Sistemas de Información Geográfica

Introducción a los SIG

Lenguajes y Sistemas Informáticos

Lectura introductoria

• Primer capítulo: Gutiérrez Puebla y Gould

• http://es.wikipedia.org

Ejercicio

• Entidades-Relaciones-Atributos

• Listar 5 entidades para ser representadas en un sistema de información (cualquier)

Definición del SIG:

• Sistema de información,

• para la recogida y procesamiento de datos geográficos (georeferenciados),

• con el fin de crear información geográfica,

• para soportar la toma de decisiones referentes al espacio territorial.

• Alt: Tecnología geoespacial.

Decisiones geoespaciales

• Planificación urbana/rural

• Situación óptima

• Rutas óptimas, logística

• Asignación de recursos

• Riesgos medioambientales

• Amigos, autobuses... cercanos (LBS)

SIG: confluencia de tecnologías

Bases de datos

relacionales

Teledetección

CAD

Análisis espacial

Para el informático

• Algoritmia, estructuras de datos• Gráficos• Bases de datos

– Índices espaciales (rendimiento)

– Lenguajes de consulta (extensiones SQL)

• Orientación a objetos (UML, etc.)• Servidores WWW• Aplicaciones reales!

Información geográfica

• Todo se encuentra en un momento dado, en un sitio dado (cuando, dónde)

• Hasta un 80% de las bb.dd. administrativos contienen información geográfica

• Nueva industria (comercial) informática– Microsoft, Oracle, Sun, IBM, Nokia/Ericsson...

Datos geográficos

• Datos geométricos... (2 modelos de datos)• ...más la georreferenciación (metadatos)• ...más atributos descriptivos (base de datos)• A diferencia del CAD, estos objetos

geométricos existen en algún lugar conocido en el mundo real, y pertenecen a cosas reales p.e. edificios, clientes, pozos, ríos...

Modelo de datos vectorial• Primitivas geométricas

– celda 0D: punto (vértice, nodo)– celda 1D: segmento, línea recta– arco: curva matemática (Bezier, b-spline)

• Elementos complejos– polilínea: secuencia de líneas– polígono: anillo cerrado de líneas/polilíneas– superficie: TIN

• Ignorados los elementos del mundo 3D– aristas, caras, sólidos (polihedros)

Elemento geográfico

• “Feature” en literatura anglosajona

• Traducido mal como rasgo geográfico

• Feature = puente, calle, parcela– Confusión = también son features sus

representaciones digitales: punto, línea, polígono

Datos de dos fuentes

Datos .mif

PLINE [ MULTIPLE numsections ] numpts1 x1 y1 x2 y2

:

[ numpts2 x1 y1 x2 y2 ]

:

[ PEN (width, pattern, color)] [ SMOOTH ]

CoordSys Earth

[ Projection type,

datum, unitname [ , origin_longitude ] [ , origin_latitude ] [ , standard_parallel_1 [ , standard_parallel_2 ] ] [ , azimuth ] [ , scale_factor ] [ , false_easting ] [ , false_northing ] [ , range ] ]

[ Affine Units unitname, A, B C, D, E, F ] [ Bounds ( minx, miny) ( maxx, maxy) ]

Datos .dxf0

SECTION

2

HEADER

9

$ACADVER

1

AC1009

9

$LUPREC

70

6

9

$LIMMIN

10

-180.0000000

20

-90.0000000

9

$LIMMAX

10

180.0000000

20

90.0000000

...

POLYLINE

8

0

66

1

0

VERTEX

8

0

10

-46.6834363

20

82.5506667

0

VERTEX

8

Fuente vectorial: GPS

Integración de capas temáticas

Análisis espacial

• Intersección geométrica

• Coincidencia espacial

Topología arco-nodo

Topología de red

Topología de polígonos

Ciclo del polígono

Datos raster

Ortoimagenes

Imágenes satélite: Ikonos

• WTC, Junio de 2000 y Sept 15, 2001• Ikonos, 1 m resolución

Datos raster

Resolución raster

Atributos raster

GeoTIFF= Tiff + georef

Integración raster-vectorial

Índices espaciales

Ordenación espacial

Arquitectura monolítica

Nueva arquitectura SIG

Arquitectura genérica

Servidor cartográfico

Editor de mapasServidor de

mapas

SIG

Dibujo CAD

Servidorweb

b.datosb.datosb.datosb.datosODBC

Servidor en tiempo real

SIGServidor de

mapasServidor

web

b.datosb.datosb.datosData warehouses

Conexión permanente

Tendencias: formatos web

• eXtensible Markup Language (XML)– Un metalenguaje para páginas web– Más flexible que HTML (orientado al formato de la página)– XML trasmite formato, datos y metadatos– Permite la creación de nuevos lenguajes (etiquetas)

<cliente><nombre>Pepe Pérez</nombre>

<photo>http://www.empresaX.es/personas/cliente002.gif</photo>

</cliente>– Con las etiquetas, enviamos un documento de definición (DTD)

– Ahora XML Schema– Bases de datos flexibles / extensibles (texto)

Geography Markup Language

• GML: representación en XML de los elementos simples (línea, polígono...) según los estándares OpenGIS

• Elementos más complejos en la ver 3.0 (inminente)

• Formará la base para intercambio de información geográfica, entre sistemas, proveedores y usuarios

• Describe la representación interna, no la gráfica<Polygon name="extent" srsName="epsg:4367">

<LineString name="ring" srsName="epsg:4367"> <CList>0.0,0.0 1.123,1.56 2.34,4.5 0.0,0.0</CList> </LineString>

</Polygon>

<SpatialReferenceSystem srsName="epsg:4268"> <GeoCentric name="epsg:6268"> <PrimeMeridian> <Name>Greenwich Meridian</Name> <Meridian>0 0 0</Meridian> </PrimeMeridian> <LinearUnit> <Name>International Foot</Name> <ConversionFactor>0.3048</ConversionFactor> </LinearUnit> <Datum> <DatumName>NADMichigan</DatumName> <Spheroid> <SpheroidName>Clarke 1866</SpheroidName> <InverseFlattening>294.9786982</InverseFlattening> <SemiMajorAxis>6378206.4</SemiMajorAxis> </Spheroid> </Datum> </GeoCentric>

</SpatialReferenceSystem>

Gráficos en XML

• Scalable Vector Graphics (SVG)– Estándar emergente del consorcio WWW (W3C)– Codificación de elementos vectoriales 2-D (y bitmap) en XML

<?xml version="1.0" standalone="no"?> <!DOCTYPE svg PUBLIC "-//W3C//DTD SVG 20000303 Stylable//EN"

<desc>Example polygon01 - star </desc> <polygon style="fill:red; stroke:blue; stroke-width:10" points="350,75 379,161 469,161 397,215 423,301 350,250 277,301 303,215 231,161 321,161" />

Ejemplo real

Componentes en Internet

Web Browser

Feature Server

Map Server

Web Server

inte

rne

t

Feature Server

Map Server

Web Server

Viewer Client

Generator

Disaster Networks – Enterprise View

Broker

ProviderRequestor

1. Publish2. Find

3. Bind

SIG 3-Dimensional

SIG= procesamiento en 2-D

• Casi todos los objetos geográficos se encuentran sobre el plano (superficie de la tierra).... pocas excepciones

• Se trata de un “2-D grueso” (thick 2-D)• Añadir un valor z, a veces ayuda, pero...• Los cálculos normalmente se hacen sobre

datos en 2-D• La visualización es otra cosa: 3D ayuda!

¿Superficie 3D?

¿Utiliza coordenadas 3D?

2D+z = 2.5-D

Dos estratos 2D: “2D grueso”

Plano

Alturas, valores z

Texturas realistas

Bosque virtual

Modelo digital de terreno MDT

Red irregular de tetrahedros

MDT a escala global: g-topo

Datos SRTM feb-00

Problema de hojear/coser

• Datos DTM vienen por hojas

• Texturas fotográficas muy grandes, requieren paginación

• Sistema prevea las paginas a cargar en memoria

• ¿Como sabes donde conseguir una hoja adyacente?

• El cosido de hojas requiere ajustes manuales

• Hay que añadir metadatos geoespaciales

GeoVRML (web3D)WorldInfo { title "ArcScene Document" info "Generated by ArcScene" }

Background { skyColor 1.000000 1.000000 1.000000 }

DirectionalLight { ambientIntensity 0.3 direction 0.612372 -0.612372 -0.500000 }

DirectionalLight { ambientIntensity 0.3 direction -0.612372 0.612372 0.500000 }

DEF ORIGIN GeoOrigin{ geoSystem [ "UTM", "Z10", "N"] geoCoords "4342525.500000 740604.000000 0.000000" rotateYUp TRUE

geometry GeoElevationGrid { ccw FALSE solid FALSE geoOrigin USE ORIGIN geoSystem [ "UTM", "Z10", "N"] xDimension 12 zDimension 16 xSpacing "110.727273" zSpacing "107.555556" geoGridOrigin "4340105.411173 737558.999947 0.000000" yScale 1.000000 height [ 2329.323486 2313.585449 2299.391113 2275.615967 2256.039063 2260.096191 2289.157959 2271.812988 2238.254639 2197.258301 2197.025391 2191.487305 2347.348633 2335.970459 2334.463623 2310.319824 2300.143555 2301.708252 2327.310547 2306.906494 2269.207520 2272.443848 2277.226807 2259.992432 2324.451172 2327.937012 2327.805664 2355.812744 2351.527832 2327.843994 2359.743164 2348.291748 2344.789551 2346.933105 2351.840332 2317.380859 2260.794189 2244.576660 2278.212158 2316.358643 2369.198730 2361.432129 2400.290283 2433.832275 2417.207520 2405.234131 2375.646484 2319.572266 2212.345215 2208.671631 2234.922607 2267.004639 2337.917725 2392.618408 2426.829346 2398.946533 2362.399414 2354.406738 2328.372070 2282.920410 2167.160889 2181.413330 2213.635986 2236.207764 2313.597900 2374.333252 2407.246094 2363.789551 2303.068604 2293.638672 2270.126709 2237.200928 2132.741455 2144.477539 2174.186035 2210.106201 2280.832275 2301.464600 2355.830322 2340.571045 2277.213623 2242.332764 2212.045166 2177.276123 2115.583008 2112.479492 2145.540283 2181.981934 2215.566406 2251.801270 2302.905762 2334.757568 2261.483887 2216.893555 2168.325195 2124.937012 2114.530273 2094.555664 2110.916016 2140.673584 2160.492188 2189.179932 2247.881348 2290.432373 2232.386475 2196.364014 2145.468750 2097.808105 2125.037109 2094.067627 2085.115723 2102.875488 2117.563477 2139.398682 2178.549072 2216.419189 2215.940674 2183.594482 2152.888184 2092.831299 2146.487061 2106.331787 2076.036377 2070.912109 2066.634521 2091.162598 2115.522705 2140.934570 2170.787109 2133.025391 2149.257080 2098.391602 2160.424561 2120.979004 2080.533691 2041.189819 2033.850464 2034.802734 2054.823486 2068.028320 2074.136230 2067.190430 2111.412109 2088.022949 2173.708252 2143.234863 2099.622070 2046.183960 2012.240723 2003.633301 2011.892578 2016.369995 2010.588135 2026.386719 2051.042725 2074.801270 2142.583008 2130.767090 2115.182861 2062.707275 2020.409058 1997.412476 1976.683472 1974.518433 1972.625732 1988.770386 2006.338013 2031.076416 2154.859863 2122.505127 2114.582031 2090.396484 2051.574463 2013.797729 1980.358398 1954.744263 1948.557617 1957.870117 1971.092773 1984.476074 2180.968506 2148.424561 2149.005615 2137.728760 2113.009033 2056.963623 1995.106567 1964.744263 1938.608154 1933.918335 1935.915161 1944.524414 ] texCoord TextureCoordinate

Realidad aumentada

Servicios móviles 3G-4G

Temas: posibles proyectos

• Modelo GeoVRML

• Implementar bintrees (mundo de juegos) para terrenos

• Modelo 3-D Base datos

• Sistema LBS (datos TeleAtlas + ArcView)

• Estamos abiertos a nuevas ideas....

Lectura

• Laurini y Thompson, 1992.– Un repaso, son 680 páginas...