¡Descarga Modelación de Datos Geoespaciales: Raster vs Vectorial - Prof. Ojeda y más Apuntes en PDF de Ciencias Ambientales solo en Docsity!
BLOQUE III
1.- El modelo RASTER: Definición, el píxel y las características. ()* El modelo raster es una abstracción de la realidad donde los datos espaciales que nos interesan se expresan como una matriz de celdillas. Las celdillas que compartimentan el espacio se denominan píxeles (picture + element). Es la unidad más pequeña dentro de una imagen raster. Todos los píxeles tienen igual forma y tamaño; son indivisibles y no hay huecos entre ellos.
- Ventajas: Este modelo es especialmente útil en operaciones espaciales como la superposición de capas y los cálculos.
- Desventajas: A veces ocupa demasiada memoria ya que almacena todos los píxeles sin tener en cuenta si es un objeto o un espacio vacío. Además tiene poca precisión en los gráficos.
· Representación: Un elemento se puede representar de distintas formas: -Puntual: Una celdilla.
- Lineal: Secuencia de celdillas alineadas.
- Poligonal: Agrupación de celdillas contiguas.
En este modelo no se representan los límites de los objetos sino su contenido quedando sus límites implícitamente representados. La topología viene definida por la regularidad de la rejilla permitiendo saber cuales son los vecinos de cada punto en el mapa.
· Resolución: Es la dimensión mínima que debe tener un píxel. Generalmente se usa la mitad del tamaño del objeto o distancia más pequeña que se vaya a representar en la imagen. Esto es importante porque en función de esto se determinará el total de filas y columnas de la rejilla. Cuanto menor sea el píxel mayor será la precisión y mejor será la representación de la realidad en el mapa. Por otra parte; cuanto menor sea el píxel; mayor cantidad de filas y columnas habrá de modo que ocupara más memoria en su almacenamiento y más laborioso será su tratamiento y análisis. · Escala: Es la relación entre el tamaño del píxel y el espacio que representa en la realidad. Es el píxel quien establece la escala · Orientación: Es el ángulo que forma el norte con la dirección definida por las columnas de la malla. · Valor: Es la variable temática que se almacena. Hay una por píxel. · Zona (o región): Es el conjunto de celdas contiguas con el mismo valor. · Clase: Es el conjunto de zonas con el mismo valor
· Localización: relativa y absoluta.
- Relativa: Consiste en localizar al píxel en función del número de fila y columna que ocupa en la malla. De este modo se puede saber cuales son los
píxeles vecinos de uno dado tanto por los lados como por los vértices. También podemos deducir relaciones de cercanía, orientación relativa, etc.
- Absoluta: Consiste en referenciar tres o más puntos del mapa de acuerdo con un sistema de coordenadas geográficas (pueden usarse las esquinas del mapa o puntos de control del mapa con coordenadas geográficas conocidas).
MDT (Modelo Digital Terrestre) y MDE (Modelo Digital de Elevaciones): · MDT: Es una estructura de datos que representa la distribución espacial de una variable cuantitativa y continua tales como la temperatura, la humedad, la presión y se tiene que especificar un MDT de temperaturas, un MDT de humedad, etc. · MDE: Es una estructura de datos que representa la distribución espacial de la altitud de la superficie del terreno. Pretende representar una superficie y sus propiedades. Es un MDT de altitudes. Los datos para confeccionar un MDE pueden proceder de fuentes como campañas topográficas, mapas topográficos, mapas vectoriales, altímetros en satélites.
- Interpolación espacial : Es el método por el que se estima el valor de una variable en un lugar del que no se tienen datos partiendo de información obtenida por muestreo en una misma área. Éste método se basa en el principio de dependencia espacial que mide el grado de dependencia entre objetos cercanos y distantes. Existen varios métodos de interpolación. La interpolación espacial se puede usa tanto en MDE como en MDT.
Organización de bases de datos: Existen dos tipos de estructuras Raster para almacenar datos: · Estructuras Raster simples:
- Enumeración exhaustiva. (Pregunta 2)
- Run-lenght encoding. (Pregunta 3) · Estructura Raster jerárquica:
- Quadtree. (Pregunta 5)
2.- Organiza los datos del siguiente caso raster según la estructura “enumeración exhaustiva”. Explica el concepto. La enumeración exhaustiva es una forma de guardar la información. Consiste en almacenar los valores de todos y cada uno de los píxeles comenzando normalmente por la celda superior izquierda. No se comprimen los datos. Los valores suelen almacenarse todos seguidos a los largo de una línea y el sistema los reorganiza en forma de matriz ya que sabe el número de filas y columnas que hay gracias a un fichero de información.
· Origen de las coordenadas: se sitúa en el ángulo inferior izquierdo.
Estructura de datos espaciales : Es una forma de organizar un conjunto de datos espaciales y facilitar así su manipulación. Con ella podemos conocer la interrelación de los datos y las operaciones que se pueden realizar sobre ellos. En el modelo vectorial existen varios tipos estructuras de datos: a) Estructura “Spaghetti”. (Pregunta 6) b) Diccionario de vértices. (Pregunta 6) c) Organización DIME: Significa “Dual Independent Map Encoding”. Se usa en áreas urbanas. Los segmentos de las calles se codifican usando identificadores de manzanas a la derecha y a la izquierda, identificadores direccionales de intersección (nodo de origen y nodo final), coordenadas (x, y) y número de edificios a cada lado. La ventaja es que evita la duplicación de coordenadas e incluso la de las que forman un polígono. Además de geometría incluye topología. d) Estructura arco-nodo. (Pregunta 7) e) Estructura TIN. (Pregunta 9)
Estructura de datos temáticos : Para almacenar y manipular los valores temáticos se usa un sistema de gestión de bases de datos convencional como el SGBD.
- Datos: Son los hechos u observaciones que se guardan en la base de datos. Tal cual no pueden ser interpretados porque no tienen contexto.
- Base de datos: Es la información almacenada.
- Sistema de Gestión de Base de Datos: Es un dispositivo que facilita la búsqueda de información en una base de datos. Sus principales funciones son la relación lógica y física de los datos, su recuperación y verificación y asegurar su actualización.
El modelo de base de datos que vamos a ver es el RELACIONAL Se encarga del uso de relaciones. Cada relación es una tabla compuesta por:
- Registros (filas): Se representan los objetos o entidades.
- Campos (columnas): Son los atributos temáticos o variables. La información puede ser recuperada o almacenada a través de consultas.
Las ventajas de usar este tipo de base de datos es que es un sistema muy fácil de interpretar; es muy flexible ya que se pueden añadir nuevas tablas fácilmente y es el SGBD más usado en el mercado y está instalado en cualquier SIG.
5.- Determina que tipo de estructura de datos tiene el ejemplo dado y describe sus características.
Quadtree: Consiste en trabajar en una misma capa con distintos tamaños de bloques o grupos de celdas de modo que los bloques serán más pequeños cuanto más detalle se necesite. Las ventajas de este método son la velocidad de acceso a los valores de las celdas y la reducción de tamaño de los ficheros.
6.- Organiza los datos del siguiente ejemplo según la estructura “Spaguetti” y “Diccionario de Vértices”. Explica los conceptos.
· Estructura “Spaguetti”: Para cada objeto se toma su identificador y las coordenadas de los vértices que definen su posición en el espacio. En los polígonos se repite la coordenada inicial en el final para indicar el cierre. Es la estructura más simple pero tiene desventajas: el sistema almacena información sobre la geometría (forma del objeto) pero no sobre la topografía (relación entre los objetos) y genera mucha información redundante porque hay muchos vértices repetidos.
Tipo de objeto Identificador Coordenadas
Polígono A 4,11 - 9,11 - 11,8 - 11,6 - 10,4 - 4,4 - 4,
7.- Organiza los datos del siguiente ejemplo según la estructura arco-nodo
Es una estructura encargada de introducir información de un mapa. Su elemento fundamental es el arco.
- El arco es una línea o sucesión de líneas que comienzan en un nodo y terminan en otro.
- Los nodos son puntos de intersección de líneas o donde terminan las líneas. Es donde se encuentra tres o más arcos.
- Los vértices son los puntos intermedios. En esta estructura se usan 4 ficheros: 3 de topología y 1 de geometría.
- Topología de los polígonos: Aparece el identificador y los arcos que lo forman (dos entradas).
- Topología de los nodos: Aparecen el identificador y los arcos en los que está (dos entradas).
- Topología de los arcos: Aparecen el identificador, el nodo de origen y de final y los polígonos que aparecen a la derecha y a la izquierda (cinco entradas).
- Geometría: Es la tabla de coordenadas de los arcos: Aparece el identificador, y las coordenadas del nodo de origen, los vértices intermedios si los hay y el nodo final (cuatro entradas).
Un inconveniente es que la misma coordenada aparece más de una vez (redundancia). Una de sus ventajas es la gran cantidad de información topológica que ofrece pudiendo saber si dos elementos son adyacentes, están conectados o está uno incluido en otro.
- Topología de los polígonos: 2) Topología de nodos:
Polígono Arcos
A 1, 2, 3
B 2, 4, 5
C 6, 3, 5, -
D 7
E Exterior
Nodo Arcos
1 1, 3, 6
2 1, 2, 4
- Topología de los arcos:
Identificador Nodo origen Nodo fin Derecha Izquierda
1 1 2 A E
2 2 3 A B
3 1 3 C A
4 2 4 B E
5 3 4 B C
6 4 1 E C
7 5 5 C D
- Coordenadas de arcos:
Identificador Nodo origen (x, y) Vértice intermedio (x, y) Nodo fin (x, y)
1 (1,5) (1,9) (3,9)
2 (3,9) (3,5)
3 (3,5) (1,5)
4 (3.9) (9,9) (9,7)
5 (9,7) (5,5) (3,5)
6 (9,7) (9,1) (1,1) (1,5)
7 (5,4) (7,4) (7,2) (5,2) (5,4)
8.- La topología y la estructura topológica.
La topología es el concepto que nos informa de las relaciones entre los distintos elementos del mapa tales como proximidad, inclusión, conectividad y vecindad.
9.- La estructura TIN. ()* TIN son las iniciales de Triangulated Irregular Network que significa “red irregular de triángulos”. Es una estructura de datos vectorial simple que hace triangulaciones: dividir un área en triángulos. Es una variante de la estructura arco-nodo. Normalmente se usa para la representación de elevaciones del terreno pero se puede usar para representar cualquier otra variable continua. Para su formación se toma un conjunto de puntos que se conectan a través de líneas formando triángulos: Los triángulos están formados por tres líneas unidas en los nodos y cada vértice del triángulo tiene un valor z (variable continua).
