DESARROLLO EN PYTHON + GRASS + FLO2D:
UNA HISTORIA EN PROCESO
22 de noviembre de 2017
Verónica Fierro
Gustavo Barbet
MOMENTO DE SEGURIDAD
Atención esquina
Antonio Varas - Eliodoro Yáñez
El día de ayer 21/11/2017 fue
atropellada una señora en la esquina
de Antonio Varas y Eliodoro Yáñez…
PEATONES:
• Prestar especial atención al semáforo
ya que la luz verde para peatones es
de menor duración a la de vehículos
• Estar atento a las condiciones del
tránsito, idealmente tener contacto
visual con el vehículo que doblará
• Tener cuidado con el cruce de
ciclistas por ciclovía
VEHÍCULOS:
• Estar atento al cruce de peatones y
ciclistas
• Disminuir velocidad al doblar
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Temas
1. Introducción / Historia
2. GRASS + Python: hidrología
3. GRASS + Python + FLO2D: modelación
hidráulica bi-dimensional
1. INTRODUCCIÓN / HISTORIA
Análisis Espacial y
Sistemas de Información Geográfica (SIG)
Un Sistema de Información Geográfica es una herramienta capaz de
integrar, almacenar, editar, analizar, compartir y mostrar la información
geográficamente referenciada.
Permitiendo establecer una relación entre datos (información) y puntos
específicos en la tierra
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GRASS
GRASS es un software SIG de licencia libre que puede soportar
información tanto de tipo raster como vectorial y posee herramientas
para procesar esta información
• Visualizar en 2D y 3D
• Representar de archivos raster y vectoriales
• Más de 350 funciones
• Manipular imágenes
• Importar y exportar la mayor parte de los formatos comerciales
• Extensible y programable
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Tipos de datos
Raster
Vectores
•
•
•
•
Representación mediante puntos,
líneas o polígonos.
Estructura de datos más compleja,
pero ocupar menos memoria
Permite tener límites bien definidos
Ej: Río, estaciones meteorológicas
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•
•
•
•
Representación mediante celdas con
información
Estructura de datos sencilla, pero ocupa
más memoria
Precisión depende del tamaño de la celda
Ej: Modelación de elevación digital (DEM)
¿QUÉ ES PYTHON?
Lenguaje de programación + Intérprete
Algo de historia…
Curso:
Hidroinformática
aplicada
•
Uso de Python + GRASS
•
Automatización de tareas
2014
Curso:
Introducción
al SIG Libre
•
•
•
•
Creación de herramientas de
trabajo en hidrología
Automatización de tareas
Creación de herramienta de
creación de grillas de
modelación en FLO2D
2016
2017
2016
•
Desarrollo:
Python+GRASS+FLO2D
Análisis de información
georreferenciada en GRASS
Capacitación:
Uso de FLO2D
•
Creación de grillas mediante
Global Mapper + Octave
•
Operación FLO2D
?
2018…
… ¿qué sigue? …
Análisis hidrológico
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21 February 2020
10
2. PYTHON + GRASS:
HERRAMIENTAS DE ANÁLISIS
HIDROLÓGICO
¿ Qué hacemos con GRASS?
• Delimitar cuencas y
determinar parámetros
geomorfológicos de cuencas
mediante comandos del tipo:
“r.slope.aspect elevation=Altura
slope=slope aspect=aspect
format=percent”
“r.univar slope”
• Con resultados del tipo
Trabajo rutinario
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Gasto de tiempo
innecesario
Rutina para determinar parámetros
geomorfológicos
Ventajas:
Interfaz gráfica de fácil uso
Información de salida de uso
directo
Ahorra tiempo
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¿Qué necesitamos?
1. Raster de elevaciones
Ej: DEM
regiones
2. Vector (shape) con el
área de la cuenca
3. Rutina python
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Importante!
Mantener una ruta
de trabajo
¿ Cómo funciona la rutina?
1. Correr rutina en ventana de comandos de GRASS
2. Opción de importar vector
Seleccionar archivo a importar
3. Elegir archivos de trabajo
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LISTO!
¿ Qué tenemos como resultado?
Archivo resumen con parámetros geomorfológicos:
• Área
• Alturas mínima, máxima y media
• Pendiente media de la cuenca
Gráfico Curva
Hipsométrica de la cuenca
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3. PYTHON + GRASS + FLO2D:
MODELACIÓN HIDRÁULICA /
INTEGRACIÓN OTRO SOFTWARES
FLO 2D
Modelo numérico para
simulación hidráulica en
2 dimensiones
• Modelación de topografías
complejas
• Modelación de zonas de
baja pendiente
(desembocaduras)
• Delimitación de zonas de
inundación
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• En 2 dimensiones porque
considera dos dimensiones
principales de movimiento
FLO 2D
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… hablando de topografías complejas
FLO 2D
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… hablando de topografías complejas
FLO 2D
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FLO 2D
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FLO 2D
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FLO 2D
Cada celda tiene al menos
información de:
• Elevación
• Manning
• Posición (X,Y)
Elemento que
define el límite de
la modelación
Elemento por
donde puede
“salir el agua”
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FLO 2D
Número ID
de la celda
Elemento donde
“aparece el agua”
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FLO 2D
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FLO 2D
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FLO 2D
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FLO 2D
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FLO 2D
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FLO 2D
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FLO 2D
¿dónde parte la historia?
En capacitación:
1. Metodología para
generar la malla de
modelación
+
2. Operación de FLO2D
Trabajo de información
georreferenciada:
raster de topografía,
etc.
Generación de
archivos de entrada
en formato FLO2D
Trabajo rutinario
Gasto de tiempo
notable
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Cambiar la
resolución de
análisis significa
rehacer todo
FLO 2D
Archivos de entrada
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FLO 2D + GRASS + Python
Archivos de entrada
+
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FLO 2D + GRASS + Python
Pruebas mini raster
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FLO 2D + GRASS + Python
Pruebas con Tinguiririca
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Todo parte con el DEM: digital elevation model
FLO 2D + GRASS + Python
Pruebas con Tinguiririca
Exportación
raster
formato .xyz
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FLO 2D + GRASS + Python
Pruebas con Tinguiririca
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FLO 2D + GRASS + Python
Pruebas con Tinguiririca
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FLO 2D + GRASS + Python
Pruebas con Tinguiririca
=
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FLO 2D + GRASS + Python
Pruebas con Tinguiririca: Éxito!!
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FLO 2D + GRASS + Python
Pruebas con Tinguiririca: Éxito!!
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FLO 2D + GRASS + Python
Pruebas con Tinguiririca: Éxito!!
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FLO 2D + GRASS + Python
Pruebas con Tinguiririca: Algunos números
180
Tiempo generación grilla
160
Tiempo de cómputo FLO 2D
Tiempo [min]
140
120
y = 0,0002x1,4238
R² = 0,9997
100
80
60
y = 3E-05x1,4469
R² = 0,9986
40
20
0
0
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5000
10000
Celdas [u]
15000
20000
FLO 2D + GRASS + Python
Pruebas con Tinguiririca: Algunos números
180
Tiempo generación grilla
160
Tiempo de cómputo FLO 2D
Teimpo [min]
140
120
100
y = 83,743x-2,842
R² = 0,9997
80
60
40
20
y = 20,147x-2,888
R² = 0,9985
0
0
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0,5
1
1,5
2
Resolución [m]
2,5
3
3,5
FLO 2D + GRASS + Python
Ideas / conclusiones
1.- El trabajo con raster es simple / transparente
i. En términos de programación, casi todo se resuelve con un:
for i = 1 : N_celdas
2.- Modificar la resolución de análisis es simplísimo:
i. Es posible generar modelos de prueba simple rápidamente
ii. Es posible darle precisión con facilidad,
iii. El punto i. da una intuición de los tiempos de cálculo
3.- La rutina es medio ineficiente para generar la malla: ¿valdrá la pena optimizar?
4.- General: la modelación en 2D es más costosa computacionalmente, pero sus
resultados son más “transparente” / más “simples”:
Resultado(i) = (Vel_x(i), Vel_y(i), Vel(i), h(i))
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FLO 2D + GRASS
+ Python
¿Qué sigue?
1. La salida de datos de
FLO2D no es amena
Trabajo con datos de
salida:
Animaciones, mapas
vectoriales, etc
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Velocidad Velocidad Velocidad
Profundidad total
en x
en y Elevación
de agua
agua
FLO 2D + GRASS + Python
¿Qué sigue?
2. Aprovechar las bases
de datos que existen
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Raster de cobertura de
suelo de Chile: hidrología
+ hidráulica
FLO 2D + GRASS + Python
¿Qué sigue?
3. Profundizar en FLO2D …
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•
•
•
•
Uso elementos especiales (levee)
Manejo de reología (Cristóbal)
¿Qué pasa con lo 3D?
…
¿CONSULTAS ?
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