MODELOS DE DATOS ESPACIALES

1. MODELOS DE DATOS ESPACIALES Tema 12 (II)

2. �Qu� es un MODELO? Una representaci�n simplificada de la realidad en la que aparecen algunas de sus propiedades. �Un modelo es un objeto, concepto o conjunto de relaciones que se utiliza para representar y estudiar de forma simple y comprensible una porci�n de la realidad emp�rica"

3. Propiedades Emergentes

4. Tipos de modelos Modelos Anal�gicos: son modelos f�sicos, como los ya mencionados de una maqueta como modelo ic�nico, o un mapa convencional como modelo an�logo. Modelos Digitales: modelos simb�licos y que para construirlos es necesario un proceso de codificaci�n de la informaci�n, que permite una representaci�n virtual manejable por medios inform�ticos.

5. Modelo de Datos �Un modelo de datos es un conjunto de conceptos que sirven para describir una estructura� �Para ello hay que codificar la informaci�n de una forma l�gica y coherente�

6. Modelo de Datos Espaciales

7. Modelo Vectorial Los objetos son representados por puntos y l�neas que definen sus l�mites. La posici�n de cada objeto es definida por un sistema de referencia. Cada posici�n en el mapa se corresponde con un �nico par de coordenadas.

8. Modelo Raster Todo el espacio es dividido regularmente en �celdas� o �teselas� (rectangulares o no).[Pixel] La posici�n de los objetos est� definida por la (fila, columna) que ocupan las celdas que los definen. El �rea que representa cada celda define la resoluci�n de la informaci�n. [Resoluci�n Espacial]

9. Estructura Raster y Vectorial

10. Los Objetos espaciales se codifican de modo expl�cito con sus �fronteras� Estructura y representaci�n de Tipo Vectorial

11. Estructura y representaci�n de Tipo Raster El espacio est� totalmente ocupado por una cuadr�cula regular que lo divide en celdas.

12. Tipos de Estructuras Vectoriales (I) Estructuras simples. Ficheros ASCII (American Standard Code for Interchange Information). Estructuras de tipo �Espagueti� o lista de coordenadas. Estructuras Topol�gicas Estructuras topol�gicas parciales Cadena-nodo o Diccionario de V�rtices. Pseudotopolog�as Estructuras con topolog�a completa Organizaci�n Arco-nodo.

13. Tipos de Estructuras Vectoriales (II) Elementos de tipo �rea: se representan por bordes cerrados. Ej: pol�gonos industriales, l�mites municipales, ... Elementos lineales: se representan por una l�nea. Ej: r�os, barrancos, ... Elementos puntuales: se representan por puntos. Ej: pozos, puntos de control, v�rtices geod�sicos, ...

14. Fichero ASCII (DXF) 0 SECTION 2 HEADER 9 $ACADVER 1 AC1014 9 $ACADMAINTVER 70 0 9 $DWGCODEPAGE 3 ANSI_1252 9 $INSBASE 10 0.0 20

15. Estructura Espagueti (I) �C�mo almacena la informaci�n? Puntos: par de coordenadas L�neas: como una sucesi�n de pares de coordenadas. Pol�gonos: cadena de pares de coordenadas con repetici�n del primer par de coordenadas que indica que es un elemento cerrado.

16. Estructura Espagueti (II) �Qu� problemas tiene est� estructura? Almacena por duplicado los l�mites entre dos pol�gonos adyacentes. Se almacena sin ninguna estructura espacial aparente: No presenta relaciones espaciales. Es ineficiente para an�lisis espaciales �Ventajas? Es muy eficiente para trazar o �plotear�.

17. Estructura Espagueti (III)

18. Estructura Espagueti (IV)

19. Estructura Espagueti (V)

20. Estructura Topol�gicas (I) T�rminos y conceptos asociados: Nodos: corresponden a elementos puntuales, extremos de l�neas e intersecci�n de arcos. Arcos: sucesi�n de puntos que describe la ubicaci�n y forma de un elemento lineal (empiezan y terminan en nodos). V�rtices: elementos intermedios de los arcos. Pol�gonos: zonas encerradas por uno o varios arcos.

21. Estructura Topol�gicas (II)

22. Estructuras Topol�gicas (III) Una estructura topol�gica consiste en la representaci�n de los detalles de las conexiones entre los diferentes objetos espaciales. Facilita una definici�n precisa de los objetos y sus relaciones con otros objetos, permitiendo obtener de manera inmediata cualquier relaci�n de adyacencia, conectividad, proximidad, etc.

23. Estructuras Topol�gicas (IV) Permite responder a preguntas del tipo: �Cu�les son las fincas que est�n contenidas en cada municipio? �Cu�les son los centros comerciales que quedan a menos de 1 km de una v�a principal? Para crear topolog�a se han de cumplir unos requisitos de limpieza topol�gica de la informaci�n gr�fica: Las l�neas deben tener sus conectar con exactitud (evitar overshoots y undershoots). Los bordes de pol�gonos adyacentes deben coincidir. Existencia de nodos en las intersecciones.

24. Limpieza Topol�gica

25. Estructuras Topol�gicas (V) Las relaciones entre nodos, arcos y pol�gonos se denominan �relaciones topol�gicas�, que pueden ser: puntuales, lineales (de red), superficiales (de pol�gono).

26. Estructuras Topol�gicas (VI) Reglas en las relaciones topol�gicas:

27. Estructuras Topol�gicas (VII) Tipos de Relaciones Topol�gicas entre elementos Gr�ficos.

28. Ejemplo de Topolog�a en red

29. Ejemplo de Topolog�a de Pol�gonos

30. Juego Lineal

31. Topolog�a lineal

32. Oca

33. Juego de la OcaEstructura topol�gica

34. TOPOLOG�A-TABLA DE CONEXIONES.

35. CAMINOS POSIBLES DE 1 A 6

36. CAMINO M�NIMO

37. PROCESO DE CREACI�N DE LA TOPOLOG�A(Ejemplo: red viaria)

38. CODIFICACI�N NUM�RICA O DIGITAL DE LA TOPOLOG�A.

39. DEFINICI�N DE SENTIDOS

40. CODIFICACI�N NUM�RICA O DIGITAL DE LA TOPOLOG�A.

41. DEFINICI�N DE TIEMPOS

42. CODIFICACI�N NUM�RICA O DIGITAL DE ATRIBUTOS.

43. Estructura Cadena-Nodo (I) (�Diccionario de V�rtices�) Las Coordenadas de los v�rtices s�lo se almacenan una vez. No existen objetos superficiales, tan s�lo puede haber objetos puntuales, textuales y lineales, todos ellos codificados y con nombres asignados.

44. Estructura Cadena-Nodo (II)

45. Pseudotopolog�a de Arcos

46. Pseudotopolog�a de Pol�gonos

47. Estructura Arco-Nodo (I) (Topolog�a Completa) Es la estructura m�s caracter�stica de los SIG vectoriales. En ella se especifican: Las l�neas que est�n conectadas. Los segmentos que delimitan un pol�gono. Los pol�gonos que son contiguos.

48. Estructura Arco-Nodo (II)

49. Tipos de Estructuras Raster (I) Enumeraci�n Recursiva. Codificaci�n Run-Length (RLE) Arboles Cuaternarios (quadtrees) �

50. Enumeraci�n Recursiva (I) Es el menos eficiente de los formatos raster.

51. Enumeraci�n Recursiva (II) Se necesitan 16 por 16 caracteres, es decir 256 caracteres para almacenar la informaci�n

52. C�digos Run-Length (RLE) Para condensar la informaci�n, las filas que tienen el mismo valor se registran de izquierda a derecha y se almacenan como tramos. Cada tramo se determina mediante la celda inicial y la final (con un valor com�n). Formato muy bueno cuando es muy homogenea la imagen, y tiene pocas categor�as.

53. �rboles Cuaternarios (I) (Quadtrees) Este m�todo consiste en una divisi�n recursiva del espacio en cuadrantes y subcuadrantes, hasta llegar a la divisi�n m�nima que es el pixel. El ejemplo representa una estructura en �rbol de grado 4, porque cada nodo tiene 4 ramas, que son los cuadrantes NW, NE, SW y SE,

54. Quadtree (II)

55. Quadtree (III)

56. Quadtree (IV)

57. Quadtrees (�rboles cuaternarios) (V)

58. Estructuras de datos Vectoriales Tridimensionales Redes Irregulares de Tri�ngulos: TIN (Triangulated Irregular Network)

59. Estructuras de datos Raster Tridimensionales Para modelar elementos tridimensionales, se puede extender una dimensi�n la estructura raster. Es decir, la estructura 2-D de cuadrados se convierte en cubos 3-D. Estos cubos se denomina voxels (volume elements). Cada voxel se codifica con datos de atributos (por ej. tipo de roca).

60. Paso de estructuras Paso de Raster a Vectorial: Vectorizaci�n o Digitalizaci�n Paso de Vectorial a Raster: Rasterizaci�n.

61. Comparaci�n RASTER - VECTOR Ventajas RASTER: Estructura de datos simple. La superposici�n es f�cil y eficiente. Es m�s adecuado para representar la variabilidad espacial. Eficiente manipulaci�n de las im�genes digitales. VECTOR Estructura de datos compacta. Eficiente construcci�n de la topolog�a. Eficiente implementaci�n de la topolog�a para an�lisis complejos. Mejor ajuste en la calidad gr�fica.

62. Comparaci�n RASTER - VECTOR Desventajas RASTER: Estructura de datos menos compacta. La topolog�a es dif�cil de representar. Los gr�ficos y las salidas finales pueden ser menos atractivas. La mayor�a de los SIG se ven limitados en el n�mero de columnas y filas, por lo que se limita el espacio a representar. VECTOR La estructura de datos es muy compleja. La superposici�n de los datos de una zona es dif�cil de realizar. No son eficientes para la manipulaci�n y an�lisis de im�genes digitales. La representaci�n de la variabilidad espacial es ineficiente.