Fundamentos de SIG: Modelos Vectorial y Ráster, Operaciones y Teledetección

Operaciones y Estructuras en Sistemas de Información Geográfica (SIG)

1. Operaciones en el Modelo Ráster

Las operaciones sobre datos ráster permiten manipular y transformar información matricial según diferentes objetivos analíticos:

• Operación local ráster: Se realiza considerando aisladamente la posición de cada píxel sin tener en cuenta la posición espacial que ocupan unas celdas respecto a otras. No toma en cuenta relaciones de vecindad espacial entre posiciones, limitándose a la distribución de los distintos valores de la variable temática.
• Superposición (Overlay): A partir de dos o más imágenes, se obtiene una tercera mediante acciones de superposición lógica, intersección o cruce de mapas nominales u ordinales, o mediante el enmascarado de mapas.
• Reclasificación: A partir de una imagen de entrada, se genera otra mediante operaciones de recodificación, reclasificación o agregación, modificando los valores de una capa multiplicándolos por una constante o aplicando una función matemática.
• Filtrado ráster: Consiste en sustituir el valor central de un píxel por la media de los 8 valores vecinos que le rodean, generando un suavizado de los valores originales:
  • Si se otorga el mismo peso a todas las celdas, el suavizado será intenso.
  • Si se destaca en mayor medida la celda central, el suavizado será menos intenso.
  • También se puede realzar el valor central asignando valores negativos a los pesos de las celdas limítrofes.
  • La aplicación del filtro de la moda se utiliza para eliminar valores anómalos o raros que generan puntos singulares no deseados en la imagen.

2. Teledetección

La teledetección es la técnica que permite adquirir imágenes de la superficie terrestre a través de sensores instalados en plataformas espaciales. Los sensores montados en satélites registran la energía reflejada o emitida por la superficie en distintas bandas del espectro electromagnético.

Las imágenes satelitales proveen datos continuos del territorio, desempeñando un papel crucial al ofrecer respuestas rápidas y garantizar la disponibilidad de información sobre áreas de difícil acceso.

3. Estructuras de Datos Espaciales

Modelo Vectorial

El modelo vectorial divide el territorio en entidades representadas digitalmente mediante objetos geométricos:

• Tipos de geometrías: Puntos, líneas y polígonos.
• Entidades temáticas: Carreteras (líneas), edificios (polígonos o puntos), ríos (líneas o polígonos), entre otros.
• Atributos asociados:
  • Atributos gráficos: Coordenadas georreferenciadas de los puntos, líneas y polígonos.
  • Atributos alfanuméricos: Descripción temática, temporal y espacial asociada al objeto geográfico.
• Formatos habituales: Shapefile (.shp), geodatabases ESRI, entre otros formatos SIG estándar.

Modelo Ráster

Estructura matricial regular compuesta por una rejilla de unidades espaciales rectangulares (píxeles o celdas) que sirve de soporte para almacenar variables continuas o discretas. Sus métodos de almacenamiento y estructuración incluyen:

• Numeración exhaustiva: Almacena de manera individual cada uno de los valores de las celdas siguiendo el orden secuencial de las filas hasta completar la totalidad de la matriz.
• Codificación por cadenas (Run-Length Encoding): Compacta la información registrando el número de veces consecutivas que se repite un valor temático en el orden predeterminado.
• Estructuras jerárquicas: Organizan los datos en estructuras de árbol (como árboles cuaternarios o quadtrees), permitiendo trabajar con resolución variable según la homogeneidad o heterogeneidad de la información contenida en las celdas.

4. Superposición en el Modelo Vectorial

Las operaciones de superposición vectorial combinan geometrías y tablas de atributos entre diferentes capas:

• Puntos en polígonos: Identifica los puntos que se encuentran dentro del área de los polígonos. Produce una nueva capa de puntos con los atributos agregados del polígono contenedor, permitiendo constatar su pertenencia espacial (ejemplo: determinar qué ciudades caen dentro de un área de influencia de 100 km).
• Superposición de líneas en polígonos: Segmenta y clasifica las líneas contenidas en el interior de cada polígono. Da como resultado una nueva capa de líneas con los atributos correspondientes al polígono en el que se ubican (ejemplo: fragmentación de una red de carreteras según los límites municipales).
• Superposición de polígonos: Combina dos capas poligonales de entrada para generar una nueva capa resultante de la intersección geométrica de ambas. Es fundamental en la interpolación areal, donde a partir de una capa con una variable distribuida se estima su valor en las particiones espaciales de una segunda capa inicialmente vacía (ejemplo: estimación y distribución de población en áreas homogéneas).