Los SIG en los modelos hidrol´ ogicos

No obstante, los SIG, desde su misma creaci´on, han marcado una pauta fundamental a seguir en cualquier disciplina relacionada con el manejo de informaci´on espacial — la hidrolog´ıa entre ellas —, por lo que su papel en la evoluci´on de la parte de la hidrolog´ıa que aqu´ı se estudia es, sin duda alguna, de vital importancia. La manera en que las aplicaciones m´as actuales se acercan a esa pauta y se hacen participes de los conceptos SIG dentro de sus propias caracter´ısticas, define formas diversas de entender la relaci´on entre la cartograf´ıa digital, el an´alisis hidrol´ogico y la utilizaci´on de m´etodos computacionales, pudiendo en base a ello realizarse una divisi´on b´asica de dichas aplicaciones como la presentada a continuaci´on. Modelos con fuerte componente SIG

A falta de una denominaci´on m´as adecuada, se engloban bajo este nombre aquellas apli- caciones que, tomando una notable influencia de los fundamentos y modo de utilizaci´on de aplicaciones SIG gen´ericas, presentan las capacidades propias de ´estas de modo integrado. La presencia de capacidades SIG no debe ser necesariamente abundante, pudiendo limitarse a las funciones estrictamente necesarias para el buen funcionamiento del modelo, pero la inclusi´on de una aplicaci´on en este grupo se basa en que el modelo que se implementa en la misma se haya concebido teniendo en cuenta dichas capacidades SIG, pudiendo operarse exclusiva- mente — o al menos con caracter proritario — cuando se dispone de los resultados obtenidos mediante ´estas.

El an´alisis de la informaci´on espacial se convierte as´ı en un elemento integrante del modelo, estando los algoritmos de dicho an´alisis al mismo nivel que los propiamente implicados en la obtenci´on de par´ametros hidrol´ogicos.

Una vez la representaci´on digital de la informaci´on ha cobrado cierta importancia y se demuestra como de verdadera relevancia de cara a la mejora de los modelos existentes en la totalidad de campos relacionados con el an´alisis del medio — lo cual sucede alrededor de la d´ecada de los 80 —, el desarrollo de nuevas formulaciones se adscribe en t´erminos generales a esta filosof´ıa, aunque no de forma absoluta e inmediata.

Un modelo pionero en este grupo, y que ser´a un referente constante a lo largo de este texto, es el conocido TOPMODEL (Beven y Kirkby, 1979) que, pese a ser modelizado sin tener en cuenta las capacidades propias de los SIG, se basa fuertemente en la topograf´ıa y propicia una integraci´on muy cercana con el an´alisis de dicha topograf´ıa a partir de MDTs.

En 1983 aparece un modelo de gran importancia, tanto en lo referente a su uso directo como desde el punto de vista del desarrollo de nuevos modelos, pues constituye un referente

de notable peso en este sentido. Desarrollado en el Instituto Dan´es de Hidrolog´ıa, el modelo MIKE–SHE podemos decir que, por su potencia, complejidad y, en resumen, capacidades generales, es un equivalente con base SIG de modelos del tipo HSPF, donde una gran parte de los elementos del ciclo hidrol´ogico puede modelizarse con detalle.

Tambi´en son de destacar los modelos IHDM (Institute of Hydrology Distributed Model ) (Beven et al ), WATFLOOD (Kouwen et al, 1988) y Hydrotel (Fortin et al, 1995) , por hacerse part´ıcipes de esta filosof´ıa anteriormente descrita, entre otros. Este ´ultimo modelo se ha desarrollado, seg´un su propios autores, con la idea de sacar el m´aximo provecho a la informaci´on espacial proveniente de la teledetecci´on y de los SIGs, con lo que se demuestra como un fuerte representante de esta concepci´on de modelos ampliamente basados en SIG.

Otros modelos de esta ´ındole, muchos de ellos de aplicaci´on local o con notables simplifica- ciones, van surgiendo progresivamente a partir de mitad de los a˜nos 80 como parte de proyectos particulares, pudiendo nombrarse los modelos Xinanjiang (Zhao et al, 1980) y OWLS (Chen, 1996) como dos ejemplos t´ıpicos de los modelos surgidos desde entonces hasta la actualidad. Aplicaciones con componentes SIG

Por otra parte, ciertos modelos ya existentes siguen desarroll´andose ya con el apoyo en algunos Sistemas de Informaci´on Geogr´afica comunes, con variable dependencia con respecto el an´alisis del terreno llevado a cabo en dichos SIGs. En general, y dada la gran cantidad de datos que habitualmente se requieren para alimentar los modelos hidrol´ogicos, se desarrollan elementos integrados dentro de un SIG que permiten facilitar la obtenci´on y mejorar el manejo de dicha cantidad de datos. M´as importante a´un, algunos de estos componentes SIG dan lugar a nuevas posibilidades — muchas de ellas derivadas de la gran potencia que reside en los MDTs como representaciones del relieve —, abriendo el camino hacia la modificaci´on de los modelos con los que se relacionan y la incorporaci´on en ´estos de nuevas capacidades m´as ´ıntimamente relacionadas con la informacion espacial disponible.

Un ejemplo cl´asico de esta circunstancia lo encontramos en los desarrollos llevados a cabo por el HEC para la mejora de sus modelos HEC–RAS y HEC–HMS . Como parte de este esfuerzo, surgen las aplicaciones HEC–GeoRAS y HEC-GeoHMS, las cuales, trabajando sobre el popular SIG ArcView, permiten el c´alculo automatizado de buena parte de los par´ametros que son necesarios para la operaci´on de los modelos implementados en HEC–RAS y HEC– HMS respectivamente. No obstante, no a˜naden ningun elemento adicional al modelo, aunque permiten que ´este sea utilizado con una precisi´on mayor y trabajando con una resoluci´on espacial mucho m´as elevada que la que podr´ıa obtenerse mediante la medida e introducci´on manual de los datos.

Una aplicaci´on de notable peso en la actualidad es la denominada Watershed Modelling System (WMS), la cual se presenta como una herramienta con capacidades SIG y dotada de un intuitivo entorno gr´afico, mediante la cual pueden calcularse gran parte de los par´ametros requeridos para la modelizaci´on hidrol´ogica — no tan s´olo los derivados del MDT, sino otros de distinta naturaleza tales como factores de escorrent´ıa a partir de cartograf´ıa tem´atica, por ejemplo —. Una vez dichos par´ametros han sido calculados, el programa es tambi´en una interfaz para los modelos m´as conocidos y de distintas naturalezas (HSPF, HEC–HMS y HEC– RAS, entre muchos otros), con lo que desde el propio WMS puede llamarse a ´estos y obtener as´ı los resultados hidrol´ogicos buscados. La diferencia con HEC–GeoRAS y HEC-GeoHMS reside, adem´as de en la mayor versatilidad del programa, en el hecho de que no depende de ning´un SIG como tal, sino que implementa ´el mismo aquellas capacidades de tipo SIG que resultan necesarias para el estudio hidrol´ogico.

Desde otro punto de vista, Maidment et al (2001) desarrollan sobre el SIG ArcView un sistema denominado ArcHydro que pretende establecerse como estructura ´optima para el

almacenamiento y aprovechamiento de toda la informaci´on empleada tanto en la modelizaci´on hidr´aulica como en la hidrol´ogica, y siempre sobre una base SIG importante. Lejos de constituir un modelo como tal, se trata de una estructura conceptual encaminada al establecimiento de una serie de ideas acerca de c´omo debe llevarse a cabo el manejo de informaci´on de inter´es hidrol´ogico dentro de un Sistema de Informaci´on Geogr´afica.

Todas estas aplicaciones y componentes son, no obstante, relativamente novedosas, ha- bi´endose comenzado el desarrollo de las mismas en los a˜nos 90, pese a lo cual han alcanzado ya en la actualidad una cierta madurez. Paralelamente a estas aplicaciones mas importantes, se han desarrollado elementos que permiten conectar una gran variedad de modelos m´as anti- guos o bien de reciente desarrollo, con los Sistemas de Informaci´on Geogr´afica m´as populares. En particular, el SIG ArcView y los SIGs de libre distribuci´on GRASS y PCRaster disponen de una gran cantidad de trabajo desarrollado en torno a ellos en relaci´on con la modelizaci´on hidrol´ogica. El modelo CASC2D (Ogden, 1997), por ejemplo, es un representante claro de este tipo, estando incorporado sobre GRASS, pero al mismo tiempo existiendo una interfaz dentro de WMS para la preparaci´on de los datos necesarios para su ejecuci´on, con lo que se ve que un modelo dado puede acogerse a varios enfoques, permiti´endose su aplicaci´on de modos distintos seg´un resulte conveniente.

1.3.2. Ventajas de la incorporaci´on de los SIG en la modelizaci´on hidrol´ogi-