Evaluación de modelos digitales de elevación (DEMS) mediante geomorfología tectónica: ejemplo de la Cuenca Moyobamba

Abstract

Digital elevation models (DEMs) are used recurrently to obtain geomorphological information with which interpretations are made regarding the tectonic evolution of a region. Most studies evaluating the accuracy of these DEMs focus on comparison with terrestrial GPS datapoints and other vertical and horizontal accuracy references. Nevertheless, few studies have used geomorphological analysis for DEM validation, and none have been carried out in Peru. This study seeks to evaluate the performance of free access DEMs with 1 arc-second (30 m) resolution: SRTM3, ASTER GDEM3, ALOS World 3D 30m (AW3D30), Copernicus DEM, and the 0.4 arcsecond (12 m) commercial DEM TanDEM-X. The analyses applied in the present study were channel profile analysis and hypsometry. These were applied in the region of the Moyobamba watershed, a tectonically active piggyback basin, on three different scales: the complete basin, the sub-basins of the tributaries and the individual tributary rivers, separated into steady-state segments when necessary. At the scale of the complete basin channel profile analysis gave solid results regardless of the DEMs. Copernicus DEM has the least amount of error due to its river flow corrections. However, at the level of sub-basins and individual rivers AW3D30 shows less noise in high slope tributaries and shows less variability in the concavity index. ASTER GDEM3 had the worst performance on each scale of analysis. Hypsometry results did not vary significantly between DEMs.

Los modelos digitales de elevación (DEMs) son utilizados de forma recurrente como medio para obtener información geomorfológica con la cual se realizan interpretaciones respecto a la actividad tectónica de una región. La mayoría de los estudios que evalúan la precisión de estos DEMs se enfocan en la comparación con puntos GPS y otras referencias de precisión vertical y horizontal. Sin embargo, pocos estudios han usado análisis tectono-geomorfológicos para su validación, y ninguno ha sido realizado en el Perú. En este estudio se busca evaluar el rendimiento de DEMs de acceso libre de 1 arco-segundo (30 m) de resolución: SRTM3, ASTER GDEM3, ALOS World 3D 30m (AW3D30), Copernicus DEM, y el DEM comercial de 0.4 arco-segundos (12 m) TanDEM-X; utilizando análisis de geomorfología tectónica. Los análisis utilizados en el presente estudio fueron el análisis de perfiles fluviales y la hipsometría. Estos fueron aplicados en la región de la cuenca de Moyobamba, una cuenca piggyback tectónicamente activa en tres escalas diferentes: la cuenca completa, las subcuencas de los tributarios y los ríos tributarios individualmente, separados en segmentos en estado estable. Se observó que a escala de la cuenca completa el análisis de perfiles fluviales ofrece resultados sólidos independientemente de los DEMs. Copernicus DEM posee la menor cantidad de error gracias a las correcciones de flujo de ríos que este posee. Sin embargo, a nivel de subcuencas y ríos individuales AW3D30 muestra menos ruido en los tributarios de pendiente alta y tiene una menor variabilidad de los índices de concavidad. ASTER GDEM3 tuvo el peor desempeño en cada escala de análisis. Los resultados de la hipsometría no varían significativamente entre DEMs.