Manipulación de datos Vectoriales en el SPRING


Esta página presenta algunas definiciones sobre la estructura vectorial y los procedimientos para la edición de mapas temáticos, catastrales, redes y MNT a través de la digitalización.

La edición de datos vectoriales en el SPRING es ejecutada en mapas temáticos, catastrales, redes y modelos numéricos del terreno (MNT).

Los objetos geográficos poseen propiedades intrísecas que precisan ser conocidas para representarlos, tales como, localización (posición de un objeto a través de sus coordenadas geográficas), dimensión (permite describir los objetos a través de las entidades puntos, líneas o áreas), continuidad, tamaño, vecindad, forma y escala.

Los mapas en el SPRING pueden tener sus representaciones en los formatos vectorial y/o raster, dependiendo de la categoría del dato en questión (vea sobre la conversión de representaciones). Sin embargo, en esta página trataremos apenas de la edición de datos vectoriales.

Un mapa temático, catastral, de red o numérico utiliza elementos como puntos, líneas y áreas (o polígonos), para definir las clases temáticas, objetos geográficos y muestras (isolíneas y puntos con cotas) numéricas. A continuación se tratarán estos elementos.

Consulte también:
Como digitalizar en el SPRING.


Elementos de la estructura vectorial

La edición de datos vectoriales en el SPRING es ejecutada en mapas temáticos, catastrales, redes y MNT (modelos numéricos de terreno). La representación vectorial de estos mapas es la manera más precisa de representar un objeto geográfico.

En términos de implementación computacional, el almacenamiento y recuperación de este formato es más complejo que en el caso de la representación matricial. En el SPRING fue implementada la estructucra de "v-r-trees" para facilitar el acceso a los datos.

Punto

Un punto es definido por toda entidad geográfica que puede ser localizada por un par de coordenadas (x, y).

Se utilizan puntos para representar la localización de un fenómeno geográfico en un lugar, o para representar un determinado rasgo del mapa que es muy pequeño para ser mostrado como un área o línea. Ejemplos: localización de una ciudad, una pista de aterrizaje, el pico de una montaña o un punto de cota (además de las coordenadas X Y, posee un atributo Z, que puede ser la cota altimétrica u otro parámetro cualquiera). La próxima figura muestra un punto P definido por un sistema cartesiano.

 

Línea

Una línea es una entidad definida por un mínimo de dos pares de coordenadas (x,y), o sea, dos puntos.

Se utilizan líneas para representar rasgos del mapa que son muy estrechos para ser mostrados como un área o que teóricamente no tienen grosor. Ejemplos: un río, una carretera, una línea de costa, una línea de contorno o un límite administrativo.

Cuando una línea pasa a tener un atributo Z cualquiera, además de las coordenadas X Y de los puntos que la forman, es llamada de isolínea. A lo largo de una isolínea todos los puntos tienen el mismo valor de Z. Una isolínea es definida sólo en PIs de la categoría numérica.

 

Áreas

Áreas son definidas como una serie de coordenadas (x, y), formando segmentos de líneas que cierran un área.

Frecuentemente, en sistemas de información geográfica, se representan elementos de área por polígonos. Ejemplos: extensión geográfica de una ciudad, un lago, un área deforestada, entre otros.



Consulte también:
Como obtener informaciones conceptuales y sugerencias.

Edición Vectorial


Representaciones vectoriales en el SPRING

En el SPRING estos tres elementos anteriores son traducidos en rasgos geográficos que son representados por: Nodos, Puntos, Arcos, Isolíneas, Islas, Líneas poligonales y Polígonos.

Arco

Un arco es un conjunto de puntos interconectados por segmentos de recta que comienza y termina en un nodo.


Ejemplos de arcos.



Arcos son usados para modelar las fronteras de los polígonos. De esta forma, son utilizados para delimitar objetos que definen áreas.

Un nodo es un tipo especial de punto que tiene por objetivo definir el punto de intersección de dos o más arcos. La figura a continuación, ilustra un polígono formado por arcos y nodos. Dos polígonos adyacentes pueden compartir el mismo arco, desde que la intersección de las líneas sea delimitada por la presencia de un nodo.

En el siguiente ejemplo, hay dos polígonos, el primero formado por los arcos 1 y 2 y el segundo, por los arcos 2 y 3, que podrían representar, áreas de cultivos de arroz y soja, respectivamente.

 

Puntos

Puntos son entidades utilizadas para representar rasgos que son muy pequeños (Puntos 2D) para ser representados por polígonos, o para representar una muestra numérica (punto 3D). Un punto 2D normalmente está asociado a un símbolo en mapas temáticos, catastrales y de redes, que además está definido en el banco por sus atributos no espaciales. Por ejemplo: una iglesia o un poste de luz) que no puede ser representado en la escala de trabajo definida.

 

Isla

Islas son un tipo especial de polígonos delimitados por un único arco, solamente un nodo define el punto inicial y final del polígono, una vez que no hay polígonos adyacentes. La próxima Figura muestra un arco que inicia y termina en un mismo nodo, definiendo así una isla.

 

Línea Poligonal

Línea poligonal o polígono abierto es formado por un conjunto de puntos interconectados por segmentos de recta que comienzan y terminan en un nodo. La diferencia entre una poligonal y un arco está en el hecho de que una línea poligonal nunca define un área (polígono). Es utilizada para modelar rasgos lineales como por ejemplo líneas que representan fracturas geológicas, ríos, carreteras, y otros elementos geográficos que puedan ser observados como rasgos lineales en la escala de trabajo adoptada.

La línea poligonal es utilizada cuando el punto de intersección de las líneas no debe ser modelado y entonces no hay necesidad de insertar un nodo.

 

Isolínea

Una Isolínea puede ser entendida como una línea poligonal para la cual es atribuido un único valor de Z. La siguiente Figura muestra dos isolíneas con cotas diferentes. Mayores detalles sobre isolíneas y su utilización vea en Modelaje Numérico.

 



Consulte también:
Como obtener informaciones conceptuales y sugerencias.

Edición Vectorial

 


Topología

Puntos, líneas y polígonos son representaciones vectoriales utilizadas normalmente para describir objetos geográficos en mapas. La relación espacial entre estas entidades, como por ejemplo proximidad y vecindad, son obtenidas a través del análisis y observación de los mapas por el intérprete.

Por otra parte, una vez que los objetos del mapa fueron digitalizados y están representados por puntos, líneas y polígonos en el computador, esta relación espacial deberá ser definida explícitamente para que se pueda proceder a las operaciones de análisis espacial de los datos.

En mapas digitales, las relaciones espaciales son descritas a través de la topología definida como la parte de la matemática que estudia las propiedades geométricas que no varían mediante una deformación. Formas y coordenadas de los objetos son menos importantes que los elementos del modelo topológico como conectividad, contiguidad, continencia, etc.


Forma simplificada de un ejemplo de estructura topológica que es generada para un mapa temático.


De esta forma, definir la topología significa hacer explícitas las relaciones espaciales entre los objetos a través de un proceso matemático.

En el Spring, definir topología para un dato del modelo temático o catastral, resulta en la creación de los polígonos o sea, el sistema almacenará las informaciones sobre las líneas, nodos e identificadores que componen cada polígono, así como las líneas que son compartidas por diferentes polígonos y la vecindad y circunscribidad entre ellos.

En el SPRING la topología, en lo que se refiere a los nodos y vecindad de arcos, puede ser definida automáticamente durante la digitalización. Al digitalizar una línea, un nodo será insertado automáticamente al interceptar otra línea o al terminar la propia línea. No obstante la creación de los polígonos debe realizarse para que toda la topología pueda ser definida para el Plano de Información.

Una vez definida la topología, cada polígono podrá entonces ser asociado a una clase temática, o a un objeto del mapa catastral, o también a un segmento de una red, definida en el Banco de Datos.



Consulte también:
Esquema Conceptual del SPRING

Edición Vectorial

 


Edición de Vectores

En el proceso de edición de vectores en el SPRING, especialmente de mapas catastrales, temáticos y de redes, el usuario tiene que pasar por las etapas de Digitalización, Ajustes y Poligonalización. Para la edición de un PI numérico se necesita sólo la Digitalización y eventualmente algunos ajustes.

 

Digitalización

La digitalización es un proceso que permite convertir datos espaciales del medio analógico para el digital. Digitalmente, estos datos son estructurados de forma tal que permitan la realización de las operaciones típicas de análisis espacial.

Las líneas podrán ser digitalizadas introduciéndolas punto a punto, a través del modo Paso, o apenas siguiendo el contorno con el mouse continuamente accionado, en el modo Continuo. Para el modo continuo se podrá también definir la frecuencia de puntos que serán adquiridos para constituir las líneas a través de Factor de Digitalización. El Factor de Digitalización corresponde al intervalo entre los puntos de la línea a ser digitalizada. El factor es dado en mm en la escala del Plano de Información que está siendo editado. Verifique la escala del PI en la opción Editar - Plano de Información. del menú principal. Recuerde que la precisión cartográfica de los mapas es del orden de 0.3 mm en la escala del mapa. Un factor de digitalización menor que este valor estará fuera del propio límite de precisión del mapa.

En el SPRING la digitalización de datos puede hacerse con definición de Topología automática o manual. Con definición de topología automática cada vez que un arco intercepta otro, un nodo será automáticamente definido, sin que el operador tenga que indicarlo. Este modo es ideal para digitalizar polígonos y es válido solamente para la línea que está siendo digitalizada.

Con definición de topología manual la introducción de nodos o quiebras de línea deberá ser hecha por el operador. Este modo es el indicado para digitalizar por ejemplo líneas de fracturas geológicas, donde una línea deberá permanecer íntegra, mismo que otras la crucen.

La digitalización puede ser realizada a través de diferentes instrumentos, como por ejemplo mesa digitalizadora (lo más usual), dispositivos de barrido (scanners) o monitor de video (pantalla).

El SPRING posibilita la digitalización de datos a través de la mesa o a través del monitor de video, las cuales son descritas a continuación.

 

La mesa digitalizadora es constituida básicamente de dos partes:
- una superficie plana, sensible electrónicamente, donde se coloca el mapa o gráfico a ser digitalizado;
- un "mouse", instrumento magnético, que envía las coordenadas (x,y) de un punto de la superficie de la mesa, para el computador.


El mouse de la mesa digitalizadora tiene la función de adquirir las coordenadas (x, y) que serán relacionadas a las coordenadas geográficas. Esto es hecho a través de los botones, que desempeñan funciones específicas según el objetivo deseado.

Activándose la adquisición de los datos, a través del mouse de la mesa digitalizadora, el mouse del computador, referente al cursor, se torna inactivo.

En la digitalización manual de datos, los botones del cursor de la mesa tienen funciones inherentes, preestablecidas.


Antes de digitalizar vía mesa, se debe efectuar la calibración de la misma.

Se fija firmemente el mapa sobre la mesa, de modo que no tenga pliegues. Debe verificarse si el mapa se encuentra dentro de los límites de sensibilidad de la mesa, conforme se mostró en la figura anterior.

 

El usuario puede digitalizar las líneas o puntos del mapa en la propia pantalla, utilizando el mouse del cursor para la definición de los objetos geográficos, conforme la descripción de los botones del mouse del cursor:



Errores asociados a la digitalización de vectores

A continuación, se muestran algunos errores, para orientar al usuario del SPRING durante la digitalización.

El Usuario escribió un número insuficiente de puntos: la representación del formato de curvas depende del número de vértices utilizados. Consecuentemente, el error relativo a la digitalización de líneas rectas es mucho menor que el error resultante de la digitalización de curvas complejas. Ejemplo:


Una definición coherente del Factor de Digitalización podrá minimizar este error. No obstante es necesario destacar el hecho que umbrales muy pequeños producirán líneas con exceso de puntos.

Como algunos errores pueden ser evitados y otros provocados a partir de la selección de la topología (manual o automática), los errores son indicados de acuerdo con la selección de la topología.

 

Topología Manual

A-) El usuario no definió un nodo - en un polígono, toda línea que intercepta otra línea debe tener asociado un nodo notificando el punto de intersección. Ejemplo:

En este caso se debe insertar un punto en la línea que fue interceptada y tranformárlo en nodo (opción quebrar línea) para entonces después unir las líneas o ajustarlas automáticamente.

B-) El usuario no hizo la sobreposición de de los nodos: en la digitalización el polígono queda abierto, o una línea no alcanza o ultrapasa el punto de intersección. Ejemplos:

Para estos casos el ajuste automático de los nodos puede no ser suficiente para cerrar estos polígonos, debiéndose entonces proceder a la edición manual de estos nodos, aproximándolos o uniendo las líneas, o aumentando el umbral de ajuste automático.

 

Topología Automática

A-) El usuario sobrepasa el límite de intersección - como la línea será automáticamente quebrada, una pequeña línea después del cruzamiento podrá quedar residente y deberá ser eliminada manualmente (opción eliminar líneas), caso el factor de digitalización sea menor que el segmento de línea excedente.
Este error demanda la atención del operador durante la digitalización utilizando la topología automática.


B-) El usuario no definió correctamente los límites entre polígonos: en la digitalización, las líneas pueden sobreponerse o dejar un espacio (laguna) entre ellas, apareciendo un mensaje de incorporación inválida.

Sobreposición - como no existen nodos insertados el error será sólo detectado durante la creación de polígonos, debiendo entonces ser corregido a través de la edición manual.
Laguna - este error no tiene como ser detectado por las opciones de edición del sistema, está relacionado con el cuidado del operador durante la digitalización.




Ajustes

La etapa de ajuste implica hacer con que los arcos estén con sus extremidades, o sea, los nodos conectados. Normalmente se utilizan ajustes automáticos cuando los errores son pequeños o están dentro del límite de tolerancia definido por el usuario. Cuando errores más groseros son insertados, se torna necesario hacer los ajustes manualmente ( vea más detalles acerca los mecanismos de ajuste).

 

Poligonalización

Una vez que todas las líneas están ajustadas se debe crear la topología ejecutando la etapa de poligonalización, durante la cual será creada o actualizada la relación topológica entre los polígonos. Vea más detalles de como digitalizar.



Consulte también:
¿Cómo calibrar la Mesa Digitalizadora?
¿Cómo digitalizar un Mapa?
¿Cómo Crear un PI para Digitalizar?

Edición Vectorial