Datos raster y vectorial

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Tema 11. El Modelo de Datos Raster


El Modelo Raster: Conceptualmente, los modelos Raster son los modelos más simples de todos los modelos existentes.
ØEl modelo de datos Raster consiste básicamente de una estructura de malla (grid) - una matriz de celdas
ØEl área que se estudia es dividida en celdas uniformes regulares que cubren el área total
ØUn único par coordenado de referencia, situado en una esquina o en el centroide, representa cada píxel
ØGeneralmente fila tras fila desde la esquina superior izquierda
Los datos Raster pueden visualizarse como una malla que cubre el terreno. Cada celda de la malla tiene un código almacenado en la base de datos que describe el terreno dentro de esa celda particular.

Celdas o Píxeles Raster


El modelo Raster divide el área total de estudio en una malla de celdas regulares que siguen una secuencia específica:
ØLa secuencia convencional es fila tras fila desde la esquina superior izquierda. Cada celda contiene un valor simple
ØUn conjunto de píxeles y sus valores asociados constituye una capa de información
ØPueden existir muchas capas en una base de datos, por ejemplo, tipo de suelo, alturas, usos del suelo, cobertura del suelo.
ØCada píxel tiene datos discretos de atributos asignados
ØCada píxel en la malla tiene un valor que corresponde al tema geográfico que se esta representando:
Un objeto esta representado por una celda o esta conectado a un grupo de celdas
El SIG Raster no registra limites precisos, solo registra la presencia o ausencia de una carácterística, o un rango de valores para una propiedad en una celda.

Representación Grid de los Datos


El modelo de datos Raster puede representar puntos discretos, líneas y detalles areales. Un detalle puntual se representa como un valor en una única celda; un detalle linear se representa como un conjunto de celdas conectadas que describen longitud; un detalle areal esta descrito como un grupo de celdas conectadas que describen la forma.

Resolución


La resolución de un Raster es la distancia que un lado de la celda o píxel representa en el terreno. Esto es:
La unidad mas pequeña discernible
A mayor resolución - mas pequeñas las celdas del grid, mayor precisión, pero mayores costos en almacenamiento de datos

La exactitud de un mapa depende de su escala. En el modelo Raster la exactitud depende de la resolución, y por lo tanto la exactitud depende de la porción de área del mundo real representado por cada celda del grid. A mayor área representada, menor la resolución de los datos. A menor área cubierta por cada píxel, mayor la resolución y mayor exactitud de los detalles que se están representando

Capas Temáticas


Cada celda puede tener un solo valor de tal manera que a diferentes tipos de objetos se asignan diferentes capas Raster. Si cada capa trata de un tema en el que atributos múltiples corresponden a cierto conjunto de objetos, entonces se debe aún usar capas múltiples. Por consiguiente, los modelos de datos Raster tienen usualmente mas capas que los modelos vectoriales.
Las bases de datos Raster, por lo tanto, pueden contener cientos de capas temáticas.
Solo un valor de atributo se puede asignar a cada celda. Los objetos que tienen varios atributos se representan, por lo tanto, con varias capas Raster, una por cada atributo.

Píxeles Mixtos:


son aquellos cuya porción de área correspondiente contienen más de una clase (tipo de clasificación). Si la mayoría de la celda contiene un detalle particular, entonces generalmente a la celda entera le será asignado un valor que representa ese detalle. En consecuencia, la resolución del análisis estará limitada por el tamaño de la celda.
ØEstos píxeles mixtos pueden ser la causa principal de muchos problemas que se presentan con los datos Raster. La próxima lámina muestra un ejemplo. La figura muestra una parte del contorno de un lago.
ØEn la primera vista, existe un solo tipo de cobertura del suelo, grama", así todos los píxeles pertenecen a una clase. En la vista siguiente, existen dos tipos de atributos, agua y grama. Es difícil asignar cada píxel a una u otra categoría.
ØSe puede crear la clase de píxeles borde, para aquellos que no pertenecen exclusivamente a una clase u otra. Finalmente, cuando varias clases están envueltas, tendremos que decidir reglas para la asignación, tal como asignar el píxel mixto a la clase que ocupa mas área dentro de el, o tenemos que sufrir con los bordes y los píxeles mixtos.

Cómo el modelo de datos vectorial representa las superficies?


El modelo de datos vectorial representa cada superficie como una serie de isolíneas; por ejemplo, la altura será representada como una serie de curvas de nivel. Aunque esta representación es muy útil para el despliegue de la información, no es muy buena para el cálculo de carácterísticas de la superficie tal como la pendiente en un punto particular, o la dirección de la pendiente en ese punto. Estas dos carácterísticas son muy importantes para el análisis de superficies.

Problemas de los Modelos Topológicos

ØLa topología tiene que reconstruirse después de que la cobertura ha sido editada,
Ø o después de la creación de una nueva cobertura a partir del análisis espacial (sobreposición, buffer, etc.)
ØEl tiempo de computación usado en la identificación de todos los nodos era un problema que ya ha sido superado con el incremento de la velocidad de los procesadores.

Ventajas de los datos vectoriales

ØLos datos pueden ser representados en su forma y resolución original sin generalización.
ØLa salida gráfica es usualmente mas estética (representación cartográfica tradicional);
ØSe mantiene la exacta localización geográfica de los datos.
ØPermite la codificación eficiente de la topología, y como resultado, las operaciones que requieren información topológica son más eficientes, por ejemplo, la proximidad y el análisis de redes.

Desventajas de los Datos Vectoriales

ØLa localización de cada vértice necesita almacenarse explícitamente.
ØPara un análisis efectivo, los datos vectoriales deben convertirse en una estructura topológica. Esto a veces requiere un procesamiento intensivo y una limpieza extensa de los datos. Sin embargo, la topología es estática, y cualquier actualización o edición de los datos requiere la reconstrucción de la topología.
ØLos algoritmos para las funciones de manejo y análisis son complejas y requieren mucho procesamiento. Casi siempre esto constituye una limitación para el manejo de conjuntos de datos grandes.
ØLos datos continuos, tales como la altura, no se representan eficientemente en el formato vectorial. Generalmente estos datos requieren mucha generalización e interpolación.

Formatos de Datos Vectoriales:


Muchas aplicaciones SIG están basados en tecnología vectorial, de tal manera que los formatos vectoriales son mas comunes. También son los mas complejos porque hay muchas maneras de guardar las coordenadas, atributos, vínculos de atributos, estructuras de bases de datos y despliegue de la información.
ØArc Export: es un formato de transferencia, ASCII o binario comprimido.
ØARC/INFO Coverages.
ØArchivos de Dibujo AutoCAD: es un formato que puede convertir cualquier archivo DWG a un archivo DXF sin pérdida de la información gráfica.
ØFormato Data Interchange File de Autodesk: es probablemente el formato de transferencia de datos más usado.
ØDigital Line Graphs: es un formato de transferencia usado por el US Geological Survey (USGS). Este formato describe información vectorial desplegada en mapas convencionales de papel.
ØHewlett-Packard Graphic Language: lenguaje que controla los plotters; contiene información de despliegue pero no tiene coordenadas geográficas o datos de atributos.
ØArchivos de Transferencia de datos MapInfo son estándares de transferencia de datos usados por MapInfo, un sistema de mapeo de escritorio. Portan los tres tipos de información SIG: geográfica, de atributos y de despliegue.
ØArchivos de Mapa MapInfo. MapInfo tiene su propio archivo binario interno, conocido como archivo de mapa. No esta documentado.
ØArchivos de Diseño de MicroStation: un programa CAD. Esta muy bien documentado y estandarizado, y es usado como un estándar de transferencia de datos.
ØSpatial Data Transfer System: es un nuevo formato de transferencia desarrollado por el gobierno de Estados Unidos, se diseño para manipular todos los tipos de datos geográficos. Su formato puede ser binario o ASCII.

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