minimanual surfer

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Christian Ch. R. UNSA

MINIMANUAL SURFERIntroduccion a Surfer 11Despus de una sequa de pocos artculos por cuestiones de tiempo, retomo nuevamente el sendero con un artculo poco grfico. Saber que Agua y Sig es consultado y es til para muchos para m es muy gratificante. Llevo cerca de 10 aos utilizando Surfer 8, no conoc la versin 9, tuve en mis manos pero no utilic la versin 10 y, solo hasta ahora estoy probando la versin 11. Particularmente me parece que Surfer es la combinacin de un potente paquete de interpolacin con la potencia de la geoestadstica y algunas herramientas de los SIG por solo U$ 599. En la web de Golden Software puedes descargar un demo. Revisando la versin surfer 11, me he topado con la sorpresa de que:

Puedes georeferenciar mapas.

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Puedes hacer cortes fcilmente, utilizando la funcin Profile del men Map Add y dibujando una lnea sobre el mapa de contorno

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Te permite realizar operaciones con varias capas (algo as como algebra de mapas)

Puedes delimitar cuencas automticamente

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Agregar y combinar capas con otras ya existentes.

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Exportar los mapas como KML y luego visualizarlos en Google Earth

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Construccion del Variograma en Surfer 8Paso 1. Nuevo variograma. Vamos a Grid seguido de Variogram y elegimos New Variogram

Aparece la siguiente ventana donde seleccionamos el archivo donde tenemos nuestros datos (los cuales deben contener X, Y, Z)

Christian Ch. R. UNSADamos clic en abrir, aparece la siguiente ventana donde debemos indicar las variables X, Y, Z de nuestros datos.

Ahora nos vamos a la ventana General, donde podemos remover tendencias, dado que este ejemplo se realiza con datos de niveles piezometricos los cuales tienen un comportamiento no estacionario, ser necesario remover tendenciaen mi caso seleccionar la opcin Quadratic.

Christian Ch. R. UNSADamos clic en Ok y obtenemos el variograma al cual se le deben cambiar algunas propiedades

Paso 2. Cambiando propiedades del variograma. Damos doble clic sobre el variograma, aparece una ventana con las pestaas: Experimental, Model, Statistics y Plot. Paso 2.1 Pestaa Plot. Damos clic donde dice Variance si queremos ver el resultado del cambio realizado damos clic en actualizar y veremos una lnea discontinua horizontal que indica la Varianza de nuestros datos.

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Paso 2.2. Pestaa Statistics. Dentro de las opciones de Graph, seleccionamos Z Histogram para ver el histograma de los datos y en la parte inferior donde se encuentran los estadsticos buscamos el valor de la varianza y lo anotamos para posteriormente introducirlo al modelado del variograma. En este caso es 7.528.

Si seleccionamos XY Scatter podemos ver como estn distribuidos los datos, en este caso los pozos donde tomamos los niveles. Esta es una aproximacin para determinar la direccin de nuestro variograma. Como se ve la mayor distribucin de los datos se encuentran en la direccin sur-norte, de igual manera les adelanto que la direccin del flujo del agua subterrnea es en la direccin Suroriente- Norocciondente esto nos servir para escoger la direccin del variograma y el radio de interpolacin, que se deben indicar ms adelante.

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Paso 2.3. Pestaa Experimental. Esta ventana muestra los parmetros necesarios para el ajuste de un modelo terico al semivariograma. Veremos la siguiente ventana

Direction: Controla la direccin en la cual se va a construir el semivariograma experimental. La convencin es que en el eje X positivo es la direccin 0 y a lo largo del eje Y positivo la direccin 90. En este caso ser de -80.

Tolerance: Especifica el tamao del ngulo que tiene en cuenta el semivariograma experimental. Si el valor es 90, en el modelado se incluirn todos los dato, si es inferior tendr en cuenta solo los datos en la direccin que se haya estipulado. Por ejemplo, si la direccin es de -80 y la tolerancia 10, entonces solo se tomarn en el clculo todos aquellos puntos que estn entre -70 y -90. Siguiendo con el ejercicio colocamos 10.

Christian Ch. R. UNSAStep Amount: Para la construccin del semivariograma y la evaluacin de la isotropa, es necesario ver su comportamiento en varias direcciones. Con esta opcin se determina el ngulo de rotacin a partir de aquel semivariograma que est construido. Ac colocamos 10

Estimator Type: Existen las opciones variograma, variograma estandarizado, autocovarianza, autocorrelacin. Lo que se usa mas generalmente es el semivariograma. Dejamos el valor por defecto.

Max lag distance: Permite especificar la mxima distancia en X a la cual se va a construir el semivariograma. En nuestro caso colocamos 25000. Number lags: Determina cuantos puntos sern incluidos en el semivariograma. Por defecto se tiene una cantidad de 25. En este caso coloca 60. Lag width: Si se selecciona la opcin auto, en esta casilla se dividir Max lag distance entre Number lags. Para ilustrar lo anterior: Si Number lags 25 yMax lag distance es 1000, entonces Lag Width ser 1000/25 = 40: Por lo tanto, el primer punto calculado tendr todos los pares con distancias de separacin mayores o iguales a cero y menores que 40. El segundo punto calculado tendr en cuenta todos los pares con separaciones mayores o iguales a 40 y menores que 80 y as sucesivamente.

Vertical Scale: Es el valor hasta donde va el eje Y del grfico. Lo dejamos como aparece. Despus de los cambios sealados y dar clic en Apply veremos lo siguiente.

Pero aun no hemos terminado viene en realidad lo ms complicado. Paso 2.4. Pestaa Model. Aparece la siguiente ventana.

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En esta ventana, estn todas las opciones de semivariograma terico, con Addagregamos los modelos y con remove podemos quitarlos. Se pueden seleccionar varios porque ellos se pueden mezclar y no hay ninguna cantidad lmite. Por defecto dentro del campo Variogram Componentes se incluyen: Nuggert Effect (efecto pepita), el cual debemos tener en cuenta o agregar cuando existe discontinuidad en el origen. Linear, este variograma por defecto, por eso vemos la lnea recta en el variograma que estamos modificando. En primer lugar como en nuestros datos no observa discontinuidad y adems no utilizaremos un modelo linear con el botn Romove eliminamos estos dos Variogramas

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Ahora con el botn Add, agregamos el variograma con el cual queremos modelar nuestros datos. En este caso elegimos Esferico pero podemos elegir uno a uno los variogramas y comparar cual de ellos modela mejor los datos. Para ello utilizamos Cross Validation o validacin cruzada pero esto lo veremos en una leccin diferente. Para efectos prcticos agregamos solo variograma Esfrico

Pulsamos clic en Ok y obtenemos el siguiente resultado

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Scale: Corresponde al Sill o Meseta del variograma. El valor a colocar es el correspondiente a la varianza de nuestros datos que para este caso es 7.528 (paso 2.2). Length: Corresponde al Alcance o rango del variograma a modelar. El valor a colocar debe ser tal que el variograma debe pasar cortar los primeros datos .. en realidad aqu es ensayo y error y visualizacin y experienciaen este caso colocamos 17000. Anisotropy. Asumimos que no hay anisotropa y dejamos los valores por defecto.

Al pulsar OK, obtenemos el variograma.

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Este archivo lo debemos guardar para utilizarlo en el momento que vayamos a realizar la interpolacin por el mtodo de Kriging. Fin de la leccin 2.

Validacin del variograma en SurferAntes de construir un mapa de contornos o superficie en Surfer podemos elegir el varigorama que mejor modela los datos a travs de la funcin Cross Validate. Esta funcin compara el valor real medido con uno estimado en el mismo punto, es decir calcula el error de estimacin (residuo)

Donde Z0a es el valor estimado en el punto a, mientras que Za es el valor medido en el mismo punto.

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Al realizar el histograma del error, este debe tener una distribucin gaussiana, media igual a cero y mediana 1. La forma de proceder es construir los diferentes variogramas que queremos comparar y a cada uno de ellos realizar Cross Validate y anotar el valor de la media de los residuos. El variograma cuya MEDIA de los residuos est mas cercana a CERO, ser el que mejor modela los datos. Para realizar cross validation se procede de la siguiente forma. Cuando estamos creando el grid de prediccin y de desviacioens estndar, en la ventana Grid Data se encuentra el botn Cros Validate (ver leccin 3).

Damos clic en dicho botn y aparece una ventana que tiene el campo Cross Validation Results File, all introducimos nombre del archivo de salida. En este caso serValEsferico.

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Damos clic en OK, nos presenta el siguiente reporte.

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Lo cerramos sin guardar y listo, automaticamente se crea el archivo de validacin que podemos abrir para realizar el calculo estadstico correspondiente. Ahora podemos ir a File seguido de open y abrir el archivo creado. Aparece una ventana donde debemos seleccionarar ValEsferico.

Clic en abrir y se nos muestra el archivo donde se calcul, entre otras cosas, el residuo entre el valor medido (Z a) y el calculado (Z0a) para cada uno de los puntos de donde se tienen datos.

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El siguiente paso consiste en seleccionar la columna del Residual.

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Ahora nos vamos al men Data y selecionamos Statistics.

Aparece una ventana donde se debe verificar que Mean (media) esta activada, tambin podemos incluir la varianza, coeficiente de as