TEMA 05 SIG (2016)

Apunte Español
Universidad Universidad de Valencia (UV)
Grado Ciencias Ambientales - 2º curso
Asignatura SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA
Año del apunte 2016
Páginas 4
Fecha de subida 04/05/2016
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Unybook: Egarciamarin TEMA 05. RASTER PREGUNTA EXAMEN - Si tengo un mapa de curvas de nivel y tengo que pasarlo a raster (modelo digital de elevaciones), ¿qué debo hacer? Cada curva de nivel tiene su valor, que es igual para todo el tramo, por lo que tenemos que rasterizarlas. Marco el archivo y busco en el programa la acción de “rasterizador”, que se denomina rasterizar, seleccionamos el campo elegido, en este caso, la elevación.
Después hay que hacer una interpolación.
CARACTERÍSTICAS: EXTENSIONES: .tiff, .ecw, jpg.
- .asc: extensión de un modelo digital de elevación raster.
- .ecw: ortofoto raster.
- .dng: vector cat.
CELDILLAS RASTER O PÍXELES: elementos fundamentales del modelo, de la misma forma que en el modelo vectorial lo eran los puntos, las líneas y los polígonos.
Sus características son: - Regulares: son todas iguales, estableciendo una codificación discreta de las coordenadas. La celdilla es la unidad mínima de un archivo raster, y por ello el tamaño de celda nos dará la precisión con que podremos definir los elementos geográficos.
- Localizables por su número de fila y columna: cada una puede ser identificada por su posición en la matriz del archivo raster.
- Contenido de valor numérico como identificador: o valor temático de las mismas (elevaciones, temperatura, etc.), de tal forma que la geometría y la componente temática se almacenan a la vez.
PÉRDIDA DE INFORMACIÓN, RESOLUCIÓN Y REGLAS DE CODIFICACIÓN: la codificación raster de la información supone una pérdida de la misma con respecto a la realidad, debido a que este modelo supone una simplificación del mundo real.
En primer lugar, al no codificar la frontera de las entidades espaciales, únicamente podremos tener límites en los bordes de los píxeles, lo que supone una pérdida de precisión en la definición de estas entidades. Esta pérdida de precisión estará en relación con la resolución del píxel, entendida ésta como la longitud de las celdillas, de tal forma que a mayor longitud del lado, menor resolución. Una mayor resolución posibilitará una mayor precisión de la capa raster, con lo que igualmente habría una menor pérdida de información. Sin embargo, la alta resolución tiene una contrapartida, y es el mayor número de ficheros raster, puesto que el número de celdas necesarias crece de manera elevada.
En segundo lugar, se encuentra el hecho de que en cada una de las celdillas sólo puede almacenar un valor de la variable, aunque en muchas de ellas coexistan zonas con diferentes valores. Generalmente, se suele aplicar la regla de codificación del 50%, la cual asigna a un píxel el valor de aquella categoría que presente más del 50% de la superficie del píxel. También es posible aplicar la codificación de presencia/ausencia, especialmente cuando se trata de capas binarias, que asigna al píxel el valor de una entidad siempre que ésta esté presente, aunque sea de forma mínima.
1 Unybook: Egarciamarin RASTER E IMÁGENES DE SATÉLITE: los datos aportados por los satélites son datos raster. Generalmente se suelen incorporar al SIG los resultados de haber llevado a cabo un proceso de clasificación o de extracción de información temática de la imagen mediante técnicas propias de la teledetección.
MODELOS DIGITALES DE TERRENO (MDT): la palabra modelo significa representación simplificada de la realidad. Esta representación se realiza con cierto tipo de datos y de diferentes maneras.
Un MDT se define como una estructura numérica de datos que representa la distribución espacial de una variable cuantitativa y continua, en este caso la altura del terreno. El hecho de que representen la distribución espacial de una variable hace que sean útiles en la modelización de fenómenos geográficos y por lo tanto muy importantes en el ámbito de los SIG.
Normalmente se utiliza para representar de diferentes maneras la topografía del terreno, es decir, la altura o el relieve de la superficie terrestre, las pendientes, la orientación, la insolación, las cuencas de drenaje, los cauces, etc.
Los resultados se pueden presentar de diferentes maneras, por ejemplo en perfiles del terreno, mapas de hipsométricos, bloques diagramas en perspectiva, sombreado e iluminación.
TIPOS DE MODELOS: la estructura de datos en un MDT es muy similar a la de los SIG, puede ser vectorial o raster.
En el modelo vectorial los atributos del terreno se representan mediante puntos, líneas y polígonos. Cada punto o vértice del elemento vectorial tiene una valor de posición (x, y) al que se añade el valor de la altitud (z).
En el modelo raster, los datos corresponden al valor medio de una unidad de superficie denominada celda, tesela o píxel.
Cada uno de estos modelos estructura los datos de diferente manera, las estructuras vectoriales generan modelos que representan el relieve mediante isohipsas o curvas de nivel o bien mediante una red irregular de triángulos o TIN (triangulated irregular network). Las estructuras raster generan modelos de matrices regulares URG (uniform regular grid).
MODELO TIN: se compone de un conjunto de triángulos que conforman planos adosados conformando un mosaico adaptado al terreno con mayor o menor detalle y precisión según nos convenga. El terreno se representa así como un continuo de superficies triangulares planas adosadas cuyos vértices se acoplan a unos puntos determinados. El método de triangulación más utilizado es el de Delaunay.
MODELO URG: surge de adaptar una retícula al terreno (red regular de malla cuadrada), con un valor medio de altitud en cada celda.
De estos dos tipos de estructuras la más utilizada por los SIG es la URG. La explicación está en que aunque los TIN son capaces de adaptarse al terreno con mayor 2 Unybook: Egarciamarin precisión y versatilidad que las celdas de tamaño uniforme, no permiten efectuar cálculos ni desarrollar modelos con la facilidad y rapidez de las matrices.
FUNCIONES RASTER: PENDIENTE: se puede estimar con diferentes procedimientos, los más habituales utilizan la máxima diferencia entre el valor en la celdilla central y los valores de las celdillas vecinas, o bien calculan una pendiente media.
En algunos casos, en celdillas correspondientes a cauces (en aplicaciones de tipo hidrológico), puede ser preferible considerar la pendiente en el sentido del flujo.
ORIENTACIÓN: puede obtenerse como orientación media o como la dirección hacia la que se sitúa la mayor pendiente.
ZONAS DE SOMBRA: variable de gran interés en regiones montañosas, donde el relieve puede ser el factor determinante más importante del clima local.
INSOLACIÓN POTENCIAL EN UN PUNTO: tiempo máximo que ese lugar puede estar sometido a la radiación solar directa en ausencia de nubosidad. Depende directamente del ángulo de incidencia del Sol respecto a la superficie terrestre y del ocultamiento topográfico ante una trayectoria concreta del Sol.
Se expresa en unidades de energía partido por espacio y se refiere a un instante concreto.
La relación entre cada celda y la superficie de referencia se realiza mediante un índice de exposición definido como el cociente entre la radiación solar incidente sobre un lugar del terreno y la superficie de referencia.
El ángulo solar se usa en aplicaciones relacionadas con teledetección. En cuanto a radiación recibida se utiliza en modelos de estimación de variables climáticas (temperatura, evapotranspiración).
VECINDAD: aquellos que afecten a zonas relativamente extensas que cumplen determinado criterio, pero cuya localización precisa no se conoce previamente. Por tanto, el programa debe determinar previamente cuál es el área que cumple dichas características. Entre los casos más habituales están: - Áreas situadas a una distancia inferior a un valor umbral: de un objeto definido por una o varias celdillas, generándose, así, una zona tampón (buffer).
- Cuencas visuales: determina el área visible desde un determinado punto e, igualmente, el área desde la que dicho punto es visible (análisis de visibilidad).
3 Unybook: Egarciamarin INTERPOLACIÓN ESPACIAL: estimación de los valores que alcanza una variable Z en un conjunto de puntos definidos por un par de coordenadas (X, Y), partiendo de los que adopta Z en una muestra de puntos situados en el mismo área de estudio, la estimación de valores fuera del área de estudio se denomina extrapolación.
El área de estudio vendría definida, aunque no de forma muy clara, por el entorno de los puntos en los que sí se dispone de datos.
La interpolación espacial suele utilizarse para obtener mapas de variables. Lo más habitual es partir de medidas puntuales (variables climáticas, variables del suelo) o de isolineas (curvas de nivel), los métodos que se utilizan en uno u otro caso son bastante diferentes.
Todos los métodos de interpolación se basan en la presunción lógica de que cuanto más cercanos estén dos puntos sobre la superficie.
EJEMPLO - INTERPOLACIÓN A PARTIR DE CURVAS DE NIVEL: la interpolación a partir de puntos resulta necesaria cuando, a priori, no se conoce nada acerca de la distribución espacial de la variable y es necesario medirla en una serie de puntos de muestro a partir de los que estimar sus valores en toda el área de trabajo. En el caso de la topografía, si contamos con un mapa topográfico, el caso es algo diferente ya que lo que vamos a tener no son puntos sino isolíneas derivadas del análisis de pares de fotogramas estereoscópicos.
El procedimiento va a ser en primer lugar digitalizar las curvas de nivel y en segundo lugar utilizar alguno de los programas que interpolan a partir de curvas. En general el fundamento de todos estos métodos consiste en hacer interpolaciones lineales o más complejas entre curva y curva: 1. Digitalización: en tableta digitalizadora o en pantalla.
2. Rasterización del vectorial: cuando sea necesario.
3. Interpolación.
PASO DE ESTRUCTURAS: - Vectorización o digitalización: paso de raster a vectorial.
- Rasterización: paso de vectorial a raster.
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