Riesgos, montañas y valles en mapas 3D
CIENCIA Y TECNOLOGÍA / INGENIERÍA AMBIENTAL.
Ver y entender en tres dimensiones, una poderosa herramienta de apoyo a la prevención de riesgos ambientales.
Cuando observamos un mapa tradicional, solemos ver líneas, colores y símbolos que representan el territorio. Sin embargo, hay algo que casi siempre falta: la sensación real del relieve. Aunque parece algo mínimo, en realidad es clave para realizar un análisis ambiental correcto, pues facilita la localización de zonas propensas a escurrimientos rápidos, deslizamientos de tierra o erosión.
Para lograrlo, los científicos ambientales recurren a una herramienta poderosa: los modelos digitales de elevación (DEM, por sus siglas en inglés) y su visualización en tres dimensiones. Gracias a ellos, es posible transformar datos del terreno en paisajes que se ven y se entienden mejor.
El cambio de lo plano a lo tridimensional no es solo estético, tiene profundas implicaciones para entender y prever inundaciones, comprender el fenómeno de la contaminación en un sitio o bien, tomar decisiones sobre la planeación de un terreno.
Los mapas que acompañan a este artículo son del municipio de Querétaro, seleccionado como caso de estudio debido a su relevancia demográfica, urbana e industrial dentro de la región del Bajío. Esta zona concentra una de las densidades poblacionales y actividades económicas del estado, lo que implica una mayor presión sobre la calidad del aire y la necesidad de herramientas que permitan comprender la relación entre territorio, urbanización y procesos ambientales.
Además, en este municipio se localizan cuatro de las seis estaciones de monitoreo de la calidad del aire del estado, así como la estación atmosférica de la UNAM Campus Juriquilla, las cuales generan información horaria sobre contaminantes criterio y variables meteorológicas.
Del mapa plano al paisaje tridimensional.
Un modelo digital de elevación es, en esencia, una representación matemática del relieve terrestre. En lugar de describir el terreno con palabras o dibujos, lo hace mediante números: cada punto del espacio tiene asociado un valor de altura. Estos datos se obtienen a partir de satélites, sensores remotos o levantamientos topográficos.
Detrás de estos modelos hay una base matemática sólida. Un modelo digital de elevación puede entenderse como una función que asigna una altura a cada punto del territorio. A partir de esa función, es posible calcular propiedades clave del relieve, como la pendiente, la orientación de las laderas o la curvatura del terreno.
Por ejemplo, la pendiente se obtiene analizando cómo cambia la altura entre puntos cercanos. Estas operaciones son, en esencia, aplicaciones de cálculo y álgebra sobre datos espaciales. Las matemáticas transforman números en información útil sobre el comportamiento del territorio.
Para que un modelo digital de elevación se convierta en una visualización tridimensional se requiere algo más que matemáticas: se necesita programación.
Lenguajes como R o Python procesan grandes volúmenes de datos espaciales, aplican algoritmos matemáticos y generan representaciones gráficas del terreno. Existen herramientas especializadas que convierten matrices de elevación en modelos 3D con iluminación, sombreado y texturas que simulan la apariencia del paisaje.
Estas herramientas integran análisis y visualización en un mismo flujo de trabajo. Por ejemplo, un investigador puede calcular la pendiente de una región y, al mismo tiempo, visualizarla en 3D para identificar zonas críticas. De esta manera, la programación actúa como un puente entre los datos y su interpretación.
El uso de software de código abierto permite que estos procesos sean reproducibles, es decir, que otros investigadores los repliquen, verifiquen o adapten a nuevas regiones.
Aplicaciones ambientales.
En la gestión del riesgo, identifica zonas vulnerables a inundaciones o deslizamientos, algo fundamental para la planificación urbana y la protección civil. En estudios de calidad del aire, ayudan a entender cómo el relieve influye en la dispersión o acumulación de contaminantes. Este tipo de análisis puede observarse en las visualizaciones presentadas para el municipio de Querétaro.
En ecología, los modelos de elevación analizan la distribución de hábitats y especies en función de factores como la altitud o la exposición solar. Incluso en el ámbito del cambio climático, el relieve es un componente clave para modelar escenarios de impacto en distintas regiones.
En todos estos casos, el modelo 3D no sustituye al análisis científico, lo complementa y lo hace más comprensible.
¿Por qué el relieve importa en el ambiente?
El relieve no es solo una característica del paisaje, es un factor determinante en múltiples procesos ambientales.
En hidrología, la forma del terreno controla el flujo del agua. Las cuencas, pendientes y depresiones determinan hacia dónde se dirige el escurrimiento superficial, qué zonas son más susceptibles a inundaciones y dónde se acumula el agua. En un modelo 3D se visualizan estas rutas de manera mucho más clara que un mapa plano.
En el caso de la calidad del aire, la orografía juega un papel importante. Las ciudades ubicadas en valles o rodeadas de montañas experimentan una menor ventilación atmosférica, lo que favorece la acumulación de contaminantes. Bajo ciertas condiciones meteorológicas, el aire contaminado queda “atrapado” cerca de la superficie, afectando la salud de la población.
Asimismo, el relieve influye en la distribución de ecosistemas, la erosión del suelo y la planificación urbana. Entender su forma no es solo un ejercicio cartográfico, sino una necesidad para la gestión ambiental.
Aunque los datos de elevación se analizan mediante tablas y cálculos, la visualización en tres dimensiones aporta una ventaja clave: hace visibles patrones que de otro modo serían difíciles de interpretar.
Más allá de la visualización: una herramienta para decidir.
Uno de los mayores retos en la gestión ambiental es traducir información técnica en conocimiento útil para la toma de decisiones. Aquí es donde los modelos 3D tienen un papel importante.
Un mapa tridimensional ayuda a explicar por qué una zona es más vulnerable que otra, o cómo una intervención en el territorio podría modificar ciertos procesos. En este sentido, la combinación de matemáticas, programación y visualización no solo mejora el análisis, sino también la forma en que se comunica la ciencia.
El desarrollo de herramientas digitales ha transformado la manera en que estudiamos el medio ambiente. Para estudiantes de ingeniería ambiental, geografía, ciencias de la Tierra o áreas afines, estas herramientas representan una oportunidad para integrar conocimientos de matemáticas, programación y análisis ambiental.
Al final, entender el relieve es una forma de entender el territorio. Y en un contexto donde los riesgos ambientales son cada vez más complejos, contar con herramientas que nos permitan “ver” mejor el mundo que habitamos marcará una diferencia importante.
Actualmente, parte de este trabajo se enfoca en el uso de herramientas de código abierto para integrar datos atmosféricos, meteorológicos y geoespaciales, con el objetivo de desarrollar modelos reproducibles y visualizaciones interactivas que faciliten la interpretación de fenómenos ambientales complejos, como la dispersión de contaminantes, los escurrimientos superficiales y la influencia de la orografía sobre distintos procesos ambientales.
Por: Aldo Mote, Abraham Ulises Chávez, Irma Robles.
- Aldo Mote V. Ingeniero Tecnólogo Automotriz y estudiante de posgrado en Ingeniería Ambiental.
- Abraham Ulises Chávez Ramírez. Doctor en Ciencias en Ingeniería Eléctrica con especialidad en bioelectrónica e investigador del Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico en Electroquímica, S.C. (CIDETEQ). Miembro del Sistema Nacional de Investigadores (nivel II).
- Irma Robles. Doctora en Ciencia y Tecnología con especialidad en Ingeniería Ambiental e investigadora del CIDETEQ. Miembro del Sistema Nacional de Investigadores (nivel II).
Sitio Fuente: Ciencia UNAM