INTRODUCCIÓN 

El análisis geoespacial de cuencas hidrográficas constituye una herramienta fundamental para la comprensión integral de los procesos hidrológicos, ambientales y territoriales que se desarrollan en una región determinada. En este contexto, la cuenca del río Chicamocha, una de las más importantes del nororiente colombiano, reviste especial interés debido a su extensión, diversidad ecológica y su papel estratégico en el desarrollo socioeconómico del departamento de Santander.

Este estudio se centra en la subcuenca del río Chicamocha, abordando aspectos clave como la caracterización de pendientes, el análisis de la red de drenaje principal, la identificación de coberturas vegetales y otros elementos geográficos y ambientales relevantes. El objetivo principal es generar una visión detallada y actualizada de las condiciones físicas y ecológicas de la subcuenca, utilizando herramientas de Sistemas de Información Geográfica (SIG) y datos de teledetección.

ANTECEDENTES

La cuenca del río Chicamocha constituye una de las unidades hidrográficas más relevantes de la región andina oriental de Colombia, extendiéndose a través de los departamentos de Boyacá y Santander hasta conformar el sistema hidrográfico del río Magdalena mediante su conexión con el río Sogamoso. Esta cuenca ha sido históricamente determinante en la configuración territorial, agrícola y económica de amplias zonas del oriente colombiano, al proveer recursos hídricos esenciales para el desarrollo humano, la producción agropecuaria y la generación de energía hidroeléctrica.

El río Chicamocha nace en el altiplano cundiboyacense y recorre más de 400 kilómetros en dirección norte, labrando una de las formaciones geológicas más imponentes del país: el Cañón del Chicamocha. En su tránsito por Santander, la cuenca recibe múltiples aportes hídricos de subcuencas menores, entre las que se destaca la del río de Oro, afluente que atraviesa el municipio de Piedecuesta. Esta conexión hídrica establece una relación directa entre la cuenca alta del río Chicamocha y las dinámicas ambientales y urbanas de Piedecuesta, cuya expansión territorial, actividades agrícolas y disposición de aguas residuales influyen en la calidad y cantidad del recurso hídrico que fluye hacia el Chicamocha.

Históricamente, la zona ha presentado desafíos relacionados con la deforestación, el uso inadecuado del suelo, la ocupación de zonas de riesgo y la contaminación de fuentes hídricas, especialmente en áreas de expansión urbana como Piedecuesta. Estas problemáticas han intensificado la necesidad de desarrollar estudios geoespaciales detallados que permitan comprender los patrones de uso del suelo, identificar zonas críticas y fortalecer los procesos de ordenamiento territorial y gestión ambiental.

UBICACIÓN GEOGRÁFICA

La cuenca del río Chicamocha se localiza en la región andina del oriente colombiano, abarcando territorios de los departamentos de Boyacá y Santander. Esta cuenca forma parte de la macrocuenca del río Magdalena, actuando como uno de sus principales tributarios a través del sistema Chicamocha–Sogamoso. El río Chicamocha nace en el altiplano boyacense, específicamente en el municipio de Tuta (Boyacá), y recorre una extensa trayectoria de sur a norte hasta unirse con el río Suárez, dando origen al río Sogamoso en el sector de Hidrosogamoso.

En su tramo medio y bajo, el río Chicamocha atraviesa el departamento de Santander, dando lugar al emblemático Cañón del Chicamocha, una profunda depresión geológica de gran relevancia ecológica, paisajística y turística. Este cañón está situado a pocos kilómetros al sureste del área urbana de Piedecuesta, municipio perteneciente al área metropolitana de Bucaramanga.

La zona de interés para este análisis se ubica en las cercanías de Piedecuesta, específicamente al oriente y suroriente del municipio, donde se conectan varios afluentes secundarios —como el río de Oro y quebradas menores— que forman parte del sistema hídrico que alimenta el río Chicamocha aguas abajo. Esta zona presenta una topografía variada, con pendientes pronunciadas hacia el cañón, ecosistemas de bosque seco tropical y una dinámica de ocupación del suelo intensiva debido al crecimiento urbano y agrícola.

OBJETIVOS

• Delimitar la subcuenca del río Chicamocha en su recorrido por el área de influencia considerando su conexión con el cañón del Chicamocha.
• Obtener modelos derivados dentro de la subcuenca del río Chicamocha para facilitar la caracterización morfométrica del área.
• Realizar un análisis de cobertura del suelo de la subcuenca en la zona de estudio

PROCEDIMIENTO

1. ELABORAR LA RED HÍDRICA

• Descargar el modelo de elevación digital (DEM) desde la plataforma ASF Data Search para el área de estudio, centrada en Piedecuesta y el cañón del río Chicamocha.
• Delimitar el área específica de trabajo, recortando el DEM con un polígono que represente la zona de interés.
• Definir la red hídrica principal con un umbral de acumulación de flujo de 1,000,000 y la red secundaria con un umbral de 50,000.
• Calcular el área de la subcuenca con Calculate Geometry y recortar con esta capa las redes hídricas generadas.

2.GENERAR MODELOS DERIVADOS

• Usar la herramienta Extract by Mask para extraer el área de la subcuenca del Chicamocha a partir del DEM original.
• Crear el modelo de sombras para representar el relieve, utilizando configuraciones solares de 8:00 a.m. (altitud 17°, azimut 85°) y 5:00 p.m. (altitud 15°, azimut 270°).
• Aplicar las herramientas Slope y Aspect para generar los modelos de pendiente y orientación.

3.ANALIZAR EL NDVI Y LA COBERTURA VEGETAL

• Descargar la imagen satelital Landsat 8–9 en formato GeoTIFF desde el sitio web del USGS.
• Fusionar las bandas espectrales con Composite Bands.
• Realizar una clasificación supervisada tomando muestras.
• Ejecutar la clasificación con Interactive Supervised Classification y suavizar los resultados con Majority Filter.
• Convertir el raster clasificado a polígono con Raster to Polygon y aplicar Summarize Class para calcular el área de cada clase.
• Calcular el NDVI mediante Raster Calculator usando la fórmula:
  NDVI = (Banda 5 – Banda 4) / (Banda 5 + Banda 4)
• Extraer la clase “vegetación alta” como cobertura sana y relacionarla con la altitud y la pendiente mediante Spatial Join, convirtiendo previamente los raster a shapefile.

RESULTADOS

1. ELABORAR LA RED HÍDRICA

Para la obtención del límite de la cuenca y la identificación de la red de drenaje principal, se desarrolló una herramienta personalizada en ArcGIS que permitió agilizar y automatizar este proceso. Esta herramienta se construyó a partir de un Modelo de Construcción (ModelBuilder).

2.GENERAR MODELOS DERIVADOS

• Mapa de pendientes

A partir del análisis del mapa de pendientes, se puede observar que la subcuenca presenta un relieve altamente montañoso, con áreas que superan los 30° de inclinación. Esta característica es comprensible si se tiene en cuenta que la subcuenca se localiza en la zona del cañón del Chicamocha, una región reconocida por su topografía abrupta y escarpada. Las elevadas pendientes influyen directamente en la dinámica del escurrimiento superficial, incrementan el riesgo de erosión y representan un reto para el uso del suelo.

• Mapa de aspecto

El mapa de aspecto es una herramienta esencial para entender la interacción entre el terreno y factores ambientales, y se usa ampliamente en proyectos de planificación ambiental, conservación, agricultura, construcción e ingeniería.

• Mapa de sombras

Se generaron dos mapas de sombras, el primero correspondiente a las 8:00 a.m. y el segundo a las 5:00 p.m., con el objetivo de analizar cómo varía la iluminación solar en la subcuenca a lo largo del día. Este análisis permitió observar los cambios en la exposición de las laderas y, a partir de ello, construir un mapa de volúmenes que refleja las zonas con ganancia, pérdida o estabilidad en cuanto a iluminación.

• Mapa de volúmenes 

La informaciòn del mapa de volúmenes es útil para identificar áreas con mayor o menor incidencia solar, lo cual puede tener implicaciones en el comportamiento térmico, la evapotranspiración, el desarrollo vegetal y la planificación del uso del suelo. 

3.ANALIZAR EL NDVI Y LA COBERTURA VEGETAL

• Mapa de cobertura

A partir de la clasificación supervisada , se identificaron cinco clases principales de cobertura en la subcuenca: agua, vegetación densa, vegetación moderada, áreas sin vegetación y sombras. La clase predominante es la vegetación moderada, con una extensión de aproximadamente 1025.89 km², lo que indica que gran parte de la subcuenca cuenta con cobertura vegetal de densidad intermedia.

• Mapa de análisis NDVI

• Mapa de cobertura sana en relación con la pendiente

CONCLUSIONES

• Se realizó la delimitación de la subcuenca del río Chicamocha a partir de un modelo de construcción hidrológica utilizando la herramienta ModelBuilder en ArcGIS. Este proceso tuvo en cuenta variables como la pendiente del terreno, la acumulación de flujo y el análisis del drenaje, permitiendo una delimitación precisa y fundamentada de la subcuenca.

• Se generaron distintos mapas temáticos derivados del modelo, entre ellos el mapa de pendientes, el cual permitió identificar que la subcuenca presenta una topografía marcadamente montañosa, con inclinaciones que oscilan entre los 8° y 81°. Esta información es clave para evaluar riesgos de erosión, escorrentía y uso del suelo. Además, se analizó la variación de iluminación solar en dos momentos del día (8:00 a. m. y 5:00 p. m.), lo cual aportó información útil para la interpretación de volúmenes de sombra y zonas con posible ganancia o pérdida de radiación solar directa.

• A través de una clasificación supervisada de imágenes satelitales, se elaboró un análisis de cobertura terrestre en la subcuenca. Los resultados indican que el agua ocupa aproximadamente el 0,3% del área total, la vegetación densa cubre el 32%, la vegetación moderada el 48%, y las zonas sin vegetación representan cerca del 20%. Esta distribución evidencia un predominio de cobertura vegetal moderada, lo que refleja una presión intermedia sobre el ecosistema.

• Se identificó que las zonas de mayor presión antrópica —como las cercanas al río donde se desarrollan actividades de extracción de materiales de arrastre (arena y grava)— presentan menor densidad de vegetación. En contraste, las áreas más alejadas del cauce principal y de difícil acceso muestran un mejor estado de conservación vegetal, con mayor presencia de cobertura densa.

RECOMENDACIONES

• Utilizar imágenes satelitales adecuadas: Es fundamental seleccionar imágenes recientes, con buena resolución espacial y mínima cobertura nubosa. Para el cálculo del NDVI se requieren bandas del infrarrojo cercano (NIR) y del rojo (RED), como las que ofrecen sensores satelitales tipo Landsat o Sentinel-2. La calidad de la imagen incide directamente en la precisión del análisis de cobertura vegetal.
• Preprocesar los datos: Antes de aplicar cualquier análisis, es recomendable realizar correcciones atmosféricas o radiométricas cuando sea necesario. Asimismo, se debe recortar (clip) la imagen satelital al área de estudio, lo cual permite optimizar los recursos de procesamiento y enfocar el análisis en la zona de interés.
• Calcular correctamente el NDVI: El índice de vegetación NDVI se obtiene mediante la fórmula (NIR - RED) / (NIR + RED). En ArcGIS puede calcularse fácilmente con la herramienta “Raster Calculator”, asegurándose de utilizar valores flotantes (float) para evitar errores por divisiones enteras. Este índice permite identificar diferentes grados de cobertura vegetal, desde áreas sin vegetación hasta zonas densamente cubiertas.
• Delimitar la cuenca hidrográfica con base en un modelo digital de elevación (DEM): Para la delimitación de la cuenca, se recomienda usar herramientas hidrológicas en el siguiente orden: primero aplicar el comando Fill para eliminar depresiones artificiales, luego generar la dirección de flujo (Flow Direction), la acumulación de flujo (Flow Accumulation), definir los puntos de vertimiento (Pour Points) y finalmente delimitar la cuenca con la herramienta Watershed. Este proceso garantiza una representación más precisa del área de drenaje.
• Integrar el NDVI con la cuenca delimitada para el análisis ambiental: Una vez delimitada la cuenca, se debe superponer el raster del NDVI con el polígono correspondiente, lo cual permite identificar zonas con diferente cobertura vegetal dentro de la cuenca. Esto facilita el análisis de condiciones ambientales, procesos de erosión, estado de conservación o potencial uso del suelo. Herramientas como “Zonal Statistics” permiten obtener estadísticas específicas por zonas, como veredas o subcuencas.

BIBLIOGRAFÍA

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