Metodologías y herramientas hacia la automatización del enfoque de caracterización geomorfológica River Styles para grandes ríos

Nardini, Andrea Gianni Cristoforo (2021). Metodologías y herramientas hacia la automatización del enfoque de caracterización geomorfológica River Styles para grandes ríos. Thesis (Doctoral), E.T.S.I. Montes, Forestal y del Medio Natural (UPM). https://doi.org/10.20868/UPM.thesis.67892.

Description

Title: Metodologías y herramientas hacia la automatización del enfoque de caracterización geomorfológica River Styles para grandes ríos
Author/s:
  • Nardini, Andrea Gianni Cristoforo
Contributor/s:
  • Bejarano, María Dolores
Item Type: Thesis (Doctoral)
Read date: 2021
Subjects:
Freetext Keywords: River Styles (Estilos Fluviales); geomorfología fluvial; análisis asistido por computador; caja de herramientas; rio Magdalena; caracterización y clasificación; tramos fluviales; segmentación; enfoque automatizado; configuración en planta; percepción remota = River Styles; Fluvial Geomorphology; Computer Aided analysis; ToolBox; Magdalena River; characterization and classification; river reaches; segmentation; automated approach; river planform; remote sensing
Faculty: E.T.S.I. Montes, Forestal y del Medio Natural (UPM)
Department: Sistemas y Recursos Naturales
Creative Commons Licenses: Recognition - No derivative works - Non commercial

Full text

[img]
Preview
PDF - Requires a PDF viewer, such as GSview, Xpdf or Adobe Acrobat Reader
Download (10MB) | Preview

Abstract

La motivación de este proyecto de tesis es la conciencia que la geomorfología fluvial está conceptualmente a la base de decisiones de manejo de ríos y, sin embargo, aún no ha llegado a un estadio de madurez que permita su incorporación sistemática en los estudios dirigidos al manejo. Al contrario, el conocimiento geomorfológico y las técnicas y herramientas asociadas están en una etapa de fuerte desarrollo. El enfoque River Styles (Brierley and Fryirs, 2005) provee una base muy valiosa para caracterizar los tramos fluviales llegando a entender su comportamiento geomorfológico sin requerir técnicas particularmente sofisticadas. Por ello merece ser difundido: una caracterización y clasificación River Styles sería en particular muy apropiada para Países emergentes o en desarrollo para orientar decisiones de planificación y manejo de pequeños a grandes ríos. Sin embargo, para llegar a una difusión amplia, se requiere una evolución del mismo método en varios aspectos: por un lado, se requiere una mejor estructuración y una circunscripción de los contenidos afectados por juicios subjetivos (“expert judgement”) que lo hacen a la vez poco transparente y poco aplicable por “practitioners”, limitando grandemente su difusión; por otro lado, es necesario llegar a aprovechar de técnicas de tele- detección y herramientas de elaboración computerizada que permitan simplificar y hasta automatizar el trabajo de análisis de información geográfica, trabajo que puede llegar a ser muy pesado, particularmente para cuencas grandes. En este trabajo, se aborda esta temática adoptando como caso de estudio el rio Magdalena (Colombia), una cuenca de 271 mil km2. En el trabajo que ha alimentado esta tesis se han desarrollado varios aspectos muy estrechamente ligados apuntando a producir un todo orgánico fácilmente aplicable. Cabe destacar, que en el desarrollo de la tesis se ha interactuado con continuidad con los autores originales de la metodología River Styles, Gary Brierley (Nueva Zelanda) y Kirstie Fryirs (Australia), como también con el grupo de trabajo Tools, el Fluvial Corridor Toolbox, o sea Hervé Piegay y sus colaboradores en la Universidad de Lyon (Francia). A continuación, primero se aborda la organización del método, eliminando redundancias y aspectos no esenciales y a la vez dando una estructura objetiva apta para ser soportada por herramientas computerizadas. El caso de la cuenca del rio Magdalena (Colombia) es analizado y adoptado como banco de prueba de la metodología para proveer un ejemplo tangible demostrativo de la aplicación de la metodología y un estímulo para la sociedad Colombiana. Previamente, se explora una amplia panorámica de algoritmos y herramientas (“Tools”) ya existentes en la “river community” en internet, concentrándose luego en dos de los principales Tools para verificar cuánto pueden efectivamente apoyar el proceso RS delineado. Se aclara qué Tool o algoritmo/procedimiento adoptar para cada paso y se desarrollan inclusive nuevos para los pasos donde los existentes se hayan demostrado carecientes. Por otro lado, se aborda un tema paralelo que es el de la segmentación de tramos desde el punto de vista geomorfológico. En este sentido, se analizan los enfoques ya propuestos en la literatura llegando a concluir que no son aptos para ser adoptados en la metodología por varias razones. Se desarrolla entonces un nuevo método que se experimenta en el rio Magdalena como también en el rio Baker (Chile). Finalmente, se demuestra cómo es también posible automatizar el proceso de identificación de la tipología de configuración en planta, uno de los atributos clave en la caracterización. ----------ABSTRACT---------- The rationale of this Thesis is the awareness that fluvial geomorphology conceptually lies at the basis of river management decisions; yet, this discipline did not reach a maturity level suited to allow its systematic inclusion in studies aiming at management. On the contrary, geomorphic knowledge and associated techniques and tools are in a stage of quick development. The River Styles framework ® (Brierley and Fryirs, 2005) provides a very valuable basis to characterize fluvial reaches and to understand their geomorphic behavior without requiring techniques particularly sophisticated. For this reason, it deserves a wide diffusion: a River Styles characterization and classification would be particularly indicated for emerging or developing countries to orient planning and management decisions of small to large rivers. Nevertheless, in order to reach a wider diffusion, the method itself requires an evolution with regard to several aspects: on the one side, more structuring is required and a circumscription of all contents affected by subjective judgments (“expert judgment”) which make it both somehow opaque and hardly applicable by “practitioners”, so greatly reducing its diffusion; on the other side, it is necessary to take advantage of remote sensing techniques and computer based processing tools that allows too simplify and even automatize the task of analyzing geographic information, a task that can become very heavy, particularly in the case of large basins. In this work, I face this issue through a case study on the Magdalena river basin (Colombia), a quite large one, with about 271 thousand km2. During the work that has fed this thesis I faced and developed several issues intimately interlinked aiming at producing an organic whole applicable in a straightforward fashion. It is worth pointing out that during this work I had continuous interactions with the original authors of the River Styles methodology, Gary Brierley (New Zealand) and Kirstie Fryirs (Australia), as well as the Fluvial Corridor Toolbox team, that is Hervé Piegay and his collaborators at the University of Lyon (France). In what follows, first the issue of organization of the method is faced, by eliminating redundancies or non essential aspects and providing an objective structure suitable to be supported by computer based tools. The Magdalena river basin has been adopted as a testing arena of the methodology and, at the same time, to provide a tangible example of its application and a stimulus for the Colombian society. Instrumental to that aim, a number of algorithms and tools already existing and available within the “river community” on the internet is explored, the focusing on a couple of the main ones to ascertain how they can actually support the RS process delineated. A clear indication is provided about which tool or algorithm/procedure can be adopted for each step and new ones are even developed for some steps where existing tools proved to be insufficient or simply non existent. On the other hand, the theme of the segmentation of a river into geomorphologically meaningful reaches is faced and developed. To this aim, existing approaches already proposed in the literature are analyzed reaching the conclusion that they are not suited to be adopted within the sought methodology for a number of reasons. A new method is therefore developed which is then applied and tested on the Magdalena river and the Baker river (Chile). Finally, I demonstrate how it is possible even to automatize the (delicate) process of identification of river planform, one of the key attributes of the characterization.

More information

Item ID: 67892
DC Identifier: https://oa.upm.es/67892/
OAI Identifier: oai:oa.upm.es:67892
DOI: 10.20868/UPM.thesis.67892
Deposited by: Archivo Digital UPM 2
Deposited on: 02 Sep 2021 06:44
Last Modified: 03 Mar 2022 23:30
  • Logo InvestigaM (UPM)
  • Logo GEOUP4
  • Logo Open Access
  • Open Access
  • Logo Sherpa/Romeo
    Check whether the anglo-saxon journal in which you have published an article allows you to also publish it under open access.
  • Logo Dulcinea
    Check whether the spanish journal in which you have published an article allows you to also publish it under open access.
  • Logo de Recolecta
  • Logo del Observatorio I+D+i UPM
  • Logo de OpenCourseWare UPM