Modelo de escorrentia por DEM para Costa Rica

Aplicacion Streamlit para simular escorrentia superficial, concentracion de flujo y zonas potencialmente inundables a partir de un modelo digital de elevacion (MDE/DEM). Esta orientada a analisis rapidos en Costa Rica con un MDE publico por defecto en CR05 / CRTM05 (EPSG:5367), pero tambien permite subir un GeoTIFF georreferenciado de cualquier zona del mundo y trabajar sobre un poligono dibujado en el mapa o cargado en formato GeoJSON.

La app no descarga el MDE completo cuando se usa la fuente publica de Google Drive: resuelve el enlace publico, valida soporte de rangos HTTP y recorta solamente la ventana que intersecta el poligono de analisis. Si GDAL/Rasterio no logra abrir directamente el BigTIFF remoto de Drive, la app crea un GeoTIFF temporal con solo las teselas que cubren el poligono.

App publicada

La aplicacion esta disponible en Streamlit Community Cloud:

https://runoffcrc-uatqrmxbapeecw5mrwznsg.streamlit.app/

Que hace

• Muestra un mapa base OSM o satelital.
• Permite dibujar un poligono o cargar un GeoJSON.
• Usa por defecto un MDE publico en Google Drive o permite subir un GeoTIFF desde el equipo del usuario.
• Al cargar un GeoTIFF, lee su CRS y extension, dibuja el borde del MDE y hace zoom automatico sobre esa zona para digitalizar el poligono.
• Mantiene y resalta el poligono activo en el mapa de dibujo para evitar analizar una geometria equivocada.
• Recorta el MDE al area de interes para reducir memoria y tiempo de proceso.
• Lee BigTIFF remoto por rangos HTTP cuando Google Drive no funciona directamente como /vsicurl.
• Acondiciona hidrologicamente el MDE recortado para evitar que depresiones internas corten artificialmente la acumulacion.
• Calcula direccion de flujo D8 y area contribuyente acumulada.
• Simula lluvia efectiva con lluvia total, duracion, infiltracion, abstraccion inicial y coeficiente de escorrentia.
• Convierte geometrias WGS84/CRTM05 al CRS real del raster y estima dimensiones de pixel en metros para rasters proyectados o geograficos.
• Dibuja capas transparentes sobre el mapa base: cauce ocupado, desborde de rios, bajos/depresiones de llanura y concentracion de flujo.
• Exporta resultados como GeoTIFF y el poligono de analisis como GeoJSON WGS84.

Capas generadas

• Cauce ocupado: red derivada de mayor acumulacion, con una franja base configurable. Por defecto representa un caudal existente con 5 m a cada lado del centro del cauce.
• Desborde de rios: franja lateral continua desde el cauce ocupado cuando la lluvia efectiva supera el umbral definido.
• Bajos/depresiones: zonas de llanura fuera del cauce y fuera del desborde donde existe acumulacion alta, pendiente baja o indice humedo alto.
• Concentracion de flujo: celdas con mayor area contribuyente acumulada, utiles para ubicar lineas de escorrentia.

Instalacion

Clona el repositorio y entra al folder del proyecto:

git clone https://github.com/asoto59g/Runoff_CRC.git
cd Runoff_CRC

Se recomienda usar un ambiente virtual:

python -m venv .venv
.venv\Scripts\Activate.ps1
python -m pip install --upgrade pip
python -m pip install -r requirements.txt

Ejecutar la app

python -m streamlit run app.py

Luego abre la URL local indicada por Streamlit, normalmente:

http://localhost:8501

Flujo de trabajo

1. Selecciona la fuente del MDE: Google Drive publico, Subir GeoTIFF o Ruta del servidor (avanzado). En Streamlit Cloud, usa Subir GeoTIFF para escoger archivos desde Windows; al cargarse, el mapa se centra automaticamente en la extension del TIFF.
2. Dibuja el poligono de analisis en el mapa centrado en el MDE o carga un GeoJSON. El poligono activo queda resaltado en naranja.
3. Ajusta lluvia total, duracion, infiltracion, abstraccion inicial y coeficiente de escorrentia.
4. Ajusta parametros de cauce, desborde y umbrales de analisis si es necesario.
5. Ejecuta la simulacion.
6. Revisa las capas sobre OSM o satelite y descarga los GeoTIFF resultantes.

GeoTIFF local

En la app publicada, la opcion Subir GeoTIFF abre el selector normal del navegador y permite escoger archivos desde el equipo del usuario, por ejemplo desde Windows. El GeoTIFF puede estar en cualquier pais si trae CRS definido; la app transforma su extension a WGS84 para ubicarlo sobre OSM/satelite. La opcion Ruta del servidor (avanzado) navega el sistema de archivos donde corre Streamlit; en Streamlit Cloud ese servidor usa rutas Linux y no corresponde a las carpetas del usuario.

Para MDE grandes, normalmente conviene usar la fuente de Google Drive o preparar un recorte/COG, porque la subida por navegador depende del limite de archivo y memoria disponible en Streamlit Cloud. Para resultados hidrologicos mas consistentes se recomienda usar rasters proyectados en unidades lineales; si el raster esta en grados, la app estima el tamano de pixel en metros segun la ubicacion.

Recorte remoto desde Google Drive

Tambien se incluye una utilidad CLI para descargar solo el recorte del MDE segun un GeoJSON:

python clip_dem_by_polygon.py --geojson sample_polygon.geojson --output mde_recortado.tif

Con otro poligono y limite de celdas:

python clip_dem_by_polygon.py --geojson mi_poligono.geojson --output mde_recortado.tif --max-cells 1000000

Archivos principales

• app.py: interfaz Streamlit.
• runoff_model.py: recorte raster, acondicionamiento DEM, D8, acumulacion, cauces, inundacion relativa y exportacion.
• remote_raster.py: resolucion del enlace publico de Drive y lectura por rangos HTTP.
• clip_dem_by_polygon.py: utilidad CLI para recortar el MDE remoto/local con un GeoJSON.
• sample_polygon.geojson: poligono pequeno de prueba en WGS84.
• requirements.txt: dependencias Python para ejecutar la app.
• .streamlit/config.toml: configuracion visual basica de Streamlit.

Preparacion para GitHub

El repositorio esta preparado para subir codigo y archivos livianos. No se deben versionar datos raster grandes, clips de prueba, logs, caches ni el video original; esos patrones estan incluidos en .gitignore.

Antes de publicar:

python -m py_compile app.py runoff_model.py remote_raster.py clip_dem_by_polygon.py
git init
git remote add origin https://github.com/asoto59g/Runoff_CRC.git
git add app.py runoff_model.py remote_raster.py clip_dem_by_polygon.py sample_polygon.geojson README.md requirements.txt .gitignore .gitattributes .streamlit/config.toml .github/workflows/python-check.yml
git commit -m "Initial Streamlit runoff model"
git branch -M main
git push -u origin main

Limitaciones

Este prototipo identifica zonas relativas de concentracion, cauce ocupado, desborde lateral y posible anegamiento segun topografia. No reemplaza un modelo hidraulico 1D/2D calibrado, no calcula tirantes reales, velocidades, niveles contra infraestructura, alcantarillas, redes pluviales, rugosidad espacial, uso de suelo ni curvas IDF oficiales.

El MDE publico por defecto esta etiquetado como LOCAL_CS["CRTM05"]; la app lo trata como CR05 / CRTM05, EPSG:5367. Los GeoTIFF cargados por el usuario usan su propio CRS cuando este es transformable a WGS84.