Multitemporal analysis of gully erosion in olive groves by means of digital elevation models obtained with aerial photogrammetric and LiDAR data

Abstract

La erosión en cárcavas es uno de los principales procesos de degradación del suelo y representa entre el 50% y el 90% de la erosión total a escala de cuenca. Por tanto, su caracterización precisa ha recibido una atención creciente en los últimos años. Las técnicas geomáticas, principalmente fotogrametría y LiDAR, pueden apoyar el análisis cuantitativo en la formación y el desarrollo de cárcavas. Este artículo aborda la aplicación de estas técnicas utilizando fotografías aéreas y datos LiDAR aéreos, disponibles en servidores de bases de datos públicos, para identificar y cuantificar la erosión de cárcavas a lo largo de un período bastante prolongado (1980-2016) en un área de 7,5 km2 de olivar. Se orientaron varios vuelos históricos (1980, 1996, 2001, 2005, 2009, 2011, 2013 y 2016) en un sistema de referencia de coordenadas común con la nube de puntos LiDAR, cuya calidad fue previamente testeada con puntos medidos con GNSS sobre el terreno. A partir de los vuelos orientados, se obtuvieron modelos digitales de superficie (MDS) y ortofotografías. A continuación, el análisis del MDS de diferencias permitió la identificación de cárcavas, el cálculo de las áreas afectadas, así como la estimación de diferencias de altura y volúmenes entre modelos, considerando una incertidumbre estimada de ± 1 m. Estos análisis dan como resultado una incisión promedio de 0,50 m y una pérdida de volumen de 85000 m3 en el área de la cárcava, con algunos períodos (2009-2011 y 2011-2013) mostrando tasas de 10000 a 20000 m3/año (20 a 40 t/ha* año). Estos periodos correspondieron a años donde se produjeron episodios lluviosos destacados en la región, lo que condujo a una mayor actividad erosiva. En el periodo 2009-2011 destacó fundamentalmente un proceso de incisión, mientras que a partir de 2011-2013 el mecanismo fue de ensanchamiento de la cárcava. La edición manual de MDS para la obtención de modelos digitales de elevación (MDT) de un sector de detalle ha permitido analizar la influencia de esta operación en los cálculos de erosión, encontrando que no es significativa salvo en zonas de cárcavas con forma muy pronunciada.