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MODELOS DE DATOS
ProfesoresdelcursoMayraMnicaHernndezMoreno1,OswaldoTllezValds1,HumbertoMacasCullar2
1 FacultaddeEstudiosSuperioresIztacala UNAM2 DepartamentodeInvestigacinAccinParticipativayPlanificacinComunitaria Chakaan Buulaan,AC
Enero, 2012
FACULTADDECIENCIAS UNAMProgramadeActualizacinySuperacinDocente(PASD)
DireccinGeneraldeAsuntosdelPersonalAcadmicoDGAPAUNAM
CursoSistemasdeInformacinGeogrficaconAplicacionesen
florayvegetacindeMxico
Fuentes: - Hernndez-Moreno, M., Macas-Cuellar, H., Tllez-Valds, O. 2011. Apuntes del curso Sistemas de Informacin Geogrfica y Modelacin Espacial.
Semestre 2012-1. Posgrado en Ciencias Biolgicas UNAM- Flamenco, A. 2005. Curso SIG como herramienta para la toma de decisiones en el manejo de Recursos Naturales. PUMA-UNAM- Montoya, A.R., Chico, A.M. 2011. ntroduccin a los sistemas de informacin geogrfica. Curso SIG-I. UNAM-DGAPA.- Centro de Informacin Geogrfica. 2009. Universidad de Quintana Roo.
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MODELOS DE MODELOS DE DATOSDATOS
2.1 El SIG como modelo del mundo real2.2 El modelo raster2.3 El modelo vectorial
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El SIG como modelo del mundo El SIG como modelo del mundo real real
Debido a que el mundo real es enormemente rico y diverso, su estudio slo puede ser alcanzado mediante una simplificacin de la realidad, mediante un modelo.
Para ello es importante seleccionar la informacin de toda la complejidad, para aislar aquellas variables y
relaciones de la realidad que son del inters del estudio.
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Estos datos contenidos en un SIG pueden considerarse como un conjunto de mapas de una porcin especfica de la superficie, representando cada uno de ellos una variable temtica.
El SIG como modelo del mundo real El SIG como modelo del mundo real
La base de datos espacial de un SIG no es ms que un modelo del mundo real, una representacin digital en base a objetos discretos.
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El SIG como modelo del mundo real El SIG como modelo del mundo real
Una variable temtica en un SIG, recibe el nombre de capa temtica, en la que se representa una tipologa especifica de elementos del mundo real.
Una capa temtica es un conjunto de elementos geogrficos lgicamente relacionados y sus atributos temticos, es decir, es la
separacin lgica de los datos espaciales de un mapa de acuerdo con un tema determinado; as, cada capa almacena un tipo particular y homogneo
de objetos espaciales.
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El SIG como modelo del mundo real El SIG como modelo del mundo real
Los temas que se representan pueden ser cuantitativos, como la variacin de temperatura en un territorio (Variable continua).
O, cualitativos, como en un mapa de unidades de suelo
(variables discretas)
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El SIG como modelo del mundo real El SIG como modelo del mundo real
En un SIG, los objetos espaciales pueden
entenderse como la representacin
de los hechos espaciales en una capa temtica.
Los objetos se representan en funcin de los distintos tipos de unidades de observacin que pueden distinguir en
la realidad.
Dependiendo de la propiedades geomtricas de un hecho real, se obtendrn los datos geogrficos
contenidos en el, llegando al proceso de abstraccin y
discretizacin de la informacin continua.
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El SIG como modelo del mundo real El SIG como modelo del mundo real
Dependiendo del modelo de datos que utilicemos, podemos representar los objetos por medio de:
Celdas en un modelo raster
Puntos, lneas, y reas en un modelo de datos
vectoriales
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El modelo RasterEl modelo RasterEn este modelo, el espacio esta representado por un conjunto de unidades espaciales llamadas celdas o pxeles, las cuales representan unidades homogneas de informacin espacial, que establecen su localizacin por un sistema de referenciacin en filas y columnas.
filas
1:cuerpo de agua2:parcelas3:bosque
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El modelo RasterEl modelo Raster
El espacio es compartimentado en porciones de igual tamao y forma mediante la superposicin de una retcula o malla regular.
La malla suele ser de objetos cuadrados o rectangulares, de manera que cada una de esos objetos (celdas) representa una pequea porcin del espacio.
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El modelo RasterEl modelo Raster
Propone una aproximacin basada en objetos elementales (celdas) que pueden agruparse para construir objetos complejos que representan elementos del mundo real.
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El modelo RasterEl modelo Raster
En este modelo una capa pueden representarse los atributos mediante un grupo de celdas colindantes que tienen un mismo valor temtico.
No quedan registrados de forma explcita los lmites entre los elementos geogrficos, sin embargo estos se pueden inferir a partir de los valores que toman las celdas.
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Siendo el pixel la unidad base de este modelo, el identificador especfico de cada pixel puede ser directamente el valor de un atributo temtico (imagen de satlite), o bien un identificador ligado a una serie de variables temticas en otra base de datos.
El modelo RasterEl modelo Raster
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Cadaceldaenunarchivo,slopuederepresentarunatributo.Cadaatributosealmacenaenunarchivodiferente.Lanecesidaddealmacenamientoesalta.
Lasoperacionesconmltiplesarchivosenceldasimplicanlarecuperacinyelprocesamientodedatosdeatributos,deceldascorrespondientes,dearchivosdiferentes.
El modelo RasterEl modelo Raster
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Enelsistemarasterunfactoresencialeseltamaodelelementobaseelpxelyelnmerototaldefilasycolumnasqueconformanlamalla.
Eltamaodelpxelestablecelaresolucindelaimagen,esdecir,qutantoseacercaelmodeloalarealidad.
El modelo RasterEl modelo Raster
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El modelo RasterEl modelo Raster
VENTAJASVENTAJAS DESVENTAJASDESVENTAJAS
Es una estructura de datos simple.
Las operaciones de superposicin de mapas se implementan de forma ms rpida y eficiente.
Cuando la variacin espacial de los datos es muy alta el formato raster es una forma ms eficiente de representacin.
El formato raster es requerido para un eficiente tratamiento y realce de las imgenes digitales.
La estructura es menos compacta.
Ciertas relaciones topolgicas son ms difciles de representar.
La salida de los grficos resulta menos esttica, ya que los limites entre zonas tiende a presentar la apariencia de bloques. Esto puede solucionarse utilizando un nmero muy elevado de celdas ms pequeas, pero pueden resultar ficheros inaceptablemente grandes.
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AnAnlisis geogrlisis geogrfico integralfico integral
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El modelo VectorialEl modelo Vectorial
Es un formato de datos en el que la descripcin de los objetos geogrficos utilizan vectores definidos por pares de coordenadas relativas a algn sistema cartogrfico.
El modelo vectorial representa los objetos espaciales codificando, de modo explicito, sus fronteras (el lmite o permetro que separa el objeto del entorno).
El elemento fundamental de referencia en este tipo de representacin es el segmento lineal, delimitado por dos vrtices.
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El modelo VectorialEl modelo Vectorial
EN ESTE SENTIDO
Los objetos puntuales (dimensin topolgica 0), se representan mediante un par de coordenadas, X, Y de la posicin del objeto
Los lineales (dimensin topolgica 1) se aproximan mediante el trazado de segmentos lineales que cruzan sus vrtices, y se representan mediante las coordenadas X, Y de esos vrtices.
Los polgonos (dimensin topolgica 2) se codifican aproximando sus fronteras mediante segmentos lineales que se cortan igualmente en vrtices.
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El modelo VectorialEl modelo Vectorial
Hoy en da se usa la ESTRUCTURA ARCO-NODO, para formar la topologa vectorial en la cual el sistema puede identificar relaciones como la inclusin, adyacencia, etc. gracias a un conjunto de tablas topolgicas, una para polgonos, una para arcos y finalmente una para nodos.
Es decir, con un par de coordenadas y su altitud gestionan un punto (un vrtice geodsico), con dos puntos generan una lnea, y con una agrupacin de lneas forman polgonos.
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La topologa arco-nodo basa la estructuracin de toda la informacin geogrfica en pares de coordenadas, que son la entidad bsica de informacin para este modelo de datos.
Pares de coordenadas (puntos) forma vrtices y nodos Grupos de puntos forman lneas, Grupos de lneas forman polgonos.
El modelo VectorialEl modelo Vectorial
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Para poder implementarla en una computadora, se requiere la interconexin de varias bases de datos a travs de identificadores comunes.
Estas bases de datos, son tablas con datos ordenados de forma tabular, contienen columnas comunes a partir de las cuales se pueden relacionar datos no comunes entre una y otra tabla.
El modelo VectorialEl modelo Vectorial
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Las relaciones espaciales se representan explcitamente; la entidad bsica es el arco-nodo.
yArco: una serie de puntos que empiezan y terminan en un nodo. Los puntos intermedios que definen el arco se conocen como vrtices. Un arco es tambin un conjunto de segmentos rectos que poseen la misma topologa.
y Nodo: punto de interseccin donde dos o ms arcos se encuentran, o donde termina un arco.
yPuntos: se representan como nodos aislados.y Polgonos: se representan como una cadena cerrada de arcos.
Todos estos rasgos se identifican por un id o tagy estn representados digitalmente por pares decoordenadas (x,y).
El modelo VectorialEl modelo Vectorial
Formato vectorial: tipo estructurado (topolFormato vectorial: tipo estructurado (topolgico)gico)
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Topologa: es el mtodo matemtico para definir relaciones espaciales.
y La topologa define las relaciones espaciales entre los rasgos geogrficos. Se expresa en forma de listas.
Un arco es una lista de vrtices y dos nodos terminales. Un polgono es una lista de arcos que definen su permetro.
y La topologa facilita funciones analticas: Modelado del flujo entre lneas conectadas en una
red. Combinacin de polgonos adyacentes con
caractersticas similares. Sobreposicin de rasgos geogrficos.
El modelo VectorialEl modelo Vectorial
Formato vectorial: tipo estructurado (topolFormato vectorial: tipo estructurado (topolgico)gico)
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Conceptos topolgicos:y Conectividad. Los arcos se conectan unos
a otros. y Definicin de rea. Los arcos que se
conectan alrededor de un rea definen un polgono.
y Contigidad. Los arcos tienen direccin hacia los lados izquierdo y derecho.
C
Formato vectorial: tipo estructurado (topolFormato vectorial: tipo estructurado (topolgico)gico)
El modelo VectorialEl modelo Vectorial
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y En este enfoque, la posicin (x, y) se almacena en un cuadro de datos de coordenadas de arco.
y Las relaciones se almacenan en cuadros de topologa de polgonos, arcos y nodos, que describen la representacin espacial de los datos.
El modelo VectorialEl modelo Vectorial
Formato vectorial: tipo estructurado (topolFormato vectorial: tipo estructurado (topolgico)gico)
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ConectividadConectividad
y Los arcos presentan un nodo inicial y uno terminal (fnode y tnode), estos nodos se almacenan junto con sus coordenadas en una lista arco-nodo.
y En la lista arco nodo, los arcos contiguos se reconocen por el nodo que tienen en comn.
y El programa reconoce rutas a travs de aquellos arcos que se conectan al leer la lista arco-nodo.
C
El modelo VectorialEl modelo Vectorial
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CEl modelo VectorialEl modelo Vectorial
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El modelo VectorialEl modelo Vectorial
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DefiniciDefinicin de n de rearea
y Los rasgos geogrficos pueden definirse en ocasiones mediante un rea. Ej. Un lago, una parcela, una ciudad, etc.
y La topologa de polgonos se define por una lista de arcos, donde los polgonos contiguos comparten un arco, tal topologa se conoce como de polgono-arco.
y Los vrtices de un arco que separa dos polgonos vecinos slo se almacenan una vez para reducir el espacio utilizado y para asegurar que no exista traslape entre polgonos.
C
El modelo VectorialEl modelo Vectorial
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CEl modelo VectorialEl modelo Vectorial
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ContigContigidadidad
y Dos polgonos que comparten un arco son adyacentes. La contigidad es el concepto topolgico que permite modelar la adyacencia.
y Los nodos terminales que definen un arco indican la direccin del mismo, esto significa que pueden determinarse los polgonos a la derecha e izquierda del arco.
y La topologa derecha-izquierda permite reconocer los polgonos adyacentes.
C
El modelo VectorialEl modelo Vectorial
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CEl modelo VectorialEl modelo Vectorial
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Estructura vectorial, Estructura vectorial, modalidad modalidad
arcoarco--nodo (topolnodo (topolgica)gica)
ConectividadDefinicin de rea
Contigidad
El modelo VectorialEl modelo Vectorial
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Base de datos de puntos y sus atributosBase de datos de puntos y sus atributos
B
El modelo VectorialEl modelo Vectorial
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Base de datos de lBase de datos de lneas y sus atributosneas y sus atributos
B
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Base de datos de polBase de datos de polgonos y sus atributosgonos y sus atributos
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Base de datos puntos, lBase de datos puntos, lneas y polneas y polgonosgonos
B
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Rasgos de una coberturaRasgos de una cobertura
C
Adems de estos rasgos se pueden incluirsecciones, rutas, regiones, links y la cobertura.
Algunos de los elementos ms comunes en una cobertura
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El modelo VectorialEl modelo Vectorial
VENTAJASVENTAJAS DESVENTAJASDESVENTAJAS
Genera una estructura de datos ms compacta q1ue el modelo raster.
Genera una codificacin eficiente de las operaciones que requieren informacin topolgica, como el anlisis de redes.
El modelo vectorial es ms adecuado para generar salidas grficas que se aproximan mucho a los mapas dibujados a mano.
Es una estructura de datos ms compleja que el modelo raster.
Las operaciones de superposicin de mapas son ms difciles de implementar.
Resulta poco eficiente cuando la variacin espacial de los datos es muy alta.
El tratamiento y realce de las imgenes digitales no puede ser realizado de manera eficiente en el formato vectorial.
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Evidentemente ningn programa de SIG puede ser el mejor de los programas posibles y cubrir todas las posibles expectativas.
Por tanto los programas acaban especializndose en funcindel tipo de datos que se suponeque se van a utilizar, el tipo de aplicaciones y la lgica de trabajo.
Tipos de programas para SIGTipos de programas para SIG
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y SIG Raster. Incluyen principalmente herramientas para el manejo de variables espaciales (IDRISI, GRASS, ERMapper, SPRING, PCRaster)
y SIG Vectorial. Manejo de objetos (ArcInfo, ArcView, ILWIS, MapInfo, Geomedia)
Respecto a la forma de organizar el trabajoRespecto a la forma de organizar el trabajo
y SIG basados en menus, orientados normalmente a la gestin y administracin (ArcView, ILWIS, IDRISI para windows, MapInfo, Geomedia, SPRING)
y SIG basados en comandos, orientados a la investigacin (ArcInfo, GRASS, ArcInfo, IDRISI para MSDOS, PCRaster). La ventaja de los programas basados en comandos es la capacidad de programar y ejecutar scripts complejos.
SegSegn el tipo de datosn el tipo de datos
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Tipos de programas para SIGTipos de programas para SIG
Respecto a la filosofa y objetivos de desarrollo.y SIG comerciales (ArcInfo/ArcGIS, Geomedia, ArcView,
MapInfo, ILWIS, Smallworld, Geomatica)y SIG gratuitos o semigratuitos (SPRING, PCRaster,
IDRISI)y SIG libres (GRASS, DivaGIS, SEXTANTE)
Respecto a la plataforma o Sistema operativo en el que trabajany SIG para UNIXy SIG para Linuxy SIG para Windows
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Relaciones espaciales entre clases de objetosRelaciones espaciales entre clases de objetos
Puntos Lneas reas
Puntos - Es vecino de- Es vecino de o se distribuyen hacia
- Est cerca de
- Est encima de
- Es el centroide de
- Est dentro de (distancia)
Lneas - Cruza- Se une
- Intersecta
- Es el lmite de
reas - Est sobrepuesto- Es adyacente a
(Gatrell, 1991)
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ReferenciasReferenciasy Coppock, J.T. and Rhind,D.W. (1991) The History of GIS en Maguire, D.J.;
Goodchild, M.F. and Rhind, D.W. (Eds.) Geographical Information Systems: Principles and Applications . Vol 1. John Wiley & sons pp. 21-43)
y Longley,P.A.; Goodchild, M.F.; Maguire, D.J.; and Rhind, D.W. (2001) Geographic Information Systems and Science John Wiley & sons 454 pp.
y Maguire, D.J. (1991) An overview and definition of GIS en Maguire, D.J.; Goodchild, M.F. and Rhind, D.W. (Eds.) Geographical Information Systems: Principles and Applications. Vol 1 John Wiley & sons pp. 9-20
y Maling,D.H. (1991) Coordinate systems and map projections for GIS en Maguire, D.J.; Goodchild, M.F. and Rhind, D.W. (Eds.) Geographical Information Systems: Principles and Applications. Vol 1 John Wiley & sons pp. 135-146
y Unwin, D.J. (1991) The academic setting of GIS en Maguire, D.J.; Goodchild, M.F. and Rhind, D.W. (Eds.) Geographical Information Systems: Principles and Applications. Vol 1. JohnWiley &sons pp. 81-90
y http://www.gva.es/icv/GLOSARIO.HTMy http://www.uco.es/ bb1rofra/documentos/proyecciones/proyecciones.htmly http://www.uco.es/ bb1rofra/documentos/utm/coordenadas_utm.htmly http://www.lsgi.polyu.edu.hk/cyber-class/geodesy/y http://nivel.euitto.upm.es/ mab/tematica/htmls/proyecciones.htmly http://www.lsgi.polyu.edu.hk/cyber-class/geodesy/y http://www.uco.es/ bb1rofra/documentos/proyecciones
El SIG como modelo del mundo real El SIG como modelo del mundo real El SIG como modelo del mundo real El SIG como modelo del mundo real El SIG como modelo del mundo real El SIG como modelo del mundo real El modelo RasterEl modelo RasterEl modelo RasterEl modelo RasterEl modelo RasterEl modelo VectorialEl modelo VectorialEl modelo VectorialDefinicin de reaContigidadRasgos de una coberturaEl modelo VectorialRelaciones espaciales entre clases de objetosReferencias
