eSTRUCURA Y FORMATO DE DATOS

ESTRUCURA Y FORMATO DE DATOS

Msc Graciela Pusineri Msc. Alejandra Arbuet Moraes 1

ESTRUCTURA Y FORMATO DE DATOS



Contenido

1. Explorando Estructuras y Formatos de datos .....................................................................................3

2. El formato Cobertura (Coverage) ........................................................................................................4

3. El formato Shapefile ............................................................................................................................5

4. El formato de Base de Datos Geográfica, Geodatabase (GDB) ...........................................................7

Versiones de Geodatabase ....................................................................................................................9

5. El formato CAD ................................................................................................................................. 10

6. El formatos Tabular .......................................................................................................................... 11

7. El formato de la estructura Raster ................................................................................................... 11

8. Topología .......................................................................................................................................... 13



1. Explorando Estructuras y Formatos de datos

Hay básicamente dos tipos de estructuras en los datos de los SIG. Raster y Vectorial. La estructura Raster trata a la información como continua, distribuida sobre todo el territorio. La información se divide en celdas individuales (píxeles en la computadora) cada una de las cuales tiene un valor discreto. La estructura Vectorial utiliza puntos, líneas y polígonos para representar las observaciones presuponiendo que la información es constante dentro de los límites que fijan los objetos. Cada una de estas estructuras ofrecen ventajas y desventajas al trabajo con datos geográficos, pero ambos pueden complementarse perfectamente. El modelo que trata ArcGis es básicamente vectorial, sin embargo permite visualizar y realizar operaciones con datos raster a partir de la incorporación de Extensiones como la Spatial Analyst y otras. Los datos GIS están definidos por 3 componentes básicos: geometría (constituye la representación gráfica y espacial de los elementos), atributos (constituye las características descriptivas de los elementos) y comportamiento (reglas que el usuario puede definir para la visualización y edición de los datos).

Dato Geográfico • Los componentes de la Información Geográfica

Reglas de despliegue, edición o análisis Ejemplo: Dos lotes no deben estar superpuestos

• Cada elemento geométrico corresponde a un registro de la Tabla de Atributos

Dentro de las dos estructuras de datos se encuentran muchos formatos.Los fabricantes de software y otras organizaciones, tales como agencias de gobierno, han buscado en forma continua formatos digitales más eficientes y versátiles para almacenar información geográfica. ArcGIS tiene la ventaja de soportar en forma integrada todos los formatos de ESRI: shapefiles, coberturas, grid, goedatabase y datos servidos a través de internet publicados con ArcIMS.

Atributos Geometría

Comportamiento



También soporta datos de formatos CAD (dxf, dwg y dgn) , tablas (dbf, xls), grillas e imágenes ( bmp, tif, jpg, etc), imágenes de distintos de software como Idrisi y Erdas Imagine, así como una variedad de diferentes formatos, sin necesidad de convertirlos.

Algunos Formatosde datos compatibles con ArcGIS

• Coberturas de ArcInfo (Coverage)

• Servicios de mapas de ArcIMS • DGN

• DWG

• DXF

• Geodatabases

• Conexiones de red geográfica

• Tablas de base de datos

• ERDAS IMAGINE (.IMG)

• Formato de intercambio de gráficos (.GIF)

• Formato ráster IDRISI (RST)

• Formato de intercambio de archivos JPEG, JIFF (.JPG) y JPEG 2000 (.JP2), JPIP

• LizardTech MrSID y MrSID Gen 3 (.SID)

• Formato de archivo de imagen con etiquetas, TIFF (.TIF)

• Modelos Digital de Elevación USGS (.DEM)

• Mapa de bits de Windows (.BMP)

• Shapefiles

• Archivos de texto (.TXT)

• Archivos Excel (.XLS)

• Redes Irregulares Trianguladas (TIN)

• ………………

2. El formato Cobertura (Coverage) El Coverage es el archivo predeterminado de ArcInfo. Es un modelo de datos georrelacionales que almacena datos vectoriales que mantienen relaciones topológicas (nodos,líneas, polígonos). Este formato logra gran precisión en los datos porque asegura integridad topológica, pero tiene la limitación de que no diferencia comportamiento entre objetos. Se diferencia del Shapefile por la forma de almacenamiento, está formado por dos directorios. Uno que contiene la información gráfica, y otro llamado INFO que contiene la información alfanumérica (tabla de atributos) y que es compartido por todas las coberturas del directorio o carpeta. Cada coverage almacena un conjunto de clases de diferente tipo, pero que guardan cierta relación espacial (pueden tener líneas y puntos, o puntos y polígonos). A menudo, se requiere más de una clase de entidad para definir las entidades en un coverage. Por ejemplo, las clases de entidad de línea y polígono existen en un coverage que representa las entidades de polígono. Las entidades de polígono también tienen puntos de etiqueta (Label Point), que aparecen como clase de entidad separada. Cada cobertura tiene una clase de entidad que contiene puntos de relevancia, que



representan coordenadas reales, conocidas. Estos puntos de relevancia ayudan a definir la extensión de una cobertura, no representan ningún punto de datos actual dentro de la cobertura. La figura a continuación muestra las clases de entidad comunes en una cobertura.

Es muy importante utilizar solo las herramientas de ArcGis para manejar y manipular las coberturas, pues conservan los vínculos entre los archivos almacenados en el directorio de coverange y de INFO.

Formato Coverage

• Vista en Explorador de Windows7

• Vista en ArcCatalog

3. El formato Shapefile Es el formato nativo de ArcView hasta la versión 3.x. Está hoy considerado un estándar, es el formato más sencillo y no topológico que se utiliza para almacenar la ubicación geométrica y la información de atributos de las entidades geográficas. Las entidades geográficas de un shapefile se pueden representar por medio de puntos, líneas o polígonos (áreas), pero solo puede contener una clase de elementos. Entre la geometría y los atributos existe una relación de uno a uno, basada en el número de registro. Los registros de atributo del archivo dbf deben estar en el mismo orden que registros del archivo principal.



El formato de shapefile define la geometría y los atributos de entidades a la que se hace referencia geográfica en tres o más archivos con extensiones de archivo concretas, que se deben almacenar en el mismo espacio de trabajo de proyecto. Los siguientes3 archivos son necesarios siempre

• *.shp: es el archivo principal que almacena la geometría de la entidad.

• *.shx: es el archivo de índice que almacena el índice de la geometría de la entidad

• *.dbf: es la tabla dBase que almacena la información sobre atributos de las entidades. Pueden existir otros archivos, pero no son necesarios, por ejemplo:

• *.sbn y *.sbx: son los archivos que almacenan el índice espacial de las entidades.

• *.prj: es el archivo que almacena la información sobre el sistema de coordenadas

• *.xml: es el archivo de metadatos de ArcGIS y almacena información sobre el shapefile. Cada archivo debe tener el mismo prefijo, por ejemplo 002_Red_Vial.shp, 002_Red_Vial.shx y 002_Red_Vial.dbf,que se pueden visualizar en el Explorador de Windows 7 y en ArcCatalog de diferente manera según sea un archivo de puntos, líneas o polígonos. Se recomienda utilizar ArcCatalog para copiar, mover o renombrar shapefile, ya que actúa sobre todos los archivos.

Formato Shapefile



Puede editar shapefiles en ArcGIS con cualquier nivel de la licencia (ArcView, ArcEditor o ArcInfo). Sin embargo, para aprovechar la funcionalidad de edición avanzada, como la topología, necesitará importar el shapefile como clase de entidad en una geodatabase.



4. El formato de Base de Datos Geográfica, Geodatabase (GDB) En su nivel más básico, una geodatabase de ArcGIS es una colección de datasets geográficos de varios tipos contenida en una carpeta de sistema de archivos común, una base de datos de Microsoft Access o una base de datos relacional multiusuario DBMS (por ejemplo Oracle, Microsoft SQL Server, PostgreSQL, Informix o IBM DB2). La GDB es un modelo de datos orientado a objetos que se ha implementado en ArcGIS. Se trata de un sistema de almacenamiento de datos, en un sistema de gestión de bases de datos. Permite la definición de los elementos geográficos de modo que sean modelados más cercanamente al mundo real. A diferencia de los otros formatos shapefile y coverage que almacenaban los elementos espaciales y los atributos por separado, la Geodatabase (Base de datos Geográficos) almacena estos dos tipos de información en una sola base de datos. Este almacenamiento centralizado le ofrece al usuario muchas ventajas:

• Almacenamiento centralizado espacial y de atributos, con una única localización de los datos almacenados.

• Administra datos vectoriales y raster

• Reglas de comportamiento estándar de fácil uso, que permiten hacer validación espacial y de atributos.

• Opciones múltiples de personalización Como desventaja tiene que una Geodatabase creada en una versión de ArcGis no se puede abrir en otra distinta. La validación significa que los elementos geográficos pueden ser hechos para que permitan ciertos tipos de comportamiento en cuanto a despliegue, edición o análisis, dependiendo de las circunstancias que el usuario defina, implementándose un control de calidad. Se pueden establecer dos tipos de validación, espacial y de atributos. Una geodatabase puede representar datos geográficos de cuatro maneras distintas; objetos discretos mediante vectores, fenómenos continuos mediante raster, superficies mediante TIN's, y referencias a lugares mediante localizadores y direcciones. Almacena también comportamiento, reglas y relaciones topológicas. Una red geométrica nos permite la conectividadentre las líneas y los puntos. También existen la opción de crear elementos personalizados, como uniones eléctricas complejas.



Formato Geodatabase

• Vista en ArcCatalog Lista de componente de una Geodatabase Feature Dataset

Lista de componente de un Feature Dataset

Tabla Feature Class (Capas Independientes)

En resumen una geodatabase puede tener: datos vectoriales independientes (Feature Class) o en un conjunto (Feature Dataset), datos raster (Raster Dataset), tablas, relaciones, reglas, red geométrica, etc.

• Un “Feature Dataset” es un conjunto de clase de elementos, se define como un contenedor de clase de elementos. La única condición es que todas las clases de elementos deben compartir el mismo sistema de coordenadas.

• Un “Feature Class”es una clase de elementos independientes, contiene una colección de elementos del mismo tipo (puntos, líneas, polígonos o anotaciones).

• Un “Raster Dataset” es un conjunto de elementos tipo raster, todos los elementos deben compartir el mismo sistema de coordenadas. Se usa mucho para almacenar todas las bandas de una imagen

• Una “Relationship Class” es una forma de almacenar como se relacionan los objetos del mundo real. Ej: Parcela –Edificio

• Una “Topology”es una o variasreglastopológicas,es una propiedad que se puede asignar al objeto con el fin de regir su comportamiento. Ej: Las parcelas deben estar dentro de manzanas, los edificios dentro de la parcela.

• Una “Geometric Network” es unsistema dered topológicaque es mantenido automáticamente por el software.Permite la conectividadentre líneas y puntos

Una geodatabase no puede tener formatos Shapefile, Coverage o CAD, pero se pueden importar cada uno de estos formatos a una geodatabase ya creada, realizando una transformación a un Feature Class, esto se realiza en ArcCatalog.



Versiones de Geodatabase

Una geodatabase puede presentar múltiples versiones para que varios usuarios puedan editar los mismos datos. ArcGis soporta desde la versión 9.2 cinco implementaciones físicas de la GDB: A nivel Escritorio ( Desktop): Geodatabases de Archivos“File Geodatabase (*.gdb)”, está estructurada a partir de un conjunto de archivos, cada dataset se aloja como un archivo que puede escalar hasta 1 TB de tamaño. Es

la opción que se elige por defecto. GeodatabasesPersonales“Personal Geodatabase (*.mdb)”, todos los datasets se almacenan dentro

de un archivo de datos de Microsoft Access con un límite de tamaño de 2 GB.

Las geodatabases de archivos y personales, disponibles para todos los usuarios de ArcView, ArcEditor y ArcInfo, están diseñadas para admitir el modelo de información completo de la geodatabase, que consta de topologías, catálogos de ráster, datasets de red, datasets de terreno, localizadores de direcciones, etc. Están diseñadas para ser editadas por un único usuario y no admiten el versionado de geodatabases.

Crear una nueva geodatabase de archivos o personal implica crear una carpeta de archivos

especial en el disco, para ello se puede utilizar ArcCatalog o bien herramientas de

geoprocesamiento. A nivel Servidor ( Server): Almacenados en una base de datos relacional con Oracle, Microsoft SQL Server, IBM DB2,

IBM Informix o PostgreSQL. Estas geodatabases multiusuario requieren el uso de ArcSDE y

pueden no tener límite de tamaño y en cantidad de usuarios. “ArcSDE Personal Geodatabase”, su formato es Microsoft SQL Server 2005Express, permite hasta cuatro usuarios concurrentes y está disponible para licencias ArcEditor y ArcInfo. “ArcSDE Workgroup Geodatabase”, su formato es Microsoft SQL Server 2005Express, permite hasta diez usuarios concurrentes y está disponible para licencias ArcGIS Server Workgroup. “ArcSDE Enterprise Geodatabase”, su formato depende de la base de datos relacional que se utilice (Oracle, Microsoft SQL Server 2000 o 5, IBM DB2 o IBM Informix), está disponible para licencias ArcGIS Server Enterprise. Sin importar la implementación física, se pueden ejecutar las mismas operaciones de despliegue, consulta y análisis en todos los tipos de Base de Datos Geográfica. Si existen diferencias en cuanto a funcionalidad, debido a los aspectos de almacenamiento físico.

Cuando necesita una geodatabase multiusuario grande que muchos usuarios puedan editar

y utilizar simultáneamente, la geodatabase de ArcSDE proporciona una buena solución.



5. El formato CAD Los archivos de Diseño Asistido por Computadora (CAD) son representaciones digitales de diseños artificiales u objetos del mundo real. Suelen utilizarse como documentos legales o propuestas de planes, sobre todo en profesiones técnicas como ingeniería, arquitectura, topografía y ramas de la construcción. Además de puntos, líneas, polígonos y anotaciones, los datos CAD incluyen con frecuencia representaciones adicionales como arcos y splines 2D o 3D, y superficies planas o de forma libre 3D. ArcGIS convierte y agrupa los elementos compatibles en tipos de entidad de SIG homogéneos utilizando técnicas de conversión semántica propias de las plataformas AutoCAD y MicroStation. Así se pueden visualizar los archivos CAD en sus distintos formatos: DGN (MicroStation), DXF y DWG (AutoCAD), en el último caso solo lee información de una vista de datos denominada espacio de modelo. Un archivo CAD puede ser visto como una única unidad o cada capa separadamente (se puede expandir la colección para ver separadamente puntos, líneas, polígono y anotaciones) En ArcGis de puede desplegar y consultar los datos tal como están en su formato nativo o se pueden convertir a clases de elementos de geodatabase (formato nativo de ArcGis) o de archivo shapefile si lo desea para editar los elementos espaciales o los registros de atributos.

Formato CAD



Tabla de atributos, en el campo “Shape “muestra que tipo es( punto, línea,pológono). En el campo “Layer” muestra en que capa está en el archivo original de CAD.

ArcCatalog soporta la exportación de clases de elementos CAD a Coverage, Geodatabase o Shapefile. También están las herramientas de Conversión de ArcToolbox soportan tanto la importación como la exportación de los archivos CAD.



6. El formatos Tabular Los datos tabulares pueden incluir casi cualquier tipo de información. Lo más frecuente, es que contengan datos descriptivos de los elementos de mapa. Añadiendo estos datos a una capa podemos ampliar la información de atributos disponible para visualizar, consultar y seleccionar los elementos de capa. Los formatos son: dBASE: Extensión DBF. Es el formato de las tablas de atributos de los shapefiles. Excel:Extensión XLS INFO: Es una carpeta que guarda toda la información alfanumérica de las coberturas ArcInfo. Access: Extensión MDB. Es el formato de las geodatabases. TXT: Ficheros de texto con los datos separados por comas. Ficheros SQL: Access, Oracle, Informix, DB2.

7. El formato de la estructura Raster En su forma más simple, un ráster consta de una matriz de celdas (o píxeles) organizadas en filas y columnas (o una cuadrícula) en la que cada celda contiene un valor que representa información. Existe una relación entre el tamaño del archivo y el nivel de detalle con el cual se desea representar la realidad, asumiendo una extensión espacial dada. Si el tamaño de la celda es de 50 m la imagen no será de detalle y podrá trabajar con una zona de gran extensión sin tener un archivo demasiado grande. En cambio si elige un píxel de 1m, el nivel de detalle será muy bueno, pero el tamaño de la imagen será muy grande para una reducida extensión del territorio. Los valores de celda pueden ser positivos o negativos, enteros o de punto flotante. Los valores enteros es mejor utilizarlos para representar datos categóricos (discretos) y los valores de punto flotante para representar superficies continuas. Las celdas también pueden incorporan un valor NoData para representar la ausencia de datos. Los ejemplos más comunes de estos son: fotografías aéreas digitales, imágenes de satélite, imágenes digitales o incluso mapas escaneados. En un SIG, los usos de los datos ráster se pueden dividir en cuatro categorías principales:

1. Rásteres en forma de mapas base (Ejm. Ortofotografías) 2. Rásteres en forma de mapas de superficie (Ejm. Modelo Digital de Elevación-MDE) 3. Rásteres en forma de mapas temáticos (Ejm. Usos del suelo) 4. Rásteres en forma de atributos de una entidad (Ejm. Fotografías digitales)



Formato RASTER

• Un polígono se puede representar mediante un dataset ráster en varios tamaños de celda

• Distintos formatos Raster

MDE (*.grid) Imagen base (*.jpg) Cobertura de suelo (*.img) •

El primer uso es el más frecuentemente, como fondo para visualizar o capturar otra información espacial como carreteras y edificios. Los rásteres temáticos y continuos se pueden visualizar en el mapa en forma de capas de datos junto con otros datos geográficos, pero a menudo se utilizan como datos de origen para el análisis espacial con la extensión ArcGIS Spatial Analyst. El formato nativo raster de ArcGis es el “Grid”, pero admite otros de imágenes como jpg, tif, bmp, Erdas, Mr.SID etc.



8. Topología La Topología es el estudio de aquellas propiedades de los cuerpos geométricos quepermanecen inalteradas por transformaciones continuas.La Topología se interesa por conceptos como proximidad, conectividad, adyacencia, proximidad,solape, etcétera. Es esencial crear topología cuando su análisis depende de relaciones espaciales. Por ejemplo, si está modelando una red de las aguas residuales, todas las cañerías debenestar conectadas: esta condición es esencial para realizar cualquier análisis de flujo. O si está calculando el área total para diversos tipos de uso del suelo: los polígonos debenser continuos ya que cualquier boquete entre polígonos darán lugar a totales inexactos. O si desea modelar el flujo de algúnrecurso, tales como agua o electricidad, debe construiruna red geométrica. Tipos de Topología

• Topología del Mapa Se crean relaciones temporales en una o más capas de información que se conservan solamentedurante el transcurso de la edición.Se utilizan las herramientas de edición de ArcMap, sin necesidad de contar con ningunalicencia adicional. Se verán en el tema de edición.

• Topología de Reglas (Topology)

El ArcGis incluye un conjunto de reglas (Rules) que definen lasrelaciones espaciales del modelo preservando las relaciones que mantienen los datos. Todas las clases que participan en una topología de regla deben pertenecer al mismo Feature DataSet.Se necesita para editar estas reglas ArcEditor o ArcInfo (con ArcView no se pueden editar). Por ejemplo, en el Feature DataSet “Parcelario” que está compuesto por las clases “Edificios” y “Parcelas_Alamo_Sauce”. Estas clases mantienen relaciones topológicas entre ellas, por lo tanto se creó una topología de reglas que se denominó“Parcelario_Topology”:

Parcelas_Alamos_Sauce Must Not Overlap: Las parcelas no deben solaparse

EdificiosMust Be covered ByParcelas_Alamos_Sauce: Los edificios debe estar dentro de la parcela.

EdificiosMust Not Overlap: Las parcelas no deben solaparse



Topología de Reglas

• Relación topológica entre Edificios y Parcelas

Resultado una vez Validada la regla, Identifica los errores que luego se deben corregir.

• Topología de Redes (Geometric Network)

Por último, están las Reglas Topológicas en Sistemas de Redes, donde la topología esmantenida automáticamente por el software. En una topología de red, las relaciones topológicas se establecen entre los elementos y estasrelaciones se almacenan en el mismo Feature DataSet, como un nuevo objeto. A partir de la creación de una red, podrá relacionar líneas y puntos juntos de modo que cuandoedita un elemento y lo mueve de lugar, los puntos y las líneas conectadas se muevenconjuntamente.Por otra parte, podrá establecer la dirección de flujo en la red, restringiendo el flujo vía la creaciónde barreras y observando los efectos que produce la barrera sobre el flujo. También será factible realizar análisis de red, por ejemplo encontrar segmentos conectados.



El movimiento de personas, el transporte y la distribución de bienes y servicios, la entrega de losrecursos y la energía y la comunicación de información se producen a través de sistemas deredes. Las redes geométricas le permiten definir y analizar elflujo de recursos para contestar las preguntas como: - ¿Cuáles calles se conectan entre si? - ¿Cuáles parcelas serán afectadas por reparación de una calle? - ¿Cuál es la ruta más rápida entre dos puntos en la red? Para crear y revisar una red geométrica, será necesario trabajar con ArcEditor o Arclnfo. Suvisualización es posible realizarla con cualquier ArcGis.

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