Single-input, multiple-output iterative algorithm for the volume, area, elevation, and shape calculation using 3D topobathymetric models



Título del documento: Single-input, multiple-output iterative algorithm for the volume, area, elevation, and shape calculation using 3D topobathymetric models
Revista: Investigaciones geográficas - Instituto de Geografía. UNAM
Base de datos: PERIÓDICA
Número de sistema: 000446483
ISSN: 0188-4611
Autores: 1
2
2
1
3
Instituciones: 1Universidad Autónoma de Ciudad Juárez, Ciudad Cuauhtémoc, Chihuahua. México
2New Mexico State University, Las Cruces, Nuevo México. Estados Unidos de América
3New Mexico State University, Department of Geography, Las Cruces, Nuevo México. Estados Unidos de América
Año:
Periodo: Dic
Número: 103
País: México
Idioma: Inglés
Tipo de documento: Artículo
Enfoque: Analítico, descriptivo
Resumen en español La mayoría de los métodos para estimar los valores morfométricos de cuerpos de agua utilizan ecuaciones derivadas de curvas hipsográficas o de modelos digitales del terreno (DTM) que relacionan la profundidad, el volumen (V) y el área (A), y así modelan la incertidumbre inherente a la compleja morfología acuática. Este trabajo prueba el desempeño (precisión y tiempo de procesamiento) de un algoritmo para calcular los parámetros morfométricos de un lago que utiliza batimetría y topografía del área circundante al cuerpo de agua. La proyección de la altura de la superficie del agua (H) en cada pixel DTM genera una columna de agua con atributos intrínsecos como volumen y superficie. El proceso se replica entre todas las células y estima el área total y el volumen del cuerpo de agua. Si V o A son los datos de entrada, se utiliza un algoritmo que itera los valores de altura para generar los nuevos datos, que se comparan con el valor introducido que funciona como referencia. Si la diferencia entre el valor de referencia y el valor calculado es menor que un umbral de error, la iteración se detiene y se calculan las profundidades máxima y media. Se crean el ráster y el shape que representan el cuerpo de agua. La comparación cruzada de H-V-A mostró que hay un error entre 0.0034% y 0.000039% cuando cualquiera de los parámetros se usa como datos de entrada. Las pruebas de rendimiento determinaron que las dimensiones de los pixeles son directamente proporcionales al tiempo de procesamiento de cada iteración. Los resultados de la implementación de este algoritmo fueron satisfactorios ya que, para el DTM del lago Bustillos, Chihuahua, México, la simulación tomó menos de 17 segundos en un máximo de 22 iteraciones
Resumen en inglés Most methods for estimating the morphometric values of water bodies use equations derived from hypsographic curves or digital terrain models (DTMs) that relate depth, volume (V), and area (A), and that model the uncertainty inherent in the complex underwater morphology. This work tests the performance (precision and processing time) of an algorithm to calculate morphometric parameters of a lake that uses bathymetry and topography of the surrounding water body area. The projection of the water surface height (H) on each DTM pixel generates a water column with intrinsic attributes such as volume and area. The process is replicated among all cells and estimates the total area and volume of the water body. If the V or A is the input data, an algorithm that iterates height values is used to generate the new data, which is compared to the entered value that functions as a reference. If the difference between the reference value and the calculated value is less than an error threshold, the iteration stops, and the maximum and average depths are calculated. The raster and the shape that represent the body of water are created. The crosscomparison of H-V-A showed that there is an error between 0.0034% and 0.000039% when any of the parameters are used as input data. Performance tests determined that pixel dimensions are directly proportional to the processing time for each iteration. The results of the implementation of this algorithm were satisfactory since, for the DTM of Bustillos Lake, Chihuahua, Mexico, the simulation took less than 17 seconds in at most 22 iterations
Disciplinas: Geografía
Palabras clave: Geografía física,
Algoritmo iterativo,
Batimetría,
Planicies aluviales,
Chihuahua,
México
Keyword: Physical geography,
Floodplains,
Iterative algorithm,
Bathymetry,
Chihuahua,
Mexico
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