite realizar perfiles topográficos para apreciar cortes en el modelo de elevación digital. Para activar esta extensión se abre ArcMap o ArcCatalog se selecciona Customize/Extensions/3D Analyst (Figura 4).

Figura 4. Activar extensión 3D Analyst.

Posteriormente se trae la herramienta en el *.mxd, de acuerdo a la (Figura 5).

Figura 5. Activar herramienta en MXD.

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5.3 ESTRUCTURACIÓN DE LA CAPA DE INTERPRETACIÓN GEOMORFOLÓGICA

5.3.1. Construcción de la Geodatabase

Para tal fin se siguen los lineamientos determinados en la metodología M40700-02, "Elaboración de cartografía geomorfológica aplicada a levantamientos de suelos", los cuales son desglosados a continuación:

° Abrir ArcCatalog, se en ruta la dirección de destino en la carpeta del Proyecto, hacer clic derecho y se crea un archivo File Geodatabase (extensión .gdb) (Figura. 6) la cual debe nombrarse la siguiente manera:

“Tematica_Proyecto_Intérprete_Versión_Fecha(AAAAMMDD).gdb"

Figura 6. Creación File Geodatabase.

5.3.2. Generación del Feature dataset

Dar clic derecho sobre el archivo Geodatabase creado en el paso anterior seleccionando New/Feature Dataset, y se asigna el nombre de la siguiente forma:

“Tematica_Proyecto_localizacion_Interprete_Versión_Fecha (AAAAMMDD),

Aquí se importa el sistema de referencia con el cual se va a trabajar. Todos los Feature Class que sean importados o generados en este grupo, tendrán el mismo sistema de coordenadas (Figura 7).

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Figura 7. Creación de Feature Class.

5.3.3. Generación del Feature Class de interpretación Ejecutados los pasos anteriores, dar clic derecho en el Feature Dataset, seleccionar New/Feature Class: en el siguiente paso se deja por defecto la proyección en eje Z, en el campo de Tipo de características (Type of features stored in this feature class) se selecciona (Polygon Feature) (Figura 8) y se nombra de la siguiente manera: “Tematica_Proyecto_Interprete_Versión_Fecha (AAAAMMDD)"

Figura 8. Creación Feature Class.

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Después de nombrar el archivo, aparece una ventana donde se exponen los campos que contiene ese Feature Class, el cual debe contener los atributos de acuerdo a la metodología M40700-02, "Elaboración de cartografía geomorfológica aplicada a levantamientos de suelos"; hay dos opciones para llevar a cabo la definición de la tabla de atributos: ° Construcción de campos: Se abre ArcMap (Desde ArcCatalog también se puede realizar esta

tarea) y allí se carga este archivo. Clic derecho Open Attribute Table/Options/Add Field, y allí se generan uno a uno los campos y se dan las características listadas en la metodología M40700-02, "Elaboración de cartografía geomorfológica aplicada a levantamientos de suelos"; que especifica los tipos de campo y longitudes respectivas (Figura. 9). Se repite este proceso hasta completar el número de campos requerido.

Figura 9. Creación de campos sobre el Feature Class.

° Importar de los campos de otro Feature Class: Se importan los campos de otro Feature Class que contenga los atributos acordes a la metodología M40700-02, "Elaboración de cartografía geomorfológica aplicada a levantamientos de suelos", este procedimiento se expone en la (Figura. 10), a través del botón Import, seleccionando el archivo que contenga los atributos requeridos.

Figura 10. Importe de campos desde otro Feature Class.

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Luego de realizar los pasos anteriores. Desde ArcCatalog o desde el explorador de ArcMap se ubica el Feature Class, Clic derecho/Load y se carga el polígono de asignación (Figura11).

Figura 11. Secuencia para incluir el polígono de asignación en el Feature Class.

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Terminado este proceso se debe visualizar en ArcCatalog la siguiente estructura (ejemplo):

Al abrir el archivo en ArcMap debe aparecer el polígono de asignación con los campos requeridos.

5.3.4. Generación del proyecto de trabajo Una vez se encuentra estructurado el Feature Class con los atributos requeridos, se procede a estructurar el Proyecto o .MXD (esta es la extensión de los mapas en ArcMap) en el cual será interpretada la geomorfología del área asignada. De esta forma se abre un proyecto nuevo en ArcMap y se abre el archivo generado en el paso anterior, así, el Data Frame queda con el sistema de coordenadas del Feature Class. Si bien ArcMap realiza una proyección al vuelo cuando se adicionan capas al proyecto que tienen diferentes sistemas de coordenadas, es preciso verificar que toda la información se encuentre en el mismo sistema de referencia (Figura 12).

Figura 12. Abrir Proyecto *.MXD.

5.3.4.1 Parámetros de edición En el proceso de interpretación se realiza una edición del polígono asignado. Esta consta principalmente en el recorte del Feature Class. Por lo anterior, hay algunos parámetros que permiten realizar el proceso con un margen de homogeneidad y comodidad en el recorte y trazado de líneas:

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° Sticky move tolerance: hace referencia al límite a partir del cual se da un desplazamiento a un

elemento seleccionado, ArcMap trae por defecto un valor de 0, ante lo cual se sugiere utilizar la

herramienta , ya que si se utiliza la selección desde es probable el desplazamiento de polígonos, generando errores topológicos por superposición o gaps (Figura 13).

° Stream tolerance: se refiere a la densidad de puntos en un trazo cuando se está realizando un

Stream (trazo o dibujo continúo de una línea, se activa con empalmes la tecla F8). Es decir, que cuando se está dibujando y está activado el stream, cada # de unidades del mapa aparece un vértice o punto. Este valor oscila de acuerdo a la escala de interpretación o de detalle que se requiera y a la experticia del intérprete, si el valor es espaciado los trazos tienden a ser muy rectos, si por el contrario es valor es bajo, si no se dibuja de manera rápida y fluida puede generar trazos aserrados (Figura 13).

° Group: Mientras se está dibujando una línea o recorte es posible que haya algunos vértices que no se ajusten de manera adecuada por lo que se deben deshacer (Ctrl +Z), éste parámetro me dice cuántos vértices serán borrados al momento de deshacer. A modo de ejemplo, si estoy realizando un recorte o delimitación (sin cerrar) que lleva 100 vértices y debo ajustar los últimos 10, es preferible tener un Group que oscile en 10 a que el parámetro sea de 100 ya que debería rehacer todo el trazo. De lo anterior se infiere que cuanto mayor sea el valor, la cantidad de vértices que se deben redibujar serán mayores (Figura 13).

La simbología del trazo de edición (color de vértices de línea, selección, etc) también se puede realizar en esta ventana si se busca un contraste específico en el trazado (Figura 13).

Figura 13. Opciones de edición y parámetros más utilizados

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5.4 PROCESO DE INTERPRETACIÓN

Teniendo la capa de asignación preparada para editar, y los insumos necesarios dentro del proyecto de trabajo (*.MXD) se procede a interpretar. El trazado de las unidades geomorfológicas en el proceso de interpretaciones el producto de evidencias convergentes del conocimiento geomorfológico derivado de los diferentes insumos utilizados durante el proceso. Los atributos de la capa de interpretación deben diligenciarse durante el trazado de las unidades geomorfológicas, teniendo en cuenta la información contenida en el formato FM40700-01, “Leyenda de interpretación geomorfológica aplicada a levantamientos de suelos”. 5.4.1. Técnicas de visualización 5.4.1.1 Modelo de sombras Es un producto derivado del modelo de elevación digital (DEM), el modelo de sombras genera una imagen de vista estereoscópica en tonos de gris y en sombras. En algunos casos los valores de azimut y altura predefinidos, no brindan un contraste en áreas de poca elevación topográfica o cuando se encuentran límites de unidades en la sombra del modelo. Por lo anterior es posible generar un modelo de sombras alternativo en el cual se modifican los parámetros (altitud y azimut) con el fin de facilitar el contraste o la identificación de límites en las geoformas (Figura 14).

Figura 14. Visualización modelo de sombras.

5.4.1.2 Modelo de pendientes. Es un producto derivado del modelo de elevación digital (DEM), el modelo de pendientes permite visualizar el valor de la pendiente calculada a partir del porcentaje de elevación del terreno, se utiliza la clasificación por porcentaje de pendiente adoptada por la Subdirección de Agrología (Figura 15).

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Figura 15. Visualización modelo de pendientes.

5.4.1.3 Imágenes de Radar. Usando la imagen de retro dispersión (Backscatter) proveniente del sensor de Radar y de acuerdo a los productos asociados (DEM, modelo de pendientes, sombras), se puede generar una composición de una imagen con cuatro bandas (ArcToolbox/Data Management Tools/Raster/Raster Processing/Composite Bands) (Figura 16).

Figura 16. Generar composición de una imagen.

Esta sinergia permite resaltar algunas geoformas en zonas planas, con bajo contraste en el relieve o con ruidos derivados de la vegetación o asociados al insumo (Figura7). El Radar puede atravesar la cobertura nubosa y de acuerdo a la longitud de onda, el dosel de vegetación. Esto es relevante si tenemos en cuenta que en áreas de alta precipitación, la cobertura de nubes es marcada y las imágenes ópticas se ven limitadas en estos sectores. Por lo anterior, los insumos derivados de este sensor, aportan información valiosa al momento de delimitar algunas unidades geomorfológicas (Figura 17).

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Figura 17. Insumos derivados de la banda P (GeoSAR). a) Pendientes b) Sombras c)Backscatter

(Retrodispersión) d)Sinergia (Sombras,DEM, Retrodispersión).

Al emitir una señal el Radar registra la retrodispersión (Backscatter) y superficies como cuerpos de agua, reciben la señal pero no la regresan al sensor por lo que estas zonas se ven oscuras. Por otro lado bandas con longitudes de onda menores (Pej. Banda X), Permiten identificar otros elementos de actividad fluvial como sedimentos (Figura 18).

Figura 18. a) Banda P. resalta las áreas con dominancia de agua (Núcleo meandros abandonados); b)

Banda X. resalta depósitos fluviales, perfila meandros y las áreas boscosas en borde. También se pueden realizar composiciones con insumos de Radar de diferente longitud de onda, X y P, sin embargo hay que considerar el origen de cada una de esas "bandas" ya que no tienen la misma resolución espacial, y la imagen resultado hace un "promedio" de las mismas, por lo anterior es relevante identificar o dar un nombre al archivo de salida que mencione el orden en el cual se realizó la composición de la sinergia y de esta manera permitir hacer combinaciones de acuerdo al orden de las capas (Figura 18). Con este insumo, áreas estructurales (rocas sedimentarias) muestran un contraste marcado en las divisorias facilitando la delimitación entre frentes y reveses cuando el modelo de pendientes o el de sombras no muestran un contraste claro. Es de aclarar que de acuerdo a la banda utilizada (X o P) y el

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grado de inclinación en el cual fue tomada la imagen las líneas divisorias pueden aparecer desplazadas, situación que puede ser perfilada con imágenes ópticas o el modelo de sombras. 5.4.1.4 Imágenes ópticas Las imágenes ópticas suministradas por el GIT de Geomática provienen de diferentes sensores, (Landsat 8, RapidEye, Spot5, SENTINEL-2) y cámaras aerotransportadas. Las imágenes de satélite capturan la cobertura de la tierra en diferentes bandas espectrales generando una combinación de bandas que nos permiten visualizar diferentes características de la cobertura (cuerpos agua, nieve, nubes, suelo descubierto, cultivos, vegetación, zonas urbanas). Para resaltar algunas características de las coberturas de la tierra se realizan diferentes combinaciones de bandas que nos permiten diferenciar rasgos que permitan realizar la interpretación geomorfológica. Para generar mayores niveles de contraste en las imágenes se tienen varias herramientas. Para acceder a este menú, se da click derecho sobre la imagen/ Properties/Simbology (Figura 19).

Figura 19. Propiedades de imagen

Aparece una ventana en la cual se seleccionan los principales parámetros de la imagen al momento de la visualización (Figura20)

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Figura 20. Propiedades Imagen.

a) Combinación de Bandas: Después de haber seleccionado RGB Composite, se elige la banda y

el canal en el cual se desea ubicar (Figura 20).De acuerdo al sensor del cual proviene la imagen, al orden en el cual se hizo la composición (también se conoce como sinergia) de la imagen y a la resolución espectral de la misma, se pueden generar variadas combinaciones en los canales RGB (Red, Green, Blue). Por ejemplo si se ubica la banda del infrarrojo (reconocida por registrar la actividad fotosintética) en el canal Rojo, la vegetación aparecerá con tonos rojizos y si se selecciona la banda de longitudes de onda cortas o asociadas con cuerpos de agua en el canal Azul, se resaltan los cursos de agua o zonas con presencia de humedad en tonos azulados.

b) Ajuste contraste de imágenes: Una imagen es una matriz regularmente distribuida de pixeles

cada uno de los cuales tiene información de acuerdo al sensor. Esta información puede ser consolidada en un Histograma, el cual muestra la distribución de frecuencias de pixeles según sus valores. De acuerdo al tipo de estadístico o muestreo que se le aplique a este histograma, se generarán variados contrastes en el despliegue de la imagen. Esta herramienta permite resaltar rasgos que no son distinguibles con los valores por defecto que visualiza ArcMap.

Cuando se tienen áreas con bajo contraste en la imagen se puede seleccionar entre varios métodos de Stretch o de intervalos (Desviaciones estándar, clip de porcentajes, ecualización, máximos y mínimos) y en estadísticas se selecciona el conjunto de pixeles que se tendrán en cuenta para este método. Seleccionando (From Current Display Extent), entre más pequeño sea el grupo de pixeles (o la escala de visualización sea mayor) el contraste será mayor (Figura 21).

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Para el manejo de imágenes ópticas se sugiere trabajar con un Stretch en desviaciones estándar y con estadísticas para la el despliegue actual (Current Extent). En zonas con nubosidad, de acuerdo al zoom que se aplique, el método Stretch en Percent clip puede ayudar a generar contraste en estas zonas (Figura 22).

Figura 21. Imagen Rapideye . Ajuste de Stretch por desviaciones estándar, en la parte superior está calculado para toda la imagen, en la parte inferior para la ventana de visualización (Current Extent).

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Figura 22. a) Stretch con Standardesviation. b) Stretch con Percent Clip. De acuerdo a la escala de visualizacion, en

sectores con nubes. Clip de Porcentaje ofrece mayor contraste que las desviaciones estándar.

5.4.1.5 Fotografías análogas.

Las fotografías aéreas permiten identificar elementos que en ocasiones no se pueden apreciar con otros insumos, el uso de un estereoscopio de espejos nos permite tener una visión estereoscópica de la superficie de la tierra a una mayor escala, permite tener más detalle e identificar elementos para despejar dudas de límites de las geoformas. Para el proceso de interpretación con este método, consultar el instructivo I40700-05 “Elaboración de cartografía geomorfológica aplicada a levantamientos de suelos a partir de técnicas análogas”. 5.4.1.6 Perfiles topográficos.

Una de las herramientas más utilizadas en la interpretación geomorfológica es la de perfiles topográficos (Figura 23). Con ésta, se pueden apreciar cortes del modelo de elevación digital en un sector seleccionado. Para realizar perfiles se debe seleccionar el DEM que desea hacer el corte

Luego seleccione el icono (interpolate line) realice el corte y para

observar el perfil generado, se selecciona (Profile graph). La gráfica se ajusta a la misma longitud del perfil trazado con el fin de identificar en el DEM variaciones topográficas en el área de interpretación.

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Figura 23. Perfil DEM, y escalado a la línea trazada.

5.4.1.7 Efectos. Esta barra de herramientas (Arcmap/Customize/Toolbars/Effects) (Figura 24).

Figura 24. Activar herramienta Effects.

Permite hacer realces básicos a una capa previamente seleccionada (Contraste , brillo ). Realizar

transparencias ; Cortinas (Swipe ), temporizador . Estas opciones permiten ver una capa sobre otra de acuerdo a las necesidades puntuales del intérprete. El brillo, el contraste y la transparencia se pueden ajustar desde las propiedades de cada una de las capas, con esta herramienta se realiza la misma operación con solo seleccionar la capa objetivo en el menú

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disponible , facilitando el manejo de estas variables desde una sola barra de herramientas. El Swipe actúa como una cortina, ocultando o mostrando una capa conforme se clickea el botón primario y se desliza el mouse. Es particularmente útil cuando se desea comparar dos capas a lo largo de un sector, sin necesidad de activar o desactivar la capa que se encuentra encima.

El temporizador activa y desactiva una capa de forma intermitente con un lapso de tiempo ajustable, esta herramienta facilita o evita el on/off de capas por medio del mouse cuando se está verificando alguna correlación entre insumos, esta intermitencia se mantiene mientras no sea desplazada la ventana de visualización. 5.4.1.8 Labeling (Etiquetado) (Customize/Toolbars/Labeling) (Figura 25).

Figura 25. Activar herramienta Labeling.

Durante el proceso de interpretación, al separar unidades se asigna un código, el cual se puede ver en pantalla activando las etiquetas (Click derecho sobre el vector/Properties/Labels/Label field) (Figura 26). De esta forma se puede identificar cuáles son los polígonos ya delimitados y los que faltan. Asimismo, al realizar el proceso de empalmes se debe verificar que los símbolos finales de cada una de las interpretaciones vecinas sean concordantes.

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Figura 26. Visualización de etiquetas (Labels) desde las propiedades de una capa vector. Allí se

selecciona el campo y el tipo de texto de la etiqueta.

Este proceso se puede simplificar usando la herramienta Labeling y en Label Manager (Figura 7), se gestionan las etiquetas de todas las capas vectoriales presentes en el proyecto sin abrir uno a uno los archivos.

Figura 27. Label Manager (Labeling). Se selecciona la capa, el campo y la configuración de la etiqueta.

Desde esta ventana se pueden ajustar todas las etiquetas vectoriales.

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Con la opción Label Priority Ranking ( ) se establece una jerarquía en las etiquetas, esta opción es relevante si se están generando salidas gráficas. Por ejemplo, las etiquetas de drenajes podrían ocultar símbolos de interpretación geomorfológica, por lo anterior, se asigna máxima prioridad a los labels de

interpretación sobre las demás capas. Con el icono (Label Weight Ranking) de acuerdo a la ventana de visualización (Extent) se le dan pesos a las etiquetas y si existe superposición, esta herramienta da un

nivel (alto, medio, bajo, ninguno) a las etiquetas. El Pause Labeling apaga las etiquetas, esto es útil cuando se requiere visualizar los trazos y las etiquetas no lo permiten.

5.4.2. Técnicas de edición

5.4.2.1 Herramienta Editor

El Feature Class, es un archivo vectorial en el cual queda plasmada la interpretación. Para poder modificar este archivo a lo largo del proceso, se requiere editarlo, por lo que se precisa activar la herramienta de edición ArcMap/Customize/Toolbars/Editor (Figura 28).

Figura 28. Activación de la herramienta Editor.

Después de esta activación aparecerá la siguiente barra (Figura 29).

Figura 29. Barra de la herramienta Editor.

Cuando se inicia el proceso de edición esta barra se habilita. Con la herramienta se selecciona el polígono a editar. Cuando no se han ajustado los parámetros Sticky move, es mejor utilizar la herramienta

selección , para evitar el desplazamiento de polígonos y errores topológicos por superposición o gaps.

Con la herramienta recortar , se selecciona el polígono y se traza el área donde se va a cortar.

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5.4.2.2 Herramienta Trace La herramienta Trace se activa seleccionando el polígono a editar, se da click en la herramienta recortar para activar el herramienta Trace. (Figura 30).

Figura 30. Barra de la herramienta Trace.

Permite trazar una línea teniendo como base una línea anterior o de un archivo vectorial, esta herramienta es útil, cuando hay límites o trazos ya realizados y por donde se considera se debe recortar el polígono de interpretación. Es útil cuando por error se ha eliminado algún polígono y es necesario autocompletar respetando un límite ya establecido.

5.4.2.3 Herramienta Merge

Esta herramienta otorga los atributos de un polígono a otro o varios polígonos, se eligen los atributos del polígono que se desea conservar y se le asignan estos atributos a los demás polígonos. Herramienta útil en el proceso de interpretación en el proceso de empalme de capas y en el control de polígonos adyacentes. Para activar esta herramienta se prende la edición del Feature Class, selecciona los polígonos que desea combinar y clic en merge y selecciona el polígono que quiere conservar los atributos. (Editor/Star Editing/Merge) (Figura 31).

Figura 31. Visualización de herramienta Trace.

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5.4.3. Ajuste y entrega final

Previa a la entrega de la capa interpretada, es preciso verificar que el archivo tenga las características técnicas requeridas para ser revisada por los controles de calidad y utilizada por los usuarios finales de esta información (GIT Geomática, GIT levantamientos de suelos), por lo anterior se realizan una serie de filtros o de pasos con el fin de identificar posibles inconsistencias en la capa a entregar. 5.4.3.1 Control de áreas

Verificación de áreas mínimas de mapeo exigida de acuerdo a los criterios cartográficos y temáticos establecidos en la metodología M40700-02, "Elaboración de cartografía geomorfológica aplicada a levantamientos de suelos". Por ejemplo, a escala 1:25000 el área mínima cartografiable es de 6.25 Ha. a nivel de separaciones de pendiente, y elementos geomorfológicos con área mínima cartografiable de 1.6 hectáreas. En el caso de polígonos de pendientes limítrofes (bordes de la asignación), es preciso verificar empalmes o continuidad temática para confirmar que ese polígono puede ser igual o superior a 6.25Ha. Para verificar que los polígonos cumplan con los criterios cartográficos establecidos se abre la tabla de atributos (Click derecho sobre el Feature Class, luego click Open Attributes Table) (Figura 32). Se desplegará la tabla de atributos, en la columna de área (AREA_KM2) click derecho y seleccionar (Calculate Geometry), se abrirá una tabla en la cual se selecciona la unidad que se desea calcular en este caso (Hectáreas (ha)), y por último (OK) (Figura 32).

Figura 32. Visualización cálculo de ares por hectáreas.

5.4.3.2 Tabla de Atributos. Se deben verificar que los campos correspondientes a la Leyenda de Interpretación Geomorfológica se encuentren diligenciados en su totalidad. Confirmar la correspondencia entre cada uno de los campos. Ej: que el Símbolo Final sea concordante con cada uno de los campos que se encuentran en la Leyenda.

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Para tal fin se realiza una inspección visual sobre la tabla y se verifica con un Dissolve. Asimismo se realiza una visualización de la interpretación desplegando la capa por simbología (por cada uno de los campos), esto permite también detectar errores temáticos a largo de la interpretación o de diligenciamiento de la tabla. Dissolve: Esta herramienta realiza una generalización de acuerdo a uno o varios atributos, lo que permite identificar entidades que estén duplicadas o con errores en digitación de campos. Normalmente se realiza después de una verificación visual sobre la tabla de atributos con el fin de identificar inconsistencias. Para el Dissolve (ArcToolbox/Data Management Tools/Generalization/Dissolve) se seleccionan los campos (Paisaje, Tipo de relieve, Ambiente morfogenético, Forma del terreno, Materiales geológicos y símbolo), se genera un shapefile que en su tabla de atributos muestra un resumen todos los tipos de campos seleccionados y allí se verifica si existe duplicidad o errores en la digitación de los mismos (Figura 33).

Figura 33. Visualización generar un Dissolve.

5.4.3.3 Control topológico. La interpretación realizada es un archivo vectorial de polígonos y debe tener una concordancia cartográfica, como cada uno de los polígonos tiene límites comunes entre sí (geometría coincidente), es necesario realizar una revisión topológica con el fin de evitar errores asociados a esta geometría. Para tal fin, antes de entregar la capa interpretada se deben verificar dos reglas básicas: ° Vacíos dentro de la asignación (Gaps): dentro del polígono de asignación, no deben encontrarse

vacíos o huecos. La capa debe ser continua hasta sus bordes. ° Superposición de polígonos (Overlaps): dentro de la capa final asignada no se deben encontrar

polígonos superpuestos. Para realizar el control topológico (ArcCatalog/Click derecho sobre el Feature Dataset/New/Topology). Luego selecciona el Feature Class que desea hacerle el control topológico (Figura 34))

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Figura 34. Visualización control topológico.

Ahora se lo agregan las dos reglas para realizar el control de la topología (Figura 35).

Figura 35. Visualización como agregar reglas de control topológico.

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Para visualizar y corregir los errores encontrados en el proceso de control topológico se realizan los siguientes pasos (ArcMap/Add Data) adicionar la topología creada en pasos anteriores. (Figura 36).

Figura 36. Visualización como adicionar topología.

En la tabla de contenidos se encuentra el Feature Class y la topología. Se activa el Editor (Star Editing) y en (Customize/Toolbars/Topology) se desplegara la tabla de herramientas Topology, se selecciona (Error

Inspector), se desplegará una tabla donde muestra los errores encontrados en el control de la topología (Figura 37).

Figura 37. Visualización de errores topológicos.

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5.4.3.4 Control de polígonos adyacentes. El control de polígonos adyacentes se ejecuta para evitar que polígonos con las misma información en su tabla de atributos quede juntos (vecinos), ya que se repetiría la misma información y la capa quedaría con inconsistencias. Para realizar este control se realiza este procedimiento (ArcToolbox/Personalizada/Comparación de Polígonos/Localización de polígonos vecinos con iguales/). Se ubica el Feature Class y se selecciona el atributo (SIM_FINAL) (Figura 38).

Figura 38. Visualización de polígonos adyacentes.

6. ANEXO ANEXO 1. Referencias bibliográficas 7. IDENTIFICACIÓN DE CAMBIOS

VERSIÓN CAPITULO DESCRIPCIÓN FECHA

2

Encabezado

Se ajusta el nombre de “Elaboración de cartografía geomorfológica digital en 2D” a “Elaboración de cartografía geomorfológica digital en 2D aplicada a levantamientos de suelos”.

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3. Se complementan las normas incluyendo documentos pertenecientes al SGI y normas técnicas colombianas.

4

Se incluyeron insumos técnicos y se referenció el formato modelo vigente FM40700-01, "Leyenda de interpretación geomorfológica aplicada a levantamientos de suelos".

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VERSIÓN CAPITULO DESCRIPCIÓN FECHA

2 5

Se referencia a la metodología vigente M40700-02, “Elaboración de cartografía geomorfológica aplicada a levantamientos de suelos”, al formato modelo vigente FM40700-01, "Leyenda de interpretación geomorfológica aplicada a levantamientos de suelos" y al instructivo vigente I40700-05, "Elaboración de cartografía geomorfológica aplicada a levantamientos de suelos a partir de técnicas análogas”.

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6 Se incluyó el anexo 1 Referencias bibliográficas

ELABORÓ SUBDIRECCION DE AGROLOGIA

Rosa Nathalia Zambrano Jhon Fredy Gutiérrez

Luisa Fernanda Aguilar

REVISÓ METODOLÓGICAMENTE GRUPO INTERNO DE TRABAJO DESARROLLO ORGANIZACIONAL

Mónica Rosania Sandoval Araque

VERIFICÓ TÉCNICAMENTE GRUPO INTERNO DE INTERPRETACIÓN

Wilson Fernando Vargas Hernández

VALIDÓ Y APROBÓ SUBDIRECTOR DE AGROLOGÍA

Germán Darío Álvarez Lucero

OFICIALIZÓ OFICINA ASESORA DE PLANEACIÓN

Andrea del Pilar Moreno Hernández

ANEXO 1

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS


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° Centro de Investigación y Desarrollo – CIAF, (2013). Descripción y Corrección de Productos Landsat 8 LDCM. Instituto Geográfico Agustín Codazzi. Bogotá D.C., Colombia.

° Cuervo V. G, (2013). Guía y catálogo de unidades geomorfológicas en Colombia por sensores

remotos. Universidad Nacional de Colombia. Facultad de ciencias humanas. Departamento de Geografía. Bogotá D.C., Colombia.

° García J., (2010). Fotogrametría Digital, Sensores Electroópticos- Cámaras Digitales. Universidad

de Jaén, España. Recuperado de http: http://coello.ujaen.es ° GeoSARProductHandbook. Version 1.3., (May 2009). Public Edition. FrugoEarthData, Inc.

Recuperado de www.fugroearthdata.com ° Geosoluciones (2017). Soluciones Integrales en Geomática. Ingeniería Geoespacial. Imágenes

Satelitales de Alta Resolución. Chile. Consulta página web http://www.geosoluciones.cl. ° Pons Xavier (2015). Landsat 8 novedades y posibilidades. Departamento de Geografía,

Universidad Autónoma de Barcelona, España. ° RapidEye (2013). Especificaciones del Producto RapidEye Mosaic. Recuperado de

www.rapideye.com. ° SANTOS P. L., (2006). Cámaras fotogramétricas aéreas digitales. Ventajas e inconvenientes.

Influencia en la ejecución de cartografía catastral. Recuperado de https://dialnet.unirioja.es ° Smith B. &Sandwell D., (2003). Accuracy and resolution of shuttle radar topography mission data.

Geophysical research letters, vol. 30 No. 9, 1467. doi: 10.1029/2008GL016643, 2003. IGPP, Scripps Institution of Oceanography, USA.

° Yu J. &Linlin G., (2010). Digital Elevation Model generation using ascending and descending

multi-base ALOS/PALSAR radar images. Remote Sensing and Imagery II. FIG COngress 2010. Facing the Challenges- Building the Capacity. Sydney, Australia, 11-16.

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