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INTRODUCCION A MODELOS YESTRUCTURAS DE DATOS SIG

Modelos

El desarrollo de un SIG, implica unproceso de abstraccin para pasar de lacomplejidad del mundo real a unarepresentacin simplificada asequiblepara el lenguaje de computadores.

Su primera fase es el diseo inicial de labase de datos que va a dar soporte a laaplicacin.

Localizacin real

Informacin Geogrfica querepresenta elementos, objetos oprocesos geogrficos

Modelo abstracto de unrealidad compleja

ENTONCES QU ES LA IG?

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Modelo abstracto deun realidad compleja

Geomtica

Realidad compleja

ENTONCES QU ES LA IG?

POTENCIALIDADES

La construccin de los modelos de estructuras dedatos implica saber cmo representar los objetospor elementos geomtricos, saber cmorepresentar los objetos por primitivas topolgicas ydefinir el tipo de control, es decir, como se midenlos atributos sobre los objetos.

Esquema de modelizacin de datos SIG

Realidad

Implementacindel sistema

Diseo delsistema

Anlisis delproblema

Modelo Digital.Estructura de Datos

Modelo Lgico

Modelo Conceptual

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Modelar la realidad

Existen varias formas de modelar la realidadgeogrfica que se diferencian en los principios demodelado que usan, los medios y elementos pararepresentar los objetos reales y en los objetivosque persiguen.

Para construir un modelo hay que identificar losobjetos de estudio y clasificarlos en funcin de sunaturaleza.

Modelar la realidad

Segn su naturaleza pueden ser Discretos oContinuos.

Discretos: pueden ser objetos naturales oartificiales que tienen una manifestacin fsica conlmites reconocibles y diferenciables de otrosindividuos.

Continuos: prcticamente son todos de origennatural y su delimitacin es fruto de definiciones.Sus valores son medidas de una caracterstica deuna localizacin espacial determinada.

Modelar la realidad

Vegetacin

Hidrologa

Suelos

Mapas

Planificadores

Punto

Lnearea

Volumen

Mundo Real

Aerofotografas

Estadsticas

Imgenes deSatlite

MDT

ModelamientoAnlisis

Escenarios

ProcesamientoCartogrfico

GeneralizacinSimbolizacin

SeleccinTemtica

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Tipos de datos

Al considerar la realidad como una sobreposicinde objetos, cualquier entidad que aparezca en elespacio (casas, carreteras, lagos, tipos de roca, etc.)pueden ser modelados a la escala adecuada comoun objeto extrado de la geometra euclideana.Pueden se clasificados en funcin de susdimensiones en 3 tipos de primitivas.

Primitivas

Puntos dimensin 0, definido con un par decoordenadas (X;Y)

Objeto de representacin puntual

Objeto de representacin lineal

Lneas dimensin 1, definida con un vector osecuencia de coordenadas (X1,Y1;;Xn,Yn)

rea o polgono dimensin 2, definida por unvector cerrado o ciclo (X1,Y1;;Xn,Yn; X1,Y1)

Modelos lgicos (raster-vectorial)

Este modelo permite mostrar y organizar las variables yobjetos para obtener la mejor representacin posible.En SIG son bsicamente 2 los modelos lgicos y seconocen como formatos RASTER y formato VECTORIAL.

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Modelos lgicos (raster-vectorial)

Modelo de Datos Vectorial

Modelo de Datos Raster

Punto Lnea Polgono

Fila

s

Columnas Columnas Columnas

Fila

s

Fila

s

Punto Lnea Polgono

Modelo Raster Modelo Vectorial

Modelos lgicos (raster-vectorial)

Imagen Base de datos

Modelos lgicos (raster-vectorial)

En este modelo la BD est implcita en el valor del pixel.

Modelo Raster

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Modelos lgicos (raster-vectorial)

CartografaBase de Datos

En este modelo la BD debe explicitarse en un archivo.

Modelo Vectorial

Primitivas para representar informacin

PUN

TOS

LIN

EAS

POLI

GON

OS

Puntual Areal Redes Encuestas

reas Toponimia Smbolos

Puntual, Lineal, Poligonal

Rasterizacin

Anlisis Geomtrico

Anlisis Temtico

Producto Vectorial

Vectorial

Escala

Integracin

Producto Mixto

Ambas

Resolucin

Matricial

Vectorizacin

Clculo Matricial

Producto Raster

Pixel

Naturaleza de la informacin

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FORMATOS DEINFORMACIN

LAN-PIX-JPGIMG-TIF-BMP

GEOTIF

Archivos Digitalesde Imgenes

Sistema deProcesamiento

de Imgenes

SISTEMAS RASTER

DWG-DXF-SHPTAB-VEC-ARCDBF-XLS-MBD

ASCII

Archivos DigitalesCartografa BD

Sistema deInformacinGeogrfica

SISTEMAS VECTORIALESSISTEMAS MIXTOS

Formatos comunes de la informacin

Entidades

Las entidades de IG se representan en los modelosde datos segn dos elementos complementarios.

Localizacin Espacial:Puntos (0 adimensional)Lneas (1-dimensin)reas (2-dimensiones)Superficies Continuas (3-dimensiones)

Atributos o descriptoresEspacialesNo espaciales

Entidades

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Modelo Vectorial

Tiene los atributos como control y el espacio libreLos atributos se miden de forma discreta asignandoun nmero limitado de valores (dominio)La representacin del mundo real se hace porsegmentos geomtricos (primitivas)La individualizacin de los elementos se realizamediante sus propiedades y/o su localizacinEsto permite la realizacin de anlisis temticos,geomtricos o ambos simultneamente.

Modelo Topolgico Vectorial

Topologa: Mtodo para definir relaciones espacialesTodos los SIG aplican la topologa para elalmacenamiento de datos vectoriales.La Topologa define contigidad o similitud entreelementos que tienen caractersticas similares.El concepto es simple, se basa en que la estructuracinde toda la informacin geogrfica se realiza usandopares de coordenadas, que son la entidad bsica deinformacin para este modelo de datos.

Modelo Topolgico Vectorial

Con pares de coordenadas que definen puntos, seforman NODOS y VRTICES, y con la agrupacin destos puntos se forman lneas, con stas a su vez sepueden formas polgonos.NODO: Punto que seala el inicio o trmino de unarco.VRTICE: Punto que marca el punto de inflexin enel recorrido de un arco para ir de un nodo inicial auno final.

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Modelo Topolgico Vectorial

Existen tablas que guardan la informacin de los indicadores yasea de los nodos y vrtices que forman los arcos as como lascoordenadas de cada arco y como se conforman los polgonos.

Modelo Topolgico Vectorial

Las relaciones se establecen de dos formas:Establecimiento de cdigos comunes a lasentidadesRelaciones a travs de su posicin espacial.

Centro del PolgonoNodosVrticesPolgonoPolgono

Sobreposicin de polgonos

RESULTADONuevo conjunto depolgonos comunesa ambos mapas

Se define unanueva Topologa

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Operaciones con polgonos

Recortar polgonos (CLIP): Restringe la extensinespacial a una frontera generalizada

Recortar con

Sobreponer

Operaciones con polgonos

Funciones de bsqueda

En la capa de Lmites Administrativosse selecciona la unidad que se deseaanalizar, la que servir paraseleccionar los suelos que contiene

La operacin de bsqueda sobre Usodel Suelo permitir definir cuantostipos de usos ocurren en la unidadadministrativa seleccionada

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Funciones lgicas Operadores Booleanos

InterseccinA

A

A

A

B

B

B

B

AND

OR

XOR

NOT

Unin

Exclusin

Negacin

Modelo de datos raster

Este modelo de datos se basa en una estructuramatricial que corresponde al marco de medida en elque utiliza el espacio como control. El espacio esdiscreto y se forma con cuadrculas (celda, grilla, pixel),las que contienen un atributo cualquiera.

Modelo de datos raster, su acceso

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Topologa raster

En este modelo la topologa que establece lasrelaciones espaciales entre los objetos seencuentra implcita en la regularidad de la grilla, loque permite conocer rpidamente los vecinos mascercanos de cada elemento del mapa.

(i-1,j-1) (i-1,j) (i-1,j+1)

(i,j-1) (i,j) (i,j+1)

(i+1,j-1) (i+1,j) (i+1,j+1)

lgebra de mapas

Mapa de entradaUSO DEL SUELO

DOMINIO deUSO DEL SUELO

AguaPastoRoca

DOMINIO deSUELO

AguaTierra

DOMINIO

Bit

ROCAS

TIERRA

PASTIZALES

Tierras = SI (((uso = pasto) O (uso = roca), tierra, agua)

Reclasificacin de mapas con tablas

SUELOSX - Columnas

Y-F

ilas

INFILTRACIONX - Columnas

Y-F

ilas

TABLA

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Operadores lgicos y relacionales

4: 400m. / 6: 600m. / 7: 700m.F: Forestal

Mapa A Mapa B

Mapa D=(MapaA=Forestal) and (MapaB

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Operadores relacionales

Mapa A Mapa B

Mapa C=MapaA > MapaB

Mapa C

Clasificacin automtica

Solo se especifica el nmero de clases en el mapa desalida, con ello se puede determinar los valores quepertenecen a cada clase (break point).Ejemplo: Intervalos iguales e igual frecuencia.

Datos originales

N_Cod Cod_Ori NPixel

1 1,2 9

2 3,4 8

3 5,6 3

4 7,8 3

5 9,10 2

Datos clasificados

Clasificacin automtica

Solo se especifica el nmero de clases en el mapa desalida, con ello se puede determinar los valores quepertenecen a cada clase (break point).Ejemplo: Intervalos iguales e igualfrecuencia.

Datos originales

N_Cod Cod_Ori

NPixel

1 1 6

2 2,3 5

3 4 6

4 5,6 3

5 7,10 5

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Buena similitud de las formasClculo ms preciso de reas, permetrosy longitudesAnlisis de redes mas robustosSe pueden adaptar bajo BD orientadas aobjetosTrabaja en un espacio continuo

Comparacin Raster-Vector

VECT

OR

VENTAJAS

RAST

ER

Se pueden adaptar bajo BD orientadas aobjetosEstructura ms simpleAsimilacin directa de datos sensoresremotosOperaciones mas sencillasAnlisis espaciales ms eficientesEl pixel facilita las simulaciones por serconstantetil para anlisis de grandes extensionescon baja precisin

Estructura ms complejaLas sobreposiciones requieren deverificacin de errores y pueden ser maslentasLas diferencias entre las topologas de lasunidades espaciales dificulta lasimulacin

DESVENTAJAS

Errores considerables en clculos dereas, permetros y longitudesIneficiencia en almacenamiento dedatos dispersosAnlisis de redes muy complejos y pocorobustosTransformacin de coordenadas pocoeficiente.Trabaja en un espacio discreto

Anlisis espacial

Area de estudio

Integracin de datos

Zona inundable

Predios

Suelos

Sobreposicin deinformacin

Consultas de informacin

Proceso de Anlisis

Anlisis

Administracin