Cómo funciona Curva de nivel

Las curvas de nivel son líneas que conectan ubicaciones de igual valor en un dataset de ráster que representa fenómenos continuos como: elevación, temperatura, precipitación, contaminación o presión atmosférica. Las entidades de línea conectan celdas de valor constante en la entrada. Las líneas de curvas de nivel, generalmente, se denominan isolíneas pero también pueden tener términos específicos según lo que se esté midiendo. Algunos ejemplos son isobaras para la presión, isotermas para la temperatura e isoyetas para la precipitación.

La distribución de las líneas de las curvas de nivel muestra cómo cambian los valores a través de una superficie. Cuando hay poco cambio en un valor, las líneas están más separadas entre sí. Cuando los valores suben o bajan rápidamente, las líneas están más juntas.

Las herramientas de creación de curvas de nivel, Curva de nivel, Lista de curva de nivel y Curva de nivel con barreras se utilizan para crear un dataset de entidades de polilínea a partir de un ráster de entrada.

¿Para qué crear curvas de nivel?

Siguiendo la polilínea de un curva de nivel determinada es posible identificar qué ubicaciones tienen el mismo valor. Las curvas de nivel también son una útil representación de la superficie, ya que permiten visualizar de manera simultánea las áreas planas y empinadas (distancia entre las curvas de nivel), así como crestas y valles (polilíneas convergentes y divergentes).

El siguiente ejemplo muestra un dataset de elevación de entrada y el dataset de curvas de nivel de salida. Las áreas donde las curvas de nivel están más cerca indican ubicaciones más pronunciadas. Se corresponden con las áreas de mayor elevación (en blanco en el dataset de elevación de entrada).

La tabla de atributos de curvas de nivel contiene un atributo de elevación para cada polilínea de curva de nivel.

Calidad de la curva de nivel

Las herramientas de curvas de nivel producen curvas de nivel de calidad de ingeniería, que representan una interpretación exacta de la superficie del ráster. La precisión general de la curva de nivel depende de qué tan bien los datos que se utilizaron para crear el ráster de entrada representan la superficie real.

El tamaño de las celdas ráster utilizadas afecta la apariencia de las curvas de nivel de salida. Un tamaño de celda grande puede resultar en curvas de nivel gruesas y toscas.

Ocasionalmente, las curvas de nivel de calidad de ingeniería pueden cruzar, parecer intersecar o formar una línea ramificada sin cerrar. Los cruces de curvas de nivel pueden ocurrir en collados que yacen exactamente sobre un intervalo de curvas de nivel. En otros casos, las curvas de nivel pueden pasar tan cerca de otras que parecen intersecarse. Las curvas de nivel ramificadas pueden ocurrir en casos de crestas que se intersecan y que caen exactamente en un intervalo de curvas de nivel. Éstas son todas interpretaciones válidas de calidad de ingeniería de la superficie que los cartógrafos modifican, comúnmente, con fines estéticos.

Controlar la calidad de las curvas de nivel

Ocasionalmente, es posible crear curvas de nivel que tengan contornos cuadrados o toscos, que parezcan seguir los límites de la celda ráster. Esto puede ocurrir cuando los valores de ráster son números enteros y caen exactamente sobre una curva de nivel. Esto no es un problema, sino sólo una delineación exacta de la curva de nivel de los datos.

Si desea curvas de nivel más suaves, algunas formas de solucionar esta condición incluyen suavizar los datos de origen o ajustar la curva de nivel base.

Suavizar los datos

El enfoque de suavizado más sencillo sería preprocesar el ráster de entrada con la herramienta Estadísticas focalizadas, utilizando el Valor medio estadístico.

Otro método es ajustar levemente los valores z para que una curva de nivel ya no pase exactamente por los centros de las celdas del ráster. Aquí también se utiliza la herramienta Estadísticas focalizadas, pero con un archivo kernel ponderado personalizado y la Suma estadística. La estructura del archivo kernel es:

3 3 .005 .005 .005 .005 .960 .005 .005 .005 .005

La precisión de la curva de nivel no se verá significativamente afectada porque el ajuste del valor z es pequeño y tiene una mayor ponderación en favor de la celda ráster central.

Ajustar la curva de nivel base

Ajustar la curva de nivel base implica desplazar la curva de nivel base de manera que las curvas de nivel ya no pasen exactamente por los centros de las celdas. El desplazamiento puede ser muy pequeño; valores tan bajos como 0,0001 han sido efectivos.

Nota:

Para aplicar esta técnica a la herramienta Lista de curva de nivel, simplemente ajuste los valores en la lista de curva de nivel. Por ejemplo, en lugar de 600, 650, 700, y así sucesivamente, utilice 600,001, 650,001, 700,001 y así sucesivamente.

Problema de datos con USGS DEM

Legado:

Diferentes pruebas revelaron que las curvas de nivel generadas a partir de rásteres creados con unos modelos digitales de elevación (DEM) de 7,5 minutos más antiguos de la Inspección geológica de los Estados Unidos (USGS) pueden no tener el mismo nivel de detalle que el que se observa en la hoja de mapa correspondiente disponible en USGS. Aparentemente, esto es un factor del intervalo de muestreo inherente al DEM. Los DEM de 7,5 minutos de USGS se muestrean a intervalos de 30 metros, mientras que las curvas de nivel en las hojas de mapa parecen haber sido digitalizadas directamente a partir de modelos estéreo con un nivel de detalle mucho más alto. Los DEM más recientes con formato SDTS de USGS no tienen este problema.