NETVOLC: Una herramienta para la delimitación de edificios volcánicos

EUILLADES, LEONARDO; GROSSE, PABLO; EUILLADES, PABLO A.

Córdoba

Congreso; XIX Congreso Geológico Argentino; 2014

Asociación Geológica Argentina

La correcta delimitación de los edificios volcánicos es importante para la clasificación de volcanes basada en la extracción de parámetros geo-morfométricos. Distintas metodologías, tanto manuales como semiautomáticas, han sido desarrolladas para llevar a cabo esta tarea (Bohnenstiehl, Howell, White, & Hey, 2012; Grosse, Vries, Petrinovic, Euillades, & Alvarado, 2009; Karátson, Telbisz, & Wörner, 2012; Pike, 1978; Plescia, 2004; Völker, Kutterolf, & Wehrmann, 2011). Aquellas manuales permiten delimitar el edificio volcánico adoptando diversos criterios acerca de las características del paisaje a observar que definen los límites (e.g. las rupturas de pendiente). Las automáticas/semi-automáticas requieren la definición de un gran número de parámetros por parte del usuario. Ambas metodologías están fuertemente condicionadas por la subjetividad del operador. En este trabajo se presenta una aplicación, denominada NETVOLC (Euillades, Grosse, & Euillades, 2013), que permite la extracción del límite de los edificios volcánicos a partir de la utilización de un Modelo Digital de Elevación (MDE) y un algoritmo de optimización de redes que busca reducir la subjetividad en la demarcación de los edificios. Si bien el vulcanismo produce una amplia diversidad de formas(e.g. calderas, maars, domos, conos mono/poli-genéticos), NETVOLC ha sido desarrollado para ser aplicado en aquellos volcanes que presentan topografía positiva reconocible independientemente del tamaño del mismo. El funcionamiento se basa en la premisa que los edificios volcánicos están delimitados por las rupturas de pendiente cóncavas que se encuentren en el entorno del mismo. Así se definen cuatro funciones que se emplearán dependiendo de la complejidad del caso en estudio. La más simple utiliza únicamente dos parámetros extraídos del MDE que son la convexidad del perfil y la orientación. Para casos más complejos existen las tres funciones alternativas que utilizan además pendiente, elevación y distancia radial respecto del centro del edificio volcánico. A partir de la función seleccionada y de distintos subproductos extraídos automáticamente del MDE, el algoritmo construye una red de arcos que establece todos los caminos posibles que pueden construirse alrededor del edificio. De esta manera el problema se reduce a seleccionar un subconjunto de estos arcos de manera tal que al unirlos quede definido el edificio volcánico correcto. Planteado así, el problema se asemeja claramentea un problema de transporte donde debe minimizarse el costo de utilización de la red y así utilizar alguno de los tantos algoritmos de optimización que existen para resolver esta clase de problemas. En particular, NETVOLC utiliza una versión del algoritmo simplex (Loebel, 2004) para la determinación de los arcos que definen al edificio. La formulación del presente algoritmo ha tenido como uno de sus objetivos principales la reducción de la cantidad de parámetros de configuración e interacción por parte del usuario. En estesentido, para la mayoría de los casos solamente es necesario definir el centro aproximado del edificio volcánico sobre el MDE a utilizar. El algoritmo presenta un buen desempeño computacional y reduce considerablemente los tiempos necesarios para la delimitación de los edificios volcánicos al requerir una mínima interacción por parte del usuario. NETVOLC puede ser ejecutado en cualquier equipo estándar y no tiene requerimientos especiales, salvo la existencia de la suite ENVI/IDL y una serie de comandos propios de una distribución Linux. Puede ser ejecutado en entornos Windows utilizando un emulador de estos comandos. Respecto de los tiempos de procesamiento, éstos dependen principalmente de cuán extenso es el edificio volcánico a estudiar. El mayor costo computacional se divide en dos: la construcción de la red (identificación de puntos posibles y triangulación) y el cálculo de la solución óptima en la red (que depende del tamaño de la misma). Para reducirlos, NETVOLC extrae porciones del MDE que circunscriben al edificio de manera tal de reducir el tiempo necesario para construir la red y finalmente estimar la solución. Cabe destacar que el algoritmo es capaz de reconocer el edificio volcánico siempre que exista un cambio de pendiente que lo defina. No importa qué tan visibles sean estos cambios, ni qué tan compleja sea la identificación de los mismos. Si existen, NETVOLC calculará una solución objetiva a partir de ellos. En el presente trabajo se muestran distintos ejemplos (Figura 1) calculados con NETVOLC correspondientes a los siguientes estratovolcanes: Copahue (37.85°S, 71.17°W), Lanin (39.633°S, 71.5°W),Nevado de Incahuasi (27.042°S, 68.28°W) y Tuzgle (24.05°S, 66.48°W).