El índice de humedad topográfica se puede expresar como
Ln(a/tanB) based on the idea of Beven and Kirkby (1979)
dónde
a is the specific catchment area (a=A/L, catchment area (A)divided by contour length(L))
y
tanB is the slope
La idea básica aquí es simple, pero como existen múltiples formas de calcular tanto a como tanB, los resultados de un TWI pueden variar ampliamente (Qin et al. 2011).
La acumulación de flujo y el área de captación se pueden calcular, por ejemplo, mediante:
D8 (O'Callaghan, J.F. / Mark, D.M. (1984))
D-infinity (Tarboton, D.G. (1997)
Triangular Multiple flow direction (Seibert, J. / McGlynn, B. (2007)
algoritmos, y hay muchos otros algoritmos disponibles también.
La pendiente generalmente se calcula como la pendiente local alrededor del píxel (Sorensen et al. 2005). La pendiente local también se puede calcular como pendiente mínima, media y máxima alrededor del píxel. Otra forma de calcular la pendiente es presentada por Hjerdt et al. 2004 donde la pendiente se calcula a un punto d metros por debajo del centro de la celda.
La pendiente es una herramienta básica en la mayoría de los softwares SIG, sin embargo, el cálculo puede diferir. Aquí hay algunos ejemplos: ESRI: http://webhelp.esri.com/arcgisdesktop/9.2/index.cfm?TopicName=Calculating_slope SAGA: http://sourceforge.net/apps/trac/saga-gis/wiki/Paper% 20 Análisis% 20-% 20 Morfometría% 20 módulo% 20 biblioteca
Como puede ver, hay muchas opciones disponibles para calcular tanto a como tanB. Entonces, la pregunta es, en la práctica, ¿cuál es la forma correcta (mejor) de calcular TWI usando diferentes algoritmos? ¿O hay alguna?
Personalmente, me gusta trabajar en SAGA, principalmente porque hay una gran selección de herramientas de hidrología de código abierto.
PD: Tengo dificultades para averiguar exactamente cómo se calcula la pendiente de captación en Saga GIS, y qué significa exactamente aquí. (Análisis del terreno -hidrología: área de captación paralela).
EDITADO: Respondido por Volker Wichmann de los foros de SAGA: "La cuadrícula de salida de la pendiente de captación del módulo Área de captación (paralela) se calcula de la siguiente manera: para cada celda, la pendiente local se calcula utilizando el enfoque de Zevenbergen y Thorne. Estos valores de pendiente son pendiente descendente acumulada. Finalmente, para cada celda los valores de pendiente acumulados se dividen por el área de captación derivada de la celda. La unidad de la cuadrícula son radianes ".
"El módulo del Índice de Humedad Topográfica (TWI) requiere una cuadrícula de pendiente normal como entrada".
Referencias
Beven y Kirkby 1979. Un modelo de área de contribución variable basado físicamente de hidrología de cuenca. Boletín de Ciencias Hidrológicas, 24, pp. 43–69.
Hjerdt y col. 2004. Un nuevo índice topográfico para cuantificar los controles de pendiente descendente en el drenaje local. Water Resources Research , 40, W05602, doi: 10.1029 / 2004WR003130.
O'Callaghan, JF y Mark, DM 1984. La extracción de redes de drenaje a partir de datos digitales de elevación. Visión por computadora, gráficos y procesamiento de imágenes , 28: 323-344
Qin y col. 2011. Un enfoque para calcular el índice de humedad topográfica basado en el gradiente máximo de pendiente descendente. Precision Agric 12: 32–43.
Seibert, J. y McGlynn, B. 2007. Un nuevo algoritmo triangular de dirección de flujo múltiple para calcular áreas ascendentes a partir de modelos de elevación digital cuadriculados, Water Ressources Research , vol. 43, W04501
Sorensen y col. 2005. Sobre el cálculo del índice de humedad topográfica: evaluación de diferentes métodos basados en observaciones de campo. Hidrol. Earth Sys. Sci. Discutir. , 2, 1807-1834
Tarboton, DG 1997. Un nuevo método para la determinación de direcciones de flujo y áreas ascendentes en modelos de elevación digital de cuadrícula, Water Ressources Research , Vol.33, No.2, p.309-319