Cálculo del Indice Topográfico de Humedad TWI

El Indice Topográfico de Humedad (ITH, TWI o CTI) permite identificar los potenciales lugares donde se concentra la humedad o las zonas de acumulación de agua. La obtención de este indicador está basada en el análisis morfológico del territorio pudiendo ser utilizado para la elaboración de inventarios de potenciales zonas húmedas o identificar los límites de las láminas de una masa de agua ya existente.

Cálculo del Indice Topográfico de Humedad TWI

El cálculo del Indice Topográfico de Humedad se basa en una secuencia de análisis de Modelos Digitales de Terreno y su morfología para identificar las zonas de mayor potencial de acumulación de humedad. El resultado será un grupo de zonas territoriales de gran potencial de recepción de agua pudiendo delimitarlas como zonas potenciales de surgencia de humedales y combinarlo con otras técnicas analíticas como análisis multiespectrales, análisis de avenidas o estudios de suelos.

Para poder localizar las potenciales zonas húmedas y calcular el Índice Topográfico de Humedad deberemos de contar con un Modelo Digital de Elevación o DEM inicial. El cálculo del TWI parte del análisis de direcciones de flujo, pendientes y una corrección del DEM, tanto en términos de resolución como de llenado de sumideros.

Partiendo del DEM inicial dberemos hacer una primera corrección del modelo mediante el llenado de sumideros, es decir un relleno de píxel que actúen como “agujeros”. Si existen imperfecciones de asignación de valores de altitud en el DEM inicial, esta opción rellenará los píxels sumideros igualando los valores de altitud al pixel más próximo para disponer de un DEM inicial corregido. Fill sinks será la opción que podremos trabajar para este llenado de sumideros desde herramientas como ArcGIS o QGIS. Herramientas como gvSIG nos permitirán la corrección de sumideros desde la opción de Eliminar depresiones en Sextante.

Con el MDE corregido llevaremos a cabo la obtención del mapa de direcciones de flujo que nos ayudará a conocer la dirección que tomarían las potenciales masas de agua superficial a lo largo de la superficie del territorio. El convencional mapa de colores asociado a sus direcciones de flujo respecto a los puntos cardinales ilustrará nuestro mapa.

Cálculo del Indice Topográfico de Humedad TWI - direccion de flujo de agua

El siguiente paso será obtener las zonas de acumulación de agua. Lugares que habitualmente responden a zonas de vaguadas o valles acentuados. Herramientas como Arc Hydro Tools o las convencionales herramientas ráster de Flow Accumulation nos permitirán construir nuestro capa temática con el tradicional aspecto de filas hileras donde se acumula el agua.

Indice Topográfico de Humedad TWI - cálculo del flujo de acumulación de agua

Un tercer mapa de pendientes será necesario para disponer de los datos de cálculo del Índice Topográfico de Humedad. En este caso, la tradicional herramienta Slope permitirá realizar este cálculo a través de mapas medidos en grados. En este caso hemos de considerar la pendiente medida en radianes por lo que será necesario realizar una transformación con ayuda de las herramientas basadas en calculadora ráster.

SR= ([SLOPE]*1.570796)/90

Cálculo del Indice Topográfico de Humedad TWI - cálculo de la pendiente tangencial

Tras la obtención del mapa de pendientes podremos comenzar a trabajar las capas mediante análisis más particulares. En primer lugar deberemos calcular la tangente de la pendiente pudiendo continuar con la calculadora ráster. Podemos incorporar la siguiente expresión (para obtener los valores tangenciales.

ST = Con([SR]>0, Tan([SR]),0.001)

Un segundo paso estará basado en el cálculo de la superficie de contribución de aguas arriba (Upstream contributing area). Podremos obtener este nuevo mapa a través de una sencilla ecuación:

UCA = ([ACUMULACION] + 1) * TAMAÑO PIXEL

Finalmente disponemos de todos nuestros datos para poder aplicar la ecuación para el cálculo del Indice Topográfico de Humedad TWI a través de la siguiente expresión:

TWI = Ln([UCA])/([ST])

Nuestro mapa identificará las zonas actualmente ocupadas por masas de agua mostrándonos los potenciales límites de la lámina de agua.

Indice Topográfico de Humedad TWI para inventario de humedales

Junto a las masas de agua activas encontraremos las potenciales zonas capaces de quedar inundadas y recepcionar agua hasta un límite territorial máximo.

Indice Topográfico de Humedad ITH para inventario de humedales

Adicionalmente encontraremos zonas que, sin responder a ecosistemas húmedos, presentan características que las hacen susceptibles de ser potencialmente inundadas. Por ejemplo, canteras o minas a cielo abierto.

Indice Topográfico de Humedad TWI ITH para inventario de humedales

Otros indicadores adicionales al Indice Topográfico de Humedad que pueden ayudarte a analizar la superficie del territorio y su vinculación con recursos hidrológicos los puedes curiosear en: