Creación de Cercas y Cortinas con Geostatistics

RichieCarmichael

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Las cercas paralelas generadas en las direcciones X e Y por dos ejecuciones separadas de la herramienta Parallel Fences.<\/P><\/DIV>

Nota:  La caja de herramientas 3D Fences fue actualizada el 28 de febrero de 2017.<\/EM><\/STRONG>  <\/EM>

Este artículo presenta y discute una caja de herramientas de geoprocesamiento que puede realizar geostatistics en cortes verticales de nubes de puntos tridimensionales.Haga clic

aquí<\/A> para descargar la caja de herramientas.<\/STRONG>

Durante años, los usuarios de ArcGIS y su extensión Geostatistical Analyst han podido realizar interpolación geostatística sofisticada de muestras de datos en dos dimensiones. Con eso, la creación de mapas continuos de cualquier fenómeno medido solo en ubicaciones seleccionadas era factible. Con la creciente popularidad del análisis en 3D y la disponibilidad de datos 3D, la necesidad de una opción para realizar geostatistics en datos 3D está en demanda. Los estudios de secciones transversales atmosféricas, perfiles geológicos y transectos batimétricos se convirtieron en una parte integral del SIG. En cada uno de estos tres elementos clásicos (aire, tierra y agua), podemos medir fenómenos naturales, como el gradiente de temperatura del aire, el contenido de un mineral a varias profundidades de los estratos geológicos o la salinidad del océano a lo largo de líneas transecto verticales adyacentes.

En SIG analizamos no solo los fenómenos naturales, sino también aquellos creados por el hombre. También se miden los impactos humanos en el aire, la tierra y el agua. Entre esas contribuciones humanas al medio ambiente que podrían analizarse en 3D están las plumas de contaminación del aire y los derrames de petróleo. Estos últimos pueden migrar hacia abajo en el suelo y ser movidos por la deriva del agua subterránea, o migrar desde el fondo del océano hasta su superficie mientras a veces son arrastrados por corrientes oceánicas. Tener una visión sobre tales ocurrencias puede aumentar enormemente nuestra comprensión del fenómeno. Esta fue la motivación para crear la caja de herramientas 3DFences<\/STRONG>.

Un slice<\/STRONG> es un subconjunto vertical de los datos 3D análogo a una rebanada de pan de un pan entero. Aunque típicamente estrecho en una dimensión, sigue siendo un objeto 3D. Una fence<\/STRONG> es una representación 2D de un slice de datos 3D. Todos los puntos que pertenecen a un slice son proyectados o presionados sobre un plano 2D. El término diagrama fence, o fence, se usa en geología para ilustrar una sección transversal de estratos geológicos generada a partir de una interpolación de datos provenientes de una matriz lineal de perforaciones verticales. El equivalente a una fence en las ciencias atmosféricas suele denominarse curtain<\/STRONG>.<\/A>

Vista superior de un slice de puntos mostrados en púrpura, y la fence resultante presentada como una línea coloreada en el centro de los puntos ingresados.<\/P><\/DIV>

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Vista lateral del slice con puntos ubicados a un lado de la fence resultante. Los puntos son mediciones de petróleo en agua marina después de un derrame.<\/P><\/DIV>

Para ser explícitos, las herramientas en la caja 3D Fences<\/STRONG> no realizan interpolación en 3D. El enfoque ofrecido por la caja 3DFences<\/STRONG> no implementa análisis geostatístico directamente sobre los slices verticales de los datos tridimensionales. En cambio, las herramientas transforman un slice del dato tridimensional, con sus componentes X, Y, Z y la medida del fenómeno rotándolo por 90b0 hacia un plano horizontal bidimensional. El método geostatístico

Empirical Bayesian Kriging<\/A> (EBK) se realiza sobre estos puntos produciendo ya sea la superficie geostatística de Predicción, que es un mapa continuo de concentración o intensidad, o un mapa del Error Estándar de Predicción, que puede explicarse como un mapa del grado de confianza en el mapa Predicción para cada ubicación. La salida resultante se convierte a un conjunto puntual donde los puntos representan el valor interpolado en el centro celdas rasterizadas. Luego los puntos se colocan nuevamente en el espacio original como una matriz regular que asemeja una fence. La fence se posiciona en el centro de los puntos seleccionados del slice inicial cuando se muestra en ArcScene o ArcGIS Pro. El raster se convierte a conjunto puntual porque ArcGIS actualmente no soporta mostrar datos raster como plano vertical y las opciones simbólicas puntuales ofrecen mayor flexibilidad para mostrar resultados.

Cualquiera herramienta estándar ArcGIS o herramienta geostatística para interpolación puntual podría haberse implementado en estas herramientas. Para el prototipo elegimos el método geostatístico Empirical Bayesian Kriging (EBK) conocido por sus mejores parámetros predeterminados y predicciones precisas.<\/A>

La caja 3DFences<\/STRONG> consta de tres herramientas separadas para soportar diferentes métodos para generar fences. La herramienta Parallel Fences<\/STRONG> puede generar conjuntos paralelos relacionados con longitudes, latitudes o profundidades. En otras palabras, los conjuntos paralelos generados se extienden desde N a S, W a E o a través de la dimensión Z. El número de estas fences por conjunto lo determina el usuario. Todas las herramientas soportan selección para crear fences desde subconjuntos puntuales.<\/>\n

Una fence creada siguiendo una forma "S" digitalizada.<\/>\n<\/>\n

La herramienta Interactive Fences<\/> puede generar fences basadas en líneas digitalizadas sobre el mapa. El usuario establece la distancia buffer desde la línea digitalizada. Todos los puntos dentro del buffer serán usados para análisis geostatístico. El usuario puede digitalizar múltiples líneas e incluso líneas auto-intersectantes con muchos vértices. La tercera herramienta llamada Feature based Fences<\/> crea fences basadas en características existentes dentro una característica polilínea. En este caso la forma fence está determinada por las características existentes y se extiende a través dimensión Z puntos seleccionados. Por ejemplo podría aplicarse para investigar fugas sobre un oleoducto ubicado en el fondo marino.

Todas las herramientas contienen opciones que permiten al usuario determinar número mínimo muestras y tamaño fence requerido para generar superficie geostatística razonable. Las herramientas también son conscientes del tiempo. Si los datos contienen campo fecha-hora y opción está habilitada, se generará fence para cada intervalo temporal si muestras cumplen requisitos mínimos establecidos por usuario para ese intervalo y ubicación. Las fences resultantes representando ventanas temporales consecutivas están posicionadas mismas ubicaciones. Por tanto para mejor análisis visual deberían mostrarse como animaciones temporales.

Ejemplo curtain atmosférico creado con datos backscatter adquiridos por NASA desde su satélite Calipso orbitando a32 km sobre superficie terrestre.

Aportado por Bob G.y < /EM >Witold F.< /EM >