Modelar cómo el hundimiento del suelo afecta a las inundaciones

Las inundaciones provocan daños catastróficos en todo el mundo cada año. Cuando se combina con el hundimiento del suelo, la inundación se vuelve más grave. Países Bajos conoce bien estos fenómenos, en parte debido a su ubicación a baja altitud.

En este tutorial, adoptará el rol de un empleado municipal de Ámsterdam que investiga cómo el hundimiento del suelo puede cambiar los impactos espacial y económico de una inundación. Primero, utilizará las herramientas de análisis espacial para preprocesar el dataset ráster proporcionado. A continuación, determinará las extensiones de las inundaciones y los daños estimados. Por último, comparará los daños que se producirían hoy y en 2050 según las estimaciones proyectadas del hundimiento del suelo.

Este tutorial se probó por última vez el 4 de abril de 2024 con ArcGIS Pro 3.2. Si está utilizando otra versión de ArcGIS Pro, puede que las funciones sean diferentes.

Requisitos

• ArcGIS Pro (consulte las opciones de acceso a software)
• Extensión ArcGIS Spatial Analyst

Preparar los datos para el análisis

Antes de realizar su análisis de inundaciones, debe asegurarse de tener la configuración del entorno correcta en su proyecto de ArcGIS Pro y de que los datos sean adecuados para sus necesidades. Empezará con dos rásteres, los combinará en uno, rellenará huecos en los datos ráster, recortará el ráster al área de estudio y convertirá las unidades de elevación de metros a centímetros.

Descargar los datos

Primero, descargará el paquete de proyecto de ArcGIS Pro y se familiarizará con los datos utilizados en este tutorial.

1. Descargue el proyecto de ArcGIS Pro Model how land subsidence affects flooding.
2. Haga doble clic en el archivo .ppkx descargado para abrirlo en ArcGIS Pro. Si se le solicita, inicie sesión en su cuenta de ArcGIS Online o ArcGIS Enterprise.

   Nota:

   Si no tiene una cuenta de organización, consulte las opciones de acceso a software.

   El paquete contiene varias capas, que aparecen en el mapa y en el panel Contenido. Estas capas representan el área de estudio, los edificios, la elevación y el hundimiento del suelo.

   

Hay dos capas ráster de elevación. Una representa la elevación al oeste y la otra al este del área de estudio. Las herramientas que utilizará durante el análisis requieren una sola capa de elevación, por lo que combinará las capas.

Definir entornos de geoprocesamiento

Antes de realizar análisis de ráster, configurará sus entornos de geoprocesamiento. Esta configuración establece la forma en que las herramientas manejan las salidas de los datos. Se asegurará de que los sistemas de coordenadas, las extensiones de procesamiento y los ajustes de tamaño de celda ráster, máscara y ráster de alineación sean coherentes durante el análisis.

1. En la cinta, haga clic en la pestaña Análisis. En el grupo Geoprocesamiento, haga clic en Entornos.

   

   Aparece la ventana Entornos.

   En primer lugar, definirá el Sistema de coordenadas de salida para el proyecto. Los sistemas de coordenadas se utilizan para localizar y visualizar datos correctamente sobre la superficie terrestre y en relación con otros. Como este proyecto trata sobre Países Bajos, utilizará el sistema de coordenadas RD_New. Este sistema de coordenadas nacional de Países Bajos utiliza metros como unidad lineal.

2. En Coordenadas de salida, establezca Sistema de coordenadas de salida en Mapa actual [Study Area Map].

   

   El mapa que tiene abierto ya utiliza el sistema de coordenadas RD_New, por lo que este parámetro utilizará la configuración del mapa.

   A continuación, definirá la Extensión de procesamiento. Este parámetro define un rectángulo en el mapa en el que se llevan a cabo todos los análisis. Cualquier dato que quede fuera de este rectángulo se ignorará y eliminará.

3. En Extensión de procesamiento, en Extensión, haga clic en el botón Extensión de una capa y seleccione Máscara de área de estudio.

   

   A continuación, definirá Tamaño de celda. Este parámetro determina la resolución, o el tamaño de las celdas (o píxeles), de cualquier ráster nuevo que cree. Los rásteres de elevación proporcionados tienen un tamaño de celda de 5 metros y todos los rásteres nuevos coincidirán con esta resolución. La unidad lineal, metros, está determinada por el sistema de coordenadas que estableció previamente.

4. En Análisis de ráster, para Tamaño de celda, escriba 5.

   

   A continuación, configurará una Máscara. Cuando se define una máscara, las herramientas de análisis de ráster solo tienen en cuenta las celdas que quedan dentro de los límites geográficos de la máscara.

5. Defina Máscara como Ráster de máscara de área de estudio.

   

   Por último, definirá el parámetro Ráster de alineación, que garantiza que los píxeles de distintos rásteres se alineen correctamente para el análisis.

6. Defina Ráster de alineación como Ráster de máscara de área de estudio.

   

7. Haga clic en Aceptar.

   Los parámetros del entorno ya están definidos; ya tiene todo listo para preparar los datos para el análisis.

Crear un mosaico ráster

Primero, combinará las dos capas ráster de elevación en un único dataset. Una capa ráster que está compuesta por varias capas ráster más pequeñas se denomina mosaico.

Para combinar los rásteres, usará una herramienta de geoprocesamiento.

1. En la cinta, en Búsqueda de comandos, escriba De mosaico a nuevo ráster. En la lista de resultados de búsqueda, elija De mosaico a nuevo ráster.

   

   Aparece el panel Geoprocesamiento con la herramienta De mosaico a nuevo ráster. Las herramientas de geoprocesamiento le permiten procesar y analizar datasets y están configuradas con las entradas seleccionadas por el usuario.

   Primero, elegirá los rásteres de entrada que desee analizar. A continuación, elegirá la ubicación donde se guardará el dataset de salida.

2. En Rásteres de entrada, elija Elevation Raster West y Elevation Raster East.

   

3. En Ubicación de salida, haga clic en el botón Examinar.

   

   Aparece la ventana Ubicación de salida.

4. En Proyecto, haga clic en Bases de datos. Haga clic en la geodatabase model_how_land_subsidence_affects_flooding.gdb.

   

   Esta es la geodatabase predeterminada del proyecto. Guardará todos los datos para el tutorial aquí.

5. Haga clic en Aceptar.
6. En Nombre de dataset ráster con extensión, escriba elevación.

   

   Dado que este nuevo ráster se va a almacenar en una geodatabase, no es necesaria ninguna extensión.

   El parámetro Referencia espacial para ráster se establece automáticamente en la referencia espacial de las capas de entrada, que es RD_New. No es necesario que cambie este parámetro.

   A continuación, definirá el parámetro Tipo de píxel. Este parámetro determina el rango de valores que pueden contener las celdas en un ráster. Los rásteres de entrada para esta herramienta son flotantes de 32 bits, de modo que definirá el ráster de salida para que coincida. Al mantener el mismo tipo de píxel de entrada y salida, se evitan el redondeo de valores de píxel y la pérdida de datos durante el procesamiento.

7. En Tipo de píxel, elija 32 bits flotante.

   

   No es necesario establecer el parámetro Tamaño de celda. Este parámetro adoptará de forma predeterminada la configuración del entorno Tamaño de celda de 5 metros que configuró anteriormente.

   A continuación, elegirá el número de bandas. Una banda es una medida de las características de un ráster. Un ráster de elevación solo tiene una característica, la altura. Como resultado, solo debe tener una banda.

8. En Número de bandas, escriba 1.

   

   El parámetro Operador de mosaico determina cómo manejar cualquier celda superpuesta entre los rásteres de entrada. Establecerá el parámetro para determinar el valor promedio de las celdas superpuestas y utilizará ese valor en la salida.

9. En Operador de mosaico, elija Valor medio.

   

10. Haga clic en Ejecutar.

    Una capa ráster, denominada elevación, se agrega al mapa y al panel Contenido.

    

    Ya no necesita las capas ráster de este y oeste originales, de modo que las eliminará.

11. En el panel Contenido, haga clic con el botón derecho en la capa Elevation Raster West y seleccione Eliminar.

    

    El ráster se elimina del mapa.

12. Elimine la capa Elevation Raster East del mapa.

    El ráster elevación cubre un área más pequeña que las capas ráster originales. Esto se debe a su Extensión de procesamiento. Solo se conserva una parte del área cubierta por sus rásteres de elevación originales.

13. En la barra de acceso rápido, haga clic en Guardar.

    

Rellenar huecos en los datos

A continuación, rellenará áreas en el ráster de elevación sin datos. Estas áreas representan masas de agua y huellas de edificios. Primero, investigará dónde se encuentran los huecos.

1. En la cinta, haga clic en la pestaña Mapa. En el grupo Navegar, haga clic en Marcadores y elija Voids.

   

2. En el panel Contenido, desactive la capa Edificios de área de estudio.

   En la ubicación del marcador, existen agujeros en el ráster que le permiten ver el mapa base subyacente.

   

   Estos huecos se deben rellenar. Utilizará la función ráster Relleno de vacío de elevación para hacerlo. Siempre que haya un hueco en el dataset, esta función examinará las celdas que rodean dicho hueco y calculará valores para rellenarlo.

3. En la cinta, haga clic en la pestaña Análisis. En el grupo Ráster, haga clic en el botón Funciones ráster.

   

   Aparece el panel Funciones ráster.

4. En la barra de búsqueda, escriba Relleno de vacío de elevación. En Superficie, haga clic en Relleno de vacío de elevación.

   

   Se abre la función ráster Relleno de vacío de elevación. Las funciones ráster requieren que defina parámetros, similares a las herramientas de geoprocesamiento.

5. Defina DEM como elevación. Compruebe que el Radio de IDW de corto alcance sea -1.

   El parámetro Radio de IDW de corto alcance es el radio de búsqueda máximo que se utilizará para rellenar huecos. Un hueco que esté más lejos de cualquier píxel válido que este valor de umbral se mantendrá como hueco. Un valor de -1 deshabilita este parámetro.

   A continuación, establecerá el parámetro Ancho máx. de vacío, que especifica el tamaño más grande de un hueco a rellenar. Si el peso o la altura del cuadro de delimitación alrededor del hueco es mayor que el valor de ancho máximo de hueco, el hueco no se llena. Un valor de 0 hará que la función rellene todos los huecos, independientemente del tamaño.

6. En Ancho máx. de vacío, escriba 0.

   

7. Haga clic en Crear capa nueva.

   Se agrega una capa, Relleno de vacío de elevación_elevación al panel Contenido y al mapa. Esta capa no tiene ningún hueco y se puede utilizar en análisis.

   

   A continuación, eliminará la capa elevación, puesto que ya no la necesita. También se alejará hasta la extensión completa del área de estudio.

8. En el panel Contenido, haga clic con el botón derecho en la capa elevación y seleccione Eliminar.
9. Haga clic con el botón derecho en la capa Máscara de área de estudio y elija Zoom a capa.

   

   El mapa muestra la extensión completa del proyecto.

   

   Analizará el área contenida en la capa Máscara de área de estudio (en rojo), pero la capa Relleno de vacío de elevación_elevación se extiende más allá de este límite.

Recortar la capa ráster

Dado que el ráster de elevación supera el límite del área de estudio, recortará el ráster de elevación a la capa Máscara de área de estudio. Al recortar una capa se eliminan todos los datos que queden fuera de una extensión especificada.

1. En la cinta, en la Búsqueda de comandos, escriba recortar ráster. Elija Recortar ráster.
2. En el panel Geoprocesamiento, en Ráster de entrada, elija Relleno de vacío de elevación_elevación.

   

3. En Extensión de salida, seleccione Máscara de área de estudio.

   

4. Active Utilizar entidades de entrada para recortar geometría.

   

5. En Dataset ráster de salida, escriba elevación_recortada.

   

6. Haga clic en Ejecutar.

   Una capa ráster, restringida al área de estudio, se agrega al mapa y al panel Contenido.

7. Elimine la capa Relleno de vacío de elevación_elevación del mapa.

   Aparece el ráster elevación_recortada y se recorta a la capa Máscara de área de estudio.

   

8. Guarde el proyecto.

Convertir la unidad de medida

Actualmente, el ráster de elevación mide la altura en metros. Dado que el hundimiento del suelo tiende a producirse lentamente, se mide normalmente en centímetros. Para comparar mejor cómo cambiarán las inundaciones con el tiempo, convertirá la unidad de medida del ráster de elevación de metros a centímetros. Utilizará la herramienta Calculadora ráster para realizar este cálculo de conversión. Esta herramienta de geoprocesamiento realiza cálculos en cada píxel de un ráster basándose en una expresión creada. Multiplicará el valor de cada píxel por 100 para convertir los valores de metros a centímetros.

1. En la cinta, en la Búsqueda de comandos, escriba calculadora ráster. Elija Calculadora ráster.

   El panel Geoprocesamiento muestra la herramienta Calculadora ráster.

2. En la herramienta Calculadora ráster, en Rásteres, haga doble clic en elevación_recortada.

   La capa elevación_recortada aparece en el cuadro de expresión entre comillas dobles.

   

   A continuación, multiplicará el ráster por 100, porque 1 metro equivale a 100 centímetros.

3. En Herramientas, haga doble clic en el operador matemático Multiplicación.

   

   El operador de multiplicación aparece en la expresión después de elevación_recortada.

4. En la expresión, haga clic después del operador de multiplicación y escriba 100.

   

   Su expresión completa queda de este modo: "elevación_recortada" *100.

5. En Ráster de salida, escriba elevación_cm. Haga clic en Ejecutar.

   La capa ráster de salida se agrega al mapa y al panel Contenido.

   

   Los valores del ráster de salida son mayores en un factor de 100 debido al cálculo.

6. Elimine la capa elevación_recortada.

   Para que los datos sean más claros, cambiará el nombre de la capa elevación_cm para indicar que se trata de la elevación actual.

7. Haga clic en el nombre de la capa elevación_cm para resaltarla y pulse F2. Escriba Elevación actual (cm) y pulse Intro.

   En el panel Contenido, se actualiza el nombre de la capa.

   

8. Guarde el proyecto.

Ha preparado un ráster de elevación que se puede utilizar para determinar las inundaciones antes del hundimiento. A continuación, creará un ráster similar que tendrá en cuenta el hundimiento.

Modelar el hundimiento del suelo

Aunque el hundimiento tiene causas diversas, en Países Bajos es principalmente el resultado de una débil compactación de la capa de suelo y la pérdida de capas ricas en turba debido a la oxidación. Su siguiente objetivo es modelar cómo el hundimiento cambiará la elevación en el área de estudio entre hoy y 2050.

Tiene un ráster que representa la elevación actual. A partir de este ráster, restará una proyección del hundimiento del suelo para calcular cuál será la elevación en 2050. Más adelante, verá cómo este cambio en la elevación afecta a las inundaciones.

Remuestrear los datos de hundimiento del suelo

Primero, se asegurará de que todos sus rásteres tengan el mismo tamaño de celda. El ráster de elevación actual tiene una resolución de 5 metros, mientras que la capa de hundimiento del suelo proyectado tiene una resolución de 100 metros.

El proceso de cambiar una capa ráster de una resolución a otra se denomina remuestreo. Remuestreará el ráster de 100 metros para que tenga una resolución de 5 metros.

Nota:

Cambiar un ráster de tamaño de cuadrícula de 100 metros a un ráster de tamaño de cuadrícula de 5 metros conlleva un gran cambio en la resolución espacial. El ráster de hundimiento del suelo de 5 metros que está creando se debe entender como una aproximación de la realidad y no como una descripción precisa del hundimiento del suelo local real. Al realizar sus propias investigaciones, le recomendamos capturar datos más precisos sobre el hundimiento del suelo directamente sobre el terreno.

1. En el panel Contenido, desactive la capa Elevación actual (cm). Active la capa Hundimiento del suelo.

   Esta capa es una proyección del hundimiento del suelo en 2050. Cada píxel de este ráster tiene un tamaño de 100 metros, lo que hace que sean mucho mayores que los píxeles del ráster de elevación.

   

2. En la cinta, en la Búsqueda de comandos, escriba remuestrear. Elija la herramienta Remuestrear.
3. En el panel Geoprocesamiento, en Ráster de entrada, elija Hundimiento del suelo.

   

4. En Dataset ráster de salida, escriba hundimiento_suelo_5m.

   

   A continuación, elegirá la técnica de remuestreo. El parámetro Técnica de remuestreo determina cómo se calculan los valores de píxel del ráster remuestreado en función de los valores de píxel existentes y de sus vecinos. Elegirá una técnica de remuestreo Bilineal, porque es la más adecuada para los datos de elevación.

5. En Técnica de remuestreo. elija Bilineal.

   

6. Haga clic en Ejecutar.

   Una capa ráster se agrega al mapa y al panel Contenido. Aunque este ráster tiene un aspecto similar al del ráster de entrada con resolución de 100 metros, tiene una resolución de 5 metros. Ahora que tiene un ráster con una mejor resolución, eliminará la capa Hundimiento del suelo.

7. En el panel Contenido, elimine la capa Hundimiento del suelo del mapa.
8. Vaya al marcador Project Boundary.

   Se ha remuestreado el ráster de hundimiento del suelo, pero algunas partes de este ráster quedan fuera del área de estudio y otras partes no proporcionan una cobertura adecuada.

   

   A continuación, trabajará para solucionar este problema.

Afinar los datos remuestreados

Algunas partes del área de su proyecto no están cubiertas por el ráster de hundimiento del suelo. Otras partes del ráster se extienden más allá del área de proyecto. Repasará la función ráster Relleno de vacío de elevación y la herramienta Recortar ráster para resolver este problema.

1. En la cinta, en la pestaña Análisis, en el grupo Ráster, haga clic en el botón Funciones ráster.
2. En el panel Funciones ráster, busque relleno de vacío de elevación si es necesario.
3. Haga clic en la función Relleno de vacío de elevación. Defina los siguientes parámetros:

   • En DEM, elija hundimiento_suelo_5m.
   • Compruebe que Radio de IDW de corto alcance esté definido como -1.
   • En Ancho máx. de vacío, escriba 0.

   

4. Haga clic en Crear capa nueva.

   Una capa ráster de hundimiento del suelo se agrega al mapa y al panel Contenido.

5. En el panel Contenido, elimine la capa hundimiento_suelo_5m.
6. Haga clic con el botón derecho en la capa Relleno de vacío de elevación_hundimiento_suelo_5m y elija Zoom a capa.

   El ráster rellenado abarca toda el área del proyecto, pero se extiende mucho más allá de él en muchas ubicaciones.

   

   A continuación, recortará el ráster rellenado a la extensión del proyecto.

7. En la cinta, en la Búsqueda de comandos, escriba recortar ráster y elija Recortar ráster.
8. En el panel Geoprocesamiento, cambie los siguientes parámetros:

   • En Ráster de entrada, elija Relleno de vacío de elevación_hundimiento_suelo_5m.
   • En Extensión de salida, seleccione Máscara de área de estudio.
   • Active la casilla junto a Utilizar entidades de entrada para recortar geometría.
   • En Dataset ráster de salida, escriba hundimiento_suelo.

   

9. Haga clic en Ejecutar.

   Una capa ráster se agrega al mapa y al panel Contenido.

10. En el panel Contenido, elimine la capa Relleno de vacío de elevación_hundimiento_suelo_5m.

    Tiene un ráster de hundimiento del suelo con una resolución espacial de 5 metros que cubre toda el área de estudio. Ya representa los valores en centímetros, por lo que no es necesario realizar cálculos adicionales.

    

11. Cambie el nombre de la capa hundimiento_suelo a Hundimiento del suelo.
12. Guarde el proyecto.

Calcular la elevación de 2050

Conoce la elevación actual y conoce los cambios de elevación proyectados para el año 2050. Con estos datasets, puede crear un modelo de elevación para 2050. Utilizará la herramienta Calculadora ráster para restar el valor de hundimiento a la elevación actual.

1. En la cinta, en la Búsqueda de comandos, escriba calculadora ráster y elija Calculadora ráster.
2. En Rásteres, haga doble clic en Elevación actual (cm).

   El dataset se agrega a la expresión.

   

3. En Herramientas, haga doble clic en el operador Resta.
4. En Rásteres, haga doble clic en Hundimiento del suelo.

   Su expresión final queda del siguiente modo: "Elevación actual (cm)" - "Hundimiento del suelo"

   

5. En Ráster de salida, escriba elevación_2050.
6. Haga clic en Ejecutar.

   Se agrega una capa ráster al mapa y al panel Contenido, que muestra las elevaciones proyectadas debido al hundimiento en 2050 para el área de estudio.

   

7. En el panel Contenido, cambie el nombre de elevación_2050 a Elevación en 2050 (cm).
8. Active la capa Elevación actual (cm) y desactive la capa Máscara de área de estudio.

   A continuación, abrirá una ventana emergente y examinará los datos de las capas que ha activado en su mapa. Para asegurarse de que puede abrir la ventana emergente para las capas correctas, cambiará el ajuste sobre cómo explora el mapa.

9. En la cinta, haga clic en la pestaña Mapa. En el grupo Navegar, haga clic en el menú desplegable Explorar y haga clic en Capas visibles.

   

10. Haga clic en cualquier lugar dentro del área del proyecto.

    Aparece un elemento emergente.

    Nota:

    En función de dónde haga clic, sus valores diferirán de los de la imagen de ejemplo.

    

    La ventana emergente muestra los valores de píxel de los tres rásteres que ha activado. Si toma el valor de la capa Elevación actual (cm) y resta el valor de Hundimiento del suelo, el resultado será el valor de Elevación en 2050 (cm).

11. Cierre la ventana emergente.
12. En el panel Contenido, desactive la capa Elevación en 2050 (cm) y elimine la capa Hundimiento del suelo.
13. Guarde el proyecto.

A continuación, utilizará una serie de herramientas de geoprocesamiento para determinar las áreas que se inundarán con estos dos datasets de elevación y los daños proyectados que se producirían por inundaciones. Empezará por el dataset que representa las elevaciones actuales.

Determinar los daños causados por inundaciones

Debido a la baja altitud de Países Bajos, las inundaciones siguen siendo motivo de preocupación. Las inundaciones, así como su riesgo económico, se pueden calcular utilizando los datasets que creó anteriormente. Determinará las áreas que se inundan, cuánto se inundan y el coste de los daños.

Calcular las profundidades de inundación

Primero, determinará las profundidades de inundación en el ráster Elevación actual (cm). Concretamente, aislará las áreas a 200 centímetros o menos por debajo del nivel del mar. En particular, estas áreas serán las más susceptibles de inundarse debido a su elevación a baja altitud.

1. En la cinta, en la Búsqueda de comandos, escriba evaluación condicional. Haga clic en Evaluación condicional.

   La herramienta Evaluación condicional se abre en el panel Geoprocesamiento. Basándose en una expresión que va a crear, esta herramienta encuentra todos los píxeles de un ráster que cumplen un determinado criterio, por ejemplo, aquellos que son puntos bajos y más propensos a inundarse.

2. En Ráster condicional de entrada, elija Elevación actual (cm).

   

   A continuación, creará una expresión que determine cuáles de las celdas de entrada son true o false. Todas las celdas con una elevación de -200 centímetros o menos se considerarán true. El resto de celdas se considerarán false. Las celdas false se eliminarán del dataset porque tienen una elevación más alta y tienen menos probabilidad de inundarse.

3. Haga clic en Nueva expresión. Cree la expresión Donde VALUE es menor o igual que -200.

   

   A continuación, establecerá el ráster verdadero de entrada. Para las celdas que se determinan como true en función de la expresión anterior, este parámetro determina sus valores. Esto devolverá los valores de elevación que sean de -200 centímetros y menos.

4. En Ráster verdadero o valor constante de entrada, elija Elevación actual (cm).

   

5. En Ráster de salida, escriba área_inundada. Haga clic en Ejecutar.
6. En el panel Contenido, desactive la capa Elevación actual (cm) y active la capa Máscara de área de estudio.

   Las áreas con altitudes más bajas están hacia el oeste; las inundaciones serán más probables en estas áreas. Tienen elevaciones que varían de -200 a -677 centímetros bajo el nivel del mar.

   

   Actualmente, no queda claro el grado de profundidad de potencial de inundaciones en esta área. Para visualizarlo mejor, ejecutará un cálculo de ráster para determinar la profundidad máxima de inundación. Este cálculo ajustará el rango para comenzar en cero y lo invertirá para que los valores de profundidad sean positivos.

7. En la cinta, en la Búsqueda de comandos, escriba calculadora ráster. Elija Calculadora ráster.
8. En Expresión, escriba (.
9. En Rásteres, haga doble clic en área_inundada.
10. Haga clic al final de la expresión y escriba +200)*-1.

    

    Este cálculo convierte el ráster de elevación en un ráster de profundidad de inundación que comenzará en cero y tendrá un rango positivo de valores. Para los análisis posteriores, los valores del ráster deben ser enteros, sin posiciones decimales. Agregará la herramienta Entero (entero) a la expresión. Esta herramienta redondea los resultados a enteros.

11. En la expresión, haga clic antes del primer paréntesis. Escriba Int(.
12. Al final de la expresión, escriba ).

    Su expresión completa queda de este modo: Int(( "área_inundada"+200)*-1)

    

13. En Ráster de salida, escriba profundidad_inundaciones. Haga clic en Ejecutar.
14. En el panel Contenido, elimine área_inundada del mapa.

    A continuación, visualizará mejor la profundidad de las inundaciones cambiando su esquema de color a un degradado azul.

15. En la capa profundidad_inundaciones, haga clic con el botón derecho en el símbolo y haga clic en el menú desplegable Esquema de color continuo. Active Mostrar nombres y elija Batimetría n.º 3.

    

    Cuando cambia el esquema de color, el menú se cierra, pero lo volverá a abrir para invertir el esquema de color.

16. En profundidad_inundaciones, haga clic con el botón derecho en el símbolo y haga clic en el botón Invertir esquema de color.

    Nota:

    Los cambios no aparecerán hasta que haga clic en algún lugar fuera del menú para cerrarlo.

    

    Los colores se actualizan en el panel Contenido y en el mapa.

    

    Las profundidades de las inundaciones tienen un esquema de color lógico en el que las inundaciones más profundas presentan un azul más oscuro.

17. Guarde el proyecto.

Localizar edificios en áreas con alto riesgo de inundación

Ahora que ha determinado las áreas con más probabilidad de inundarse y la profundidad del agua, buscará edificios dentro de estas áreas de riesgo. Sin embargo, su capa de huellas de edificios no es una capa ráster. Es una capa vectorial, que utiliza polígonos en lugar de píxeles. Convertirá el ráster de profundidad de inundaciones en una capa vectorial de polígono para comparar mejor los dos datasets.

1. En la cinta, en Búsqueda de comandos, escriba De ráster a polígono. Haga clic en De ráster a polígono.

   Esta herramienta convierte rásteres a polígonos.

2. En Ráster de entrada, elija profundidad_inundaciones.
3. En Entidades poligonales de salida, escriba polígonos_profundidad_inundaciones.

   

4. Haga clic en Ejecutar.

   Se agrega una capa de polígono al mapa y al panel Contenido. Utilizará esta capa para determinar qué edificios están dentro de áreas propensas a inundaciones. La capa de salida tiene un campo llamado gridcode. En cada polígono, este atributo contiene el valor de profundidad de inundación. Utilizará este valor más adelante en el tutorial.

5. En el panel Contenido, active la capa Edificios de área de estudio. Arrástrela sobre la capa polígonos_profundidad_inundaciones.

   

   Los edificios se vuelven visibles en el mapa.

6. En la cinta, en la pestaña Mapa, en el grupo Selección, haga clic en Seleccionar por ubicación.

   

   La herramienta Seleccionar por ubicación selecciona entidades de una capa que interactúan espacialmente con entidades de otra capa, en función de los parámetros que defina. Desea seleccionar edificios, por lo que elegirá la capa de edificios como entrada.

7. En Entidades de entrada, compruebe que ha seleccionado Edificios de área de estudio.

   

   En concreto, desea seleccionar los edificios que están dentro de la capa de polígono de profundidad de inundaciones.

8. En Seleccionar entidades, elija polígonos_profundidad_inundaciones.

   

9. Haga clic en Aceptar.

   En el mapa, los edificios que intersequen las áreas de inundación se seleccionan con un contorno de azul claro. Debajo del mapa, se muestra el número total de edificios seleccionados.

   

   Debajo del mapa, se muestra el número total de edificios seleccionados.

   

   Hay 643 edificios dentro de estas posibles áreas de inundación. Sin embargo, este número no indica la profundidad de la inundación de cada edificio. Los edificios afectados por las inundaciones más elevadas tienen más probabilidades de incurrir en más daños.

10. Guarde el proyecto.

Resumir la profundidad y los daños de la inundación

Ahora que sabe qué edificios están en riesgo de inundación, puede determinar la profundidad de la inundación y los posibles costes por daños de cada edificio.

1. En la cinta, en Búsqueda de comandos, escriba resumir dentro de. Elija Resumir dentro de (Herramientas de análisis).

   Esta herramienta superpone una capa de polígonos con otra capa para resumir las estadísticas de campos de atributos sobre las entidades que se intersecan dentro de los polígonos. Superpondrá los edificios con los polígonos de inundación y agregará la profundidad media de cada edificio a una nueva capa de edificios.

2. En Polígonos de entrada, elija Edificios de área de estudio.

   

3. En Entidades de resumen de entrada, elija polígonos_profundidad_inundaciones.

   

4. En Clase de entidad de salida, escriba Edificios_inundados.

   

   A continuación, definirá el parámetro que determina la estadística a calcular para cada edificio. Se calculará el promedio de gridcode, o profundidad de inundación, de cada edificio.

5. En Campos de resumen, en Campo, seleccione gridcode y, en Estadística, elija Valor medio.

   

6. Desactive Mantener todos los polígonos de entrada.

   Al desactivar esta opción solo los edificios seleccionados estarán en la capa de salida.

   

7. Haga clic en Ejecutar.

   La capa Edificios_inundados se agrega al mapa.

8. En el panel Contenido, desactive la capa Edificios de área de estudio.

   Solo están presentes los edificios que se seleccionaron originalmente.

9. Haga clic con el botón derecho en la capa Edificios_inundados y elija Tabla de atributos.

   

   Aparece la tabla de atributos de la capa. El campo Mean gridcode muestra la profundidad media de inundación de cada entidad de edificio en centímetros.

   

   Según la investigación (Stowa, 2019), el coste medio del daño se puede calcular a partir de la profundidad de inundación. Agregará otro campo a la tabla y ejecutará un cálculo para estimar este coste.

   Nota:

   La investigación documentada en Stowa, 2019 es un ejemplo de cálculos de daños por inundaciones. Deberá asegurarse de utilizar el modelo que mejor prediga los daños en sus propios proyectos.

10. En la cinta, en Búsqueda de comandos, escriba calcular campo. Elija Calcular campo (Herramientas de administración de datos).

    Esta herramienta puede agregar un campo y calcularlo a partir de una expresión al mismo tiempo.

11. En Tabla de entrada, elija Edificios_inundados.

    

12. En Nombre de campo (existente o nuevo), escriba CostesDaños.

    

    A continuación, elegirá el tipo de campo. El tipo de campo determina qué tipos de números o texto se permiten en el nuevo campo. El tipo de campo doble admite números con posiciones decimales.

13. En Tipo de campo, elija Doble (punto flotante de 64 bits).

    

    A continuación, elegirá el tipo de expresión, que determina el lenguaje de programación de la expresión. Usará Arcade, un lenguaje de programación específico de Esri que puede incorporar cálculos complejos.

14. En Tipo de expresión, elija Arcade.

    

    A continuación, creará la expresión. La expresión que desea crear es compleja porque es diferente en función de si la profundidad de la inundación de un edificio es mayor o menor que un centímetro. Si es mayor, utilizará un cálculo de costes de Stowa, 2019. Si es menor, calculará el daño como cero, porque la precisión del cálculo de Stowa, 2019 disminuye para los números pequeños de profundidad de inundación.

15. En Expresión, en Costes por daños=, copie y pegue el siguiente código:
    if ($feature.MEAN_gridcode > 1) {
         (0.298 * (Log(0.01 * $feature.MEAN_gridcode)) + 1.4502) * 271 * $feature.Shape_Area
    }
    else {
         0
    }

    

16. Haga clic en Ejecutar.

    El campo denominado CostesDaños se agrega al lado derecho de la tabla de atributos. Contiene el coste estimado de los daños por inundaciones en euros.

    

17. Cierre la tabla de atributos.

    

    Utilizará el atributo de costes por daños para simbolizar su capa Edificios_inundados de forma que los edificios con costes más altos aparezcan de forma diferente que los edificios con costes más bajos.

18. En la cinta, en la pestaña Mapa, en el grupo Selección, haga clic en Borrar.

    

    Todas las entidades seleccionadas ya no están seleccionadas.

19. En el panel Contenido, haga clic con el botón derecho en la capa Edificios_inundados y elija Simbología.

    

    Aparece el panel Simbología.

20. En Simbología principal, elija Colores graduados.

    

21. En Campo, elija CostesDaños.

    

22. En Esquema de color, active Mostrar nombres y Mostrar todo. Elija Amarillo a rojo.

    

    Las entidades de los edificios del mapa reflejan el coste estimado de los daños durante una inundación. El rojo corresponde a costes más altos y el amarillo corresponde a costes más bajos.

23. En el panel Contenido, quite polígonos_profundidad_inundaciones.

    El mapa muestra los edificios susceptibles a daños con la elevación actual.

    

    Ahora que ha visualizado la situación actual, calculará los posibles daños durante un año futuro.

Calcular posibles daños en 2050

A continuación, analizará los posibles daños en función de la elevación proyectada en 2050. Los pasos para este análisis son similares a los pasos que ha seguido para analizar la elevación actual. Sin embargo, no ejecutará todas las herramientas de una en una. En su lugar, utilizará un modelo que automatizará el análisis y le ahorrará tiempo.

Es habitual que los usuarios de SIG realicen los mismos análisis repetidamente, pero solo cambien una o dos variables cada vez. ModelBuilder ejecuta una serie de herramientas en un proceso completo. Se proporciona un modelo de los pasos que acaba de completar con el proyecto que ha descargado. Primero, se asegurará de que las capas de entrada y el mapa estén listos para un segundo análisis.

1. En el panel Contenido, desactive las capas Edificios_inundados y profundidad_inundaciones. Active la capa Edificios de área de estudio.

   A continuación, abrirá el modelo. El modelo se guarda en la caja de herramientas predeterminada de su proyecto.

2. En la cinta, en la pestaña Vista, en el grupo Ventanas, haga clic en el botón Panel Catálogo.

   

   Aparece el panel Catálogo.

3. Expanda Cajas de herramientas. Expanda Model how land subsidence affects flooding.tbx.

   

4. Haga clic con el botón derecho en Flood Model y haga clic en Editar.

   

   El modelo se abre en su propia vista.

   Los modelos conectan herramientas, entradas de datos y salidas de datos en una serie. En el modelo, los óvalos azules son capas de entrada, los cuadros amarillos son herramientas y los óvalos verdes son capas de salida. Este modelo se clasifica en cinco secciones y utiliza las herramientas que ya utilizó al analizar el dataset de elevación actual. Confirmará que todas las entradas son correctas para que el modelo se ejecute correctamente.

   Nota:

   Si no puede ver todo el modelo, puede ajustar la vista de modelo. En la cinta, en la pestaña ModelBuilder, en el grupo Ver, haga clic en Ajustar a ventana.

5. En el modelo, en el grupo DEM de entrada, haga doble clic en el elemento Ráster de elevación de 2050.

   

   Observe que Elevación 2050 (cm) ya está configurado como Ráster de elevación de 2050.

   

6. Haga clic en Aceptar.
7. En el grupo Seleccionar edificios de áreas inundadas, haga doble clic en el elemento Edificios de área de estudio.

   

   La capa Edificios de área de estudio ya está establecida como capa de edificios en el modelo.

   

8. Haga clic en Aceptar.

   A continuación, explorará el cálculo de ráster que se utilizará para las proyecciones de inundaciones.

9. En el grupo Cálculos de profundidad de inundaciones, haga doble clic en el elemento Calculadora ráster.

   

   Ya se han completado los parámetros de la herramienta.

   

   En la expresión, la capa flooded_area_2050 está rodeada por símbolos de porcentaje (%). Estos símbolos indican que la capa no existe, pero existirá en el momento en que se ejecute la herramienta porque una herramienta anterior del modelo la creó.

10. Haga clic en Aceptar.

    El modelo está listo para ejecutarse.

11. En la cinta, en la pestaña ModelBuilder, en el grupo Ejecutar, haga clic en Ejecutar.

    

    Cuando se ejecuta una herramienta del modelo, los elementos amarillos se vuelven rojos de uno en uno. Cuando la herramienta finaliza, aparece una sombra gris detrás de las herramientas y círculos verdes de datasets de salida. Puede rastrear el progreso del modelo viendo cómo cambian estos símbolos.

    

    El modelo puede tardar varios minutos en completarse. Cuando se completa, la ventana Flood Model indica Hecho.

    

12. Cierre la ventana Modelo de inundación y haga clic en Sí para guardar los cambios.

    Las salidas del modelo se agregan al mapa y al panel Contenido.

    

    Se ha agregado un grupo de ModelBuilder al mapa con dos capas: Edificios_inundados (2):Edificios_inundados_2050 y profundidad_inundaciones_2050:profundidad_inundaciones_2050.

    Cambiará el nombre de estas capas para utilizar nombres simplificados.

13. En el panel Contenido, cambie los nombres de las siguientes capas:

    • Cambie el nombre de Edificios_inundados (3):Edificios_inundados_2050 a Edificios inundados en 2050.
    • Cambie el nombre de profundidad_inundaciones_2050:profundidad_inundaciones_2050 a Profundidad de las inundaciones en 2050.
    • Cambie el nombre de Edificios_inundados a Edificios inundados.
    • Cambie el nombre de profundidad_inundaciones a Profundidad de las inundaciones.

14. Desactive Máscara de área de estudio, Edificios de área de estudio y Edificios inundados en 2050.
15. Haga clic con el botón derecho en el grupo ModelBuilder y haga clic en Desagrupar.

    

    Las dos capas de ModelBuilder ya no están agrupadas.

16. Borre la selección y guarde el proyecto.

Ha determinado las áreas que se inundarán, así como el coste estimado de los daños, en la actualidad y después del hundimiento del suelo predicho en 2050. También utilizó un modelo para repetir el proceso de análisis. A continuación, comparará los resultados para ver el impacto del hundimiento del suelo en los edificios y las propiedades.

Comparar escenarios de inundaciones

Para comprender el potencial de los daños, comparará su dataset correspondiente al año actual con su dataset de 2050. Examinará los cambios en la extensión de inundaciones y daños.

Comparar profundidades de inundaciones

En primer lugar, verá cómo cambia la extensión de las inundaciones de la actualidad y 2050.

1. En el panel Contenido, mueva la capa Profundidad de las inundaciones justo debajo de Profundidad de las inundaciones en 2050.
2. En Profundidad de las inundaciones en 2050, haga clic con el botón derecho en el símbolo y haga clic en el menú desplegable Esquema de color continuo. Elija Batimetría n.º 3 e invierta el esquema de color.

   La capa de la profundidad de las inundaciones de 2050 utiliza la misma rampa de color que la capa para la profundidad de las inundaciones de la actualidad, pero tienen distintos rangos de valores de profundidad de inundaciones. Cambiará la simbología de profundidad de las inundaciones de la actualidad para que coincida con la simbología de la proyección de 2050.

3. Active la capa Profundidad de las inundaciones. Haga clic con el botón derecho en la capa y elija Simbología.
4. En el panel Simbología, haga clic en el botón Opciones y seleccione Importar desde capa.

   

   En el panel Geoprocesamiento, se abre la herramienta Aplicar simbología de capa.

5. Defina Capa de simbología como Profundidad de las inundaciones en 2050.

   

6. Haga clic en Ejecutar.

   Las capas Profundidad de las inundaciones y Profundidad de las inundaciones en 2050 tienen la misma simbología para la comparación.

   

   Para comparar las capas, utilizará la herramienta Swipe. Esta herramienta le permite deslizar el mapa para ocultar una capa y revelar la capa que hay debajo.

7. En el panel Contenido, haga clic en la capa Profundidad de las inundaciones en 2050 para seleccionarla.
8. En la cinta, en la pestaña Capa ráster, en el grupo Comparar, haga clic en Swipe.

   

9. En el mapa, arrastre para mostrar la capa Profundidad de las inundaciones debajo de la capa Profundidad de las inundaciones en 2050.

   

   Nota:

   En función de dónde coloque el puntero en la pantalla, puede deslizar verticalmente u horizontalmente.

   La capa Profundidad de las inundaciones en 2050 tiene azules más oscuros, lo que indica que el agua está a más profundidad debido a los cálculos de ráster del hundimiento que realizó anteriormente. En 2050 se inundaría una parte más grande del área de estudio que en la actualidad.

10. En el panel Contenido, desactive las capas Profundidad de las inundaciones en 2050 y Profundidad de las inundaciones.
11. En la cinta, en la pestaña Mapa, haga clic en la herramienta Explorar para desactivar el deslizamiento rápido.

Comparar los daños estimados por inundaciones

Ahora que ha evaluado las áreas que se inundarían y sus profundidades, explorará los posibles daños provocados en los edificios. De forma similar a las profundidades de inundaciones, comparará los daños por inundación con la herramienta Swipe. En primer lugar, cambiará la simbología de la capa Edificios inundados en 2050 para que coincida con la capa Edificios inundados para conseguir una comparación más precisa.

1. En el panel Contenido, mueva la capa Edificios inundados debajo de Edificios inundados en 2050.

   

2. Compruebe que las capas Edificios inundados y Edificios inundados 2050 están activadas.
3. Haga clic en la capa Edificios inundados en 2050 para seleccionarla.
4. En la cinta, en la pestaña Capa de entidades del grupo Dibujo, haga clic en Importar.

   

   Aparece la ventana Importar simbología.

5. En Capa de simbología, seleccione Edificios inundados.

   

6. Haga clic en Aceptar.

   Ambas capas que representan daños estimados por inundaciones utilizan los mismos esquemas de color y rangos de valores.

   

7. Utilice la herramienta Swipe para comparar los daños estimados entre las posibles inundaciones en la actualidad y en 2050.

   

   Hay más edificios de colores más oscuros en la capa Edificios inundados en 2050 que el dataset que representa la inundación de la actualidad. También hay muchos más edificios que se inundarán en 2050, especialmente en las partes central y oriental del área de estudio. La mayoría de estas estructuras son edificios más pequeños en los que se producirían menos daños.

   Por último, calculará y comparará el coste total de los daños entre hoy y 2050.

8. En el panel Contenido, haga clic con el botón derecho en la capa Edificios inundados y elija Tabla de atributos.
9. Haga clic con el botón derecho en el encabezado del campo Costes por daños y elija Visualizar estadísticas.

   

   Aparecen el panel Propiedades de gráfico y el gráfico Distribution of Damage Costs. El panel Propiedades de gráfico muestra el daño medio (promedio) por edificio y la suma de todos los daños.

   

   Ha estimado el coste total de los daños en más de 318 millones de euros, con un coste medio de 495.000 euros por edificio.

10. Cierre la tabla de atributos y el gráfico.
11. En el panel Contenido, haga clic con el botón derecho en Edificios inundados en 2050 y elija Tabla de atributos.

    La tabla de atributos muestra que hay 3860 entidades que sufrirían daños por inundación. Se trata de 3217 edificios adicionales que sufrirían daños en las próximas décadas.

12. Haga clic con el botón derecho en el encabezado del campo Costes por daños y haga clic en Visualizar estadísticas. Observe el panel Propiedades de gráfico.

    

    El total de daños estimados en 2050 es de 384 millones de euros. La cuantía media de daños por estructura es de 99.000 euros. Se dañarán más edificios, pero con un coste menor por estructura.

13. Cierre la tabla de atributos y el gráfico.
14. Guarde el proyecto.

Ha comparado visualmente la cuantía de daños en un mapa y, de forma cuantitativa, ejecutando estadísticas. En 2050, habrá un aumento en el número de estructuras que sufrirán daños debido a las inundaciones a causa del hundimiento. Aumenta la cuantía total de daños. Sin embargo, este aumento de estructuras parecen ser edificios más pequeños. Estos edificios más pequeños, con menos daños por edificio, reducen la cuantía media de daños por entidad.

En este tutorial, se le han proporcionado algunos datasets de elevación de un área cercana a Ámsterdam. Preparó los datos para el análisis de ráster y calculó un nuevo dataset de elevación para 2050. Con dos datasets de elevación, ha podido comparar el modo en que el mismo evento de inundación causaría más daños en el futuro debido al hundimiento del suelo. Observó estos cambios visualmente y a través del uso de estadísticas de resumen.

Encontrará más tutoriales en la galería de tutoriales.

Agradecimientos

• Fuente para los cálculos de daños: Stowa. (2019). Vergelijking van methodes van schatten schade wateroverlast, pilot Amsterdam West. Kruyt Grafisch Adviesbureau, STOWA 2019-25, ISBN: 978.90.5773.868.5, Vínculo: https://edepot.wur.nl/504994.
• Huellas de edificios proporcionadas por el BAG (Basisregistraties adressen en gebouwen).
• Rásteres de elevación proporcionados por el dataset del AHN (Actueel Hoogtebestand Nederland) 3.
• Ráster sobre el hundimiento del suelo proporcionado por Klimaateffectatlas.
• Imagen de la tarjeta del tutorial tomada de Pexels.