Conceptos introductorios

Representación de la Información Geográfica

UDELAR – FING – IA - Dirección General Forestal

Agenda

❑Datos

❑Información

❑Modelos de datos geográficos

❑Sistemas de coordenadas

❑Proyecciones cartográficas

❑Sistemas de navegación global por satélite.

Conceptos introductoriosDatos

DATO: Los datos son el producto de las mediciones, estructuradas para un posterior procesamiento, generalmente realizado por un sistema informático. Los datos describen situaciones y hechos sin transmitir mensaje alguno.

Todo dato se puede descomponer en dos elementos:

- Soporte: Entidad de la realidad sobre la que se observa un fenómeno.

-Atributo temático: Cualquier hecho que adopte diferentes modalidades en cada observación.

DATO ESPACIAL: Dato localizado en el espacio. “Los datos geográficos son entidades espacio temporales que describen y cuantifican la distribución, el estado y los vínculos de los distintos fenómenos u objetos naturales o sociales.”(IGAC, 1998)

Podemos hablar de dato espacial como aquella componente temática que refiere directa o indirectamente a una localización espacial de un soporte en particular. Estas componentes reciben el nombre de componentes espaciales

¿DATO ESPACIAL O

DATO GEOGRÁFICO?

CARACTERÍSTICAS DEL DATO GEOGRÁFICO

●Posición absoluta: localización en un sistema de coordenadas absolutas.

●Posición relativa: los objetos referidos entre sí.

●Representación geométrica: puntos, líneas, polígonos, cubos, prisma, etc.

●Atributos: descripción del dato.

Conceptos introductoriosInformación

La información se define por un contenido más elaborado que tiende a reducir nuestra incertidumbre sobre el mundo que nos rodea.

Refiere a un conjunto de datos que han sido adecuadamente procesados; de esta manera la información puede proveer un mensaje que contribuya a la toma de decisión a la hora de resolver un problema.

La información geográfica se genera si los datos que la componen son de carácter geográfico.

Conceptos introductoriosModelos de datos geográficos

Según Aronoff, una capa temática o layer es un “conjunto de elementos geográficos lógicamente relacionados y sus atributos temáticos”

En otras palabras es un estrato de la realidad geográfica en un área particular.

Esos objetos de la realidad se pueden representar en un entorno digital con los siguientes objetos espaciales:

● PUNTOS: elementos del mundo real que se asocian a una sola localización (árbol, poste kilométrico, etc.)

● LÍNEAS (arcos): elementos que se muestran por una secuencia de coordenadas espaciales (camino, línea de alta tensión, etc.

Esos objetos de la realidad se pueden representar en un entorno digital con los siguientes objetos espaciales:

● ÁREAS (polígonos): elementos que son representados por una secuencia de coordenadas que se cierran en un punto (áreas urbanas, áreas de bosques, etc.).

● CELDAS (píxeles): elementos que representan un valor temático asociado (contaminación, elevación, etc.).

¿Qué otros ejemplos de la realidad se les

ocurren para representar con estos

objetos?

RASTER

En cada píxel (celda) de un conjunto de datos raster que representa un determinado fenómeno, almacena un valor que puede ser una categoría o una magnitud. Un conjunto raster cubre toda la superficie de nuestra zona de interés.

RASTER

RASTER - Tamaño de celda

● Tamaño de la celda (resolución espacial).

● Aplicación y análisis que se va a realizar.

● Tamaño de la base de datos.

● Tiempo de respuesta en los cálculos y análisis.

RASTER - Resoluciones

Espacial: tamaño de la celda o sea el área cubierta en el terreno por una única celda.

Espectral: describe la capacidad del sensor de distinguir entre intervalos de longitud de onda en el espectro electromagnético (aplica a imágenes).

Temporal: refiere a la frecuencia temporal a la cual se capturan las imágenes de un mismo lugar en la superficie de la tierra.

Radiométrica: capacidad de un sensor de distinguir objetos visualizados en la misma parte del espectro (bits).

¿Qué fenómenos podría representar

con raster?

RASTER - Representación de entidades.

Las entidades geográficas cuando se representan en un conjunto de datos raster los mismos se transforman en un conjunto de píxeles los cuales tienen los mismos valores.

Por esto los datos raster se utilizan cuando es más importante la relaciones de ubicación de los fenómenos que las entidades en sí.

PUNTO: se representa por un par de coordenadas X,Y. En un raster se representa por la mínima unidad que es el pixel. Presenta el inconveniente que por definición un punto no tiene un área pero el pixel si lo tiene.

LÍNEAS: se representa por una lista de coordenadas X,Y. En un raster se representa por una cadena de celdas conectadas espacialmente. cualquier celda que toque la línea recibirá el valor del atributo.

POLÍGONOS: se representa por una lista ordenada de coordenadas X,Y donde la primera y la última son las mismas. En un raster se representa por un grupo de celdas contiguas con el mismo valor.

VECTORIAL

Este modelo recoge la variabilidad y características de la zona de interés mediante entidades geométricas (entidades discretas) donde para cada una de ellas las características son constantes.

Estas entidades discretas se trata de las primitivas geométricas que contiene los elementos más destacados de la zona de interés. Las primitivas son los puntos, líneas y polígonos.

VECTORIAL

¿Qué fenómenos podría representar

con vectores?

VECTORIAL

En el modelo vectorial para representar el espacio geográfico a las geometrías se le asocian una serie de valores que llamaremos atributos.

Estos atributos son los que recogen la componente temática de los objetos.

VECTORIAL

En un sistema de información geográfico una capa temática vectorial puede contener un único tipo de primitivas.

La elección de la primitiva para representar un elemento geográfico dependerá del tipo de fenómeno que se quiere modelar o de la precisión en la ubicación que se necesita entre otros factores.

VECTORIAL - Topología

La topología es una colección de reglas que, en acopladas a un conjunto de herramientas y técnicas de edición, permite modelar relaciones geométricas con mayor precisión.

Tres relaciones topológicas básicas:● Conectividad● Inclusión / Contención● Adyacencia / Contigüidad

VECTORIAL - archivo● Formato shapefile creado por ESRI para

almacenamiento de datos vectoriales.● Es el formato de intercambio de información geográfica

más utilizado.● La geometría de una entidad se almacena como una

figura geométrica definida por sus coordenadas vectoriales.

● Los tipos de figuras son punto, multipunto, polilínea y polígono.

VECTORIAL - archivo

● Cada shapefile almacena un conjunto de entidades de un mismo tipo.

● Un shapefile no se almacena en un solo archivo sino en varios archivos de diferente tipo.

● Los archivos requeridos son al menos 3: archivo principal (.shp), archivo de índice (.shx), archivo DBase (.dbf)

Triangular Irregular Network (TIN)

● Modelo eficiente y preciso (vectorial) para representar superficies continuas, construido en base a nodos distribuidos en forma irregular (con coordenadas x,y,z) y líneas conectoras que forman un red de triángulos.

● Algunos usos: análisis de elevación, pendiente, volúmenes, visibilidad desde un punto, etc.

● Suelen construirse a partir de un DEM, eligiendo puntos de interés en forma algorítmica

● Permiten visualización 3D.

Conceptos introductoriosModelos de datos geográficosTriangular Irregular Network (TIN)

¿Dónde están los objetos geográficos con los que vamos a

trabajar?

Conceptos introductoriosSistemas de coordenadas

Modelado de la Tierra

● Dos modelos de la Tierra se utilizan para construir mapas: la esfera y el elipsoide.

● La forma de la Tierra está definida por el geoide.

● La esfera y el elipsoide son volúmenes geométricos (el elipsoide se aproxima mejor).

● El geoide es un volumen irregular que se obtiene mediante mediciones. Es la mejor aproximación.

Modelado de la Tierra - Elipsoides de Referencia.

● Se definen mediante sus semi-ejes mayor (ecuatorial) y menor (polar), o por la excentricidad (relación entre radio semi-eje mayor y achatamiento en los polos).

● Se los denomina generalmente por su autor y año (ej. Clarke 1880).

● El elipsoide más utilizado es el WGS84.

Modelado de la Tierra - Datum.

● El datum define el conjunto de parámetros que permite poner en relación un elipsoide con un geoide.

● Los parámetros incluyen el punto de contacto, los parámetros del elipsoide, el sistema de referencia, etc.

● Existen datums simples de tierra plana hasta complejos que describen tamaño, forma, orientación, campo gravitacional y velocidad angular de la Tierra.

● Las coordenadas dadas en un datum erróneo pueden provocar que las medidas sobre los datos presenten errores muy grandes.

Modelado de la Tierra - Coordenadas● Se llama georreferenciación al proceso de asignarle a

un dato coordenadas sobre la Tierra.● Para georreferenciar se utilizan sistemas de

coordenadas (planas o geográficas, geodésicas u otras).

● Las coordenadas planas cartesianas utilizan dos ejes ortogonales igualmente escalados y cada punto del plano se define por sus coordenadas (x,y).

● Las coordenadas cartesianas de un punto del mapa dependen de la proyección cartográfica utilizada.

Modelado de la Tierra - Coordenadas geográficas

● Las coordenadas geográficas (o geodésicas) se definen por el par (latitud,longitud).

● Latitud. Medida de la distancia angular (entre 0 y 90°) entre el Ecuador y el punto de interés (ej. Uruguay se sitúa entre las latitudes 30 y 35 S).

● Longitud. Medida de la distancia angular (entre 0 y 180°) de un punto y el Meridiano de Greenwich (ej. Uruguay se sitúa entre las longitudes 53 y 58 W).

Modelado de la Tierra - Coordenadas geográficas

Modelado de la Tierra - Coordenadas geográficasMalla de meridianos y paralelos.

● Paralelos. Líneas este-oeste de igual latitud paralelas al Ecuador y al eje de abscisas de un sistema cartesiano. Cada línea completa una circunferencia.

● Meridianos. Líneas norte-sur de igual longitud que conectan los polos. No son paralelos. Cada línea completa una semi-circunferencia.

Modelado de la Tierra - Coordenadas geográficasMalla de meridianos y paralelos.

Modelado de la Tierra - Coordenadas geográficasMediciones angulares.

● Se realizan en grados, minutos y segundos sexagesimales (notación DMS) o su equivalencia en grados decimales (notación DD). Ej (latitud 45°33′ 22′′ S = - 45.55)

● Un grado de latitud son 110 km apróx. (varía levemente si se utilizan elipsoides). Un grado de longitud son 110 km en el Ecuador pero varía sensiblemente dependiendo de la latitud.

Modelado de la Tierra - Coordenadas geográficasMediciones angulares.

Conceptos introductoriosProyecciones cartográficas

Modelado de la Tierra - Proyección cartográfica

Es una relación biunívoca entre los puntos de la superficie de la Tierra y los puntos de una superficie plana (mapa).

Las proyecciones distorsionan ángulos, direcciones, áreas, formas o distancias. Cada proyección se comporta mejor o peor respecto a alguna de estas propiedades.

Modelado de la Tierra - Proyección cartográficaExisten 3 tipos de proyecciones básicas:

Planas o azimutales. Se hace pasar un plano tangente por un punto de contacto con el globo o secante en una circunferencia. Se proyectan los puntos en el plano, transformando las coordenadas geográficas en coordenadas planas.

Planas o azimutales.

Cónicas: Se hace pasar un cono tangente al globo en una circunferencia (como un paralelo) o secante en dos circunferencias. Se proyectan los puntos en el cono, transformando las coordenadas geográficas en coordenadas polares, con el origen en vértice del cono.

Cónicas:

Cilíndricas. Se hace pasar un cilindro tangente al globo en una circunferencia o secante en dos circunferencias. La proyección puede ser ecuatorial, transversa u oblicua.

Cilíndricas.

Modelado de la Tierra - Proyección cartográficaOtra clasificación de proyecciones tiene en cuenta las propiedades que se preservan:● Conformes. Conservan los ángulos (y forma

en regiones pequeñas o medianas)● Equivalentes. Conservan el área.● Equidistantes. Conservan la distancia entre

puntos dentro de determinadas líneas.● De compromiso. No preservan ninguna

propiedad, pero tampoco presentan grandes distorsiones.

Modelado de la Tierra - Proyección cartográficaUniversal Transverse Mercator (UTM)● Es un sistema de referencia geográfico

coordenado basado en coordenadas cartesianas.

● Utiliza la proyección transversa de Mercator.● Define 60 husos o zonas, cada una con 6

grados de longitud, que se extienden de la latitud 80 S hasta la 84 N, y 20 bandas de 8 grados de latitud, que se denominan con letras de la C a la X (sin I, ni O, ni Ñ).

Modelado de la Tierra - Proyección cartográficaUniversal Transverse Mercator (UTM)● Se suele establecer el origen de coordenadas

X 500 km en el meridiano central del huso y el origen de coordenadas Y en el Ecuador.

● Las coordenadas se miden hacia el este (x) y norte (y) en metros.

Universal Transverse Mercator (UTM)

Sistemas de coordenadas

● http://epsg.io/

● EPSG: 4326 - WGS84● EPSG: 32721 - WGS 84 UTM 21S● EPSG: 5381 - SIRGAS-ROU98

Sistemas de coordenadas● El SRID (Spatial Reference System Identifier)

es el Identificador de Referencia Espacial. Es un identificador estándar.

● El EPSG (European Petroleum Survey Group) desarrolló un gran repositorio de sistemas de referencias antiguos y modernos.

● Hoy en día la tarea del EPSG la realiza el Subcomité de Geodesia del Comité de GEomática de la International Association of Oil and Gas Producers

¿Porque es importante conocer el sistema de referencia en el que trabajamos?

Conceptos introductoriosGNSS

Los sistemas GNSS (Global Navigation Satellite System) han puesto a disposición de cualquier usuario la posibilidad de conocer nuestra ubicación y la de los objetos de nuestro entorno.

Esto nos permite conocer la posición en un sistema geodésico (φ, λ, H) o en su proyección (X, Y, H) y la hora de manera muy exacta midiendo la distancia a más de 4 satélites de cada constelación.

Fuente: https://wordpress.com/sistema-de-navegacion-satelite.jpg

Fuente: http://www.gps.gov/image.jpg

SISTEMA PAÍS

GLONASS

GALILEO

COMPASS (BEIDOU)

Conceptos introductorios¿Qué es importante?

❏ Modelos de datos.

❏ Sistemas de coordenadas.

❏ Proyecciones cartográficas.

Conceptos introductorios

¿Preguntas?

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