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520.3.#.a: Most methods for estimating the morphometric values of water bodies use equations derived from hypsographic curves or digital terrain models (DTMs) that relate depth, volume (V), and area (A) and that model the uncertainty inherent in the complex underwater morphology. This research focuses directly on the use of topobathymetric models that include the bathymetry and topography of the surrounding area next to the water body. The projection of the water surface height (H) on each DTM pixel generates a water column with intrinsic attributes such as volume and area. The process is replicated among all cells and estimates the total area and volume of the water body. If the V or A is the input data, an algorithm that iterates height values is used to generate the new data, which is compared with the entered value that functions as a reference. If the difference between the reference value and the calculated value is less than an error threshold, the iteration stops, and the maximum and average depths are calculated. The raster and the shape that represent the body of water are created. The cross comparison of H-V-A showed that there is an error between 0.0034% and 0.000039% when any of the parameters are used as input data. Performance tests determined that pixel dimensions are directly proportional to the processing time for each iteration. The results of the implementation of this algorithm were satisfactory since, for the DTM of Bustillos Lagoon, Chihuahua, Mexico, the simulation took less than 17 seconds in at most 22 iterations. La mayoría de los métodos para estimar los valores morfométricos de cuerpos de agua utilizan ecuaciones derivadas de curvas hipsográficas o modelos digitales del terreno (DTM) que relacionan la profundidad, el volumen (V) y el área (A) los cuales modelan la incertidumbre inherente a la compleja morfología submarina. Este trabajo prueba el desempeño (precisión y tiempo de procesamiento) de un algoritmo para calcular los parámetros morfométricos de un lago utilizando batimetría y topografía del área del cuerpo de agua circundante. La proyección de la altura de la superficie del agua (H) en cada píxel del DTM genera una columna de agua con atributos intrínsecos como V y A. El proceso se replica entre todas las celdas y estima el área total y el volumen del cuerpo de agua. Si V o A son los datos de entrada, se utiliza un algoritmo que itera los valores de altura para generar los nuevos datos que se comparan con el valor introducido que funciona como referencia. Si la diferencia entre el valor de referencia y el valor calculado es menor que un umbral de error, la iteración se detiene y se calculan las profundidades máxima y media. Se crean el ráster y la silueta que representan el cuerpo de agua. La comparación cruzada de H-V-A mostró que hay un error entre 0.0034% y el 0.000039% cuando cualquiera de los parámetros se usa como datos de entrada. Las pruebas de rendimiento determinaron que las dimensiones de los píxeles son directamente proporcionales al tiempo de procesamiento de cada iteración. Los resultados de la implementación de este algoritmo fueron satisfactorios ya que, para el DTM del Lago Bustillos, Chihuahua, México, la simulación tomó menos de 17 segundos en un máximo de 22 iteraciones.

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245.1.0.b: Algoritmo iterativo de una entrada y salida múltiple para el cálculo de volumen, área, elevación y forma utilizando modelos topobatimétricos 3d

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Artículo

Single-input, multiple-output iterative algorithm for the calculation of volume, area, elevation, and shape using 3D topobathymetric models

Rojas Villalobos, Hugo Luis; Stringam, Blair; Samani, Zohrab; Alatorre Cejudo, Luis Carlos; Brown, Christopher

Instituto de Geografía, UNAM, publicado en Investigaciones Geográficas, y cosechado de Revistas UNAM

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Revistas UNAM. Dirección General de Publicaciones y Fomento Editorial, UNAM en revistas@unam.mx

Cita

Rojas Villalobos, Hugo Luis, et al. (2020). Single-input, multiple-output iterative algorithm for the calculation of volume, area, elevation, and shape using 3D topobathymetric models. Investigaciones Geográficas; Núm. 103, 2020. Recuperado de https://repositorio.unam.mx/contenidos/4119276

Descripción del recurso

Autor(es)
Rojas Villalobos, Hugo Luis; Stringam, Blair; Samani, Zohrab; Alatorre Cejudo, Luis Carlos; Brown, Christopher
Tipo
Artículo de Investigación
Área del conocimiento
Ciencias Sociales y Económicas
Título
Single-input, multiple-output iterative algorithm for the calculation of volume, area, elevation, and shape using 3D topobathymetric models
Fecha
2020-11-04
Resumen
Most methods for estimating the morphometric values of water bodies use equations derived from hypsographic curves or digital terrain models (DTMs) that relate depth, volume (V), and area (A) and that model the uncertainty inherent in the complex underwater morphology. This research focuses directly on the use of topobathymetric models that include the bathymetry and topography of the surrounding area next to the water body. The projection of the water surface height (H) on each DTM pixel generates a water column with intrinsic attributes such as volume and area. The process is replicated among all cells and estimates the total area and volume of the water body. If the V or A is the input data, an algorithm that iterates height values is used to generate the new data, which is compared with the entered value that functions as a reference. If the difference between the reference value and the calculated value is less than an error threshold, the iteration stops, and the maximum and average depths are calculated. The raster and the shape that represent the body of water are created. The cross comparison of H-V-A showed that there is an error between 0.0034% and 0.000039% when any of the parameters are used as input data. Performance tests determined that pixel dimensions are directly proportional to the processing time for each iteration. The results of the implementation of this algorithm were satisfactory since, for the DTM of Bustillos Lagoon, Chihuahua, Mexico, the simulation took less than 17 seconds in at most 22 iterations. La mayoría de los métodos para estimar los valores morfométricos de cuerpos de agua utilizan ecuaciones derivadas de curvas hipsográficas o modelos digitales del terreno (DTM) que relacionan la profundidad, el volumen (V) y el área (A) los cuales modelan la incertidumbre inherente a la compleja morfología submarina. Este trabajo prueba el desempeño (precisión y tiempo de procesamiento) de un algoritmo para calcular los parámetros morfométricos de un lago utilizando batimetría y topografía del área del cuerpo de agua circundante. La proyección de la altura de la superficie del agua (H) en cada píxel del DTM genera una columna de agua con atributos intrínsecos como V y A. El proceso se replica entre todas las celdas y estima el área total y el volumen del cuerpo de agua. Si V o A son los datos de entrada, se utiliza un algoritmo que itera los valores de altura para generar los nuevos datos que se comparan con el valor introducido que funciona como referencia. Si la diferencia entre el valor de referencia y el valor calculado es menor que un umbral de error, la iteración se detiene y se calculan las profundidades máxima y media. Se crean el ráster y la silueta que representan el cuerpo de agua. La comparación cruzada de H-V-A mostró que hay un error entre 0.0034% y el 0.000039% cuando cualquiera de los parámetros se usa como datos de entrada. Las pruebas de rendimiento determinaron que las dimensiones de los píxeles son directamente proporcionales al tiempo de procesamiento de cada iteración. Los resultados de la implementación de este algoritmo fueron satisfactorios ya que, para el DTM del Lago Bustillos, Chihuahua, México, la simulación tomó menos de 17 segundos en un máximo de 22 iteraciones.
Idioma
spa
ISSN
ISSN electrónico: 2448-7279; ISSN impreso: 0188-4611

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