TEMA 39: OPERACIONES LOCALES EN EL MODELO RASTER

TEMA 39: OPERACIONES LOCALES EN EL MODELO RASTER
OBJETO DEL TEMA:
•
Conocer las herramientas de análisis de los Sistemas de Información
Geográfica raster para realizar operaciones locales.
•
Comprender la metodología para generar una nueva capa de
información a partir de otra capa existente.
•
Comprender la metodología para generar una nueva capa de
información a partir de varias capas preexistentes.
1.- OPERACIONES LOCALES:
Algunas de las operaciones que realizan los SIG raster no tienen en
cuenta la relación de cada celda con las demás, sino que cada tesela se
considera aisladamente. Se trata de obtener una nueva capa de información en
la que el valor de cada celda depende de los datos asociados a esa tesela. En
este sentido, se pueden diferenciar dos posibilidades.
1.- Que las operaciones para generar los nuevos valores se basen en
los valores existentes en una sola capa (operaciones de recodificación o
reclasificación).
2.- Que dichas operaciones se basen en los valores existentes en varias
capas, que son combinados celda a celda (operaciones de superposición).
En la práctica es muy frecuente que ambas operaciones (reclasificación
y superposición) se ejecuten sucesivamente, ya que uno de los tipos de
superposición (la superposición lógica)exige partir de capas de información
binaria, que se obtienen previamente mediante operaciones de reclasificación.
Las operaciones de superposición temática y algunas de las de
reclasificación (en concreto las de tipo aritmético) se encuadran dentro de lo
que se conoce como álgebra de mapas, término que alude al hecho de que la
generación
de nuevos datos se produce a partir de una ecuación que
transforma los valores de la información original o que permite la combinación
de varias informaciones temáticas entre sí.
2.- RECLASIFICACIÓN
La reclasificación es una operación local que se realiza a partir de una
capa de información fuente. Por lo tanto, a partir del valor de cada celda en la
capa fuente se obtiene el valor que corresponde a esa misma celda en la capa
resultante. Antes de recodificar una variable debe considerarse su naturaleza,
ya que algunas operaciones de reclasificación pueden no tener sentido ante
determinados tipos de variables. Existen básicamente los siguientes tipos de
reclasificación:
a) En variables cualitativas:
a. Recodificación de clases
b. Agregación de calses
b) En variables cuantitativas
a. Agrupación de los valores en intervalos
b. Operaciones matemáticas
c. Eliminación de decimales por truncamiento o por redondeo
2.1.- RECODIFICACIÓN DE CLASES
Consiste en recodificar las clases de la capa de información fuente una
a una. Así, por ejemplo, en una capa de usos del suelo de una región pueden
existir 70 clases y, sin embargo, en la hoja con la que estamos trabajando solo
aparecen 5: las clases 23, 35, 50, 54 y 59. Para generar cartografía, puede
tener sentido recodificar esas clases con las nuevas etiquetas de 1, 2, 3, 4 y 5.
2.2.- AGREGACIÓN DE CLASES
La agregación de clases es una operación importante desde el punto de
vista de lo que se conoce como generalización cartográfica. Se trata de agrupar
las clases de la capa de información fuente y asignar nuevos códigos a las
clases resultantes. Ejemplo: Se pretende identificar las áreas aptas para la
construcción de viviendas. Supongamos que las litologías 3, 11 y 14 son aptas
para ese nuevo uso, mientras que no ocurre así con las litologías 5 y 9. En tal
caso, las clases 5 y 9 se pueden agrupar en una nueva clase a la que se le
asigne el código 0 (no aptas) y a su vez las clases 3, 11 y 14 se agrupan en
otra nueva clase a la que se le asigna el código 1 (aptas) (Figura 39.1). El
resultado es una variable dicotómica con la que se construye una capa binaria
de información, muy util en análisis raster.
Litología
Capa fuente
9
5
5
11
14
5
5
11
11
14
11
11
11
14
14
11
11
14
14
3
Capa final
14
14
14
3
3
0
0
0
1
1
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
3.- Calizas
5.- Yesos tipo 1
9.- Yesos tipo 2
11.- Arcillas
14.- Margas
0.- No aptos
1.- Aptos
FIGURA 39.1.- Agregación de clases para creación de capa de información binaria
(Identificación de zonas aptas para la construcción a partir de la variable litología).
2.3.- AGRUPACIÓN DE VALORES EN INTERVALOS
Esta operación consiste en agrupar los valores de una variable
cuantitativa de acuerdo con unos intervalos previamente definidos por el
usuario o calculados automáticamente por el sistema. Ejemplo: En una capa de
pendientes existe un rango de valores que va desde el 0% hasta el 250%.
Dichos valores se suelen agrupar en
los intervalos siguientes: pendientes
menores del 3%, del 3 al 15, del 15 al 30, del 30 al 45 y mayores del 45%, a los
que se les asigna los códigos 0, 1, 2, 3, 4 y 5 respectivamente. Si lo que se
desea es obtener una capa de información binaria, que indique la aptitud del
terreno para la construcción en función de la pendiente, y suponiendo que el
15% marcara el máximo dependiente admisible para la construcción de
viviendas, se puede asignar la etiqueta 1 (apto) a las áreas con código 0 y 1, y
la etiqueta 0 (no apto) al resto de las áreas..
AGRUPACIÓN DE VALORES EN INTERVALOS
Pendientes
Capa fuente
3
5
12
7
13
20
18
2
2
15
3
0
5
14
19
5
6
12
17
25
Capa final
7
9
14
22
38
1
1
1
1
1
0
0
1
1
1
1
1
1
1
0
1
1
1
0
0
0.- No aptos
1.- Aptos
1
1
1
0
0
FIGURA 39.2.- Agrupación de los valores de una variable cuantitativa en intervalos:
¡generación de una capa binaria de información (Identificación de zonas aptas para la
construcción a partir de la variable pendiente).
2.4.- OPERACIONES MATEMÁTICAS
Los valores de la capa final se obtienen a partir de los valores de la capa
de información fuente, mediante una ecuación que puede incluir cualquier
función matemática (suma, resta, multiplicación, división, potencias, raíces,
logaritmos,etc.) o trigonométrica.
2.5.- ELIMINACIÓN DE DECIMALES POR TRUNCAMIENTO O POR
REDONDEO
En el primer caso el número original pierde directamente la parte
decimal y en el segundo se asimila al número entero más próximo , por defecto
o por exceso
3.- SUPERPOSICIÓN TEMÁTICA:
La superposición de mapas es una operación local que se realiza a
partir de dos o más mapas fuente; el valor de cada tesela o celda en el mapa
final depende de los valores de esa misma tesela en los mapas fuente. La
mayor parte de los sistemas de información geográficos actuales permiten
realizar esta operación con sólo dos capas a la vez. Pero esto no resulta
ningún inconveniente grave: si se quieren superponer las capas A, B, y C,
primero se superponen A y B y la capa resultante se superpone a continuación
con C .
Los valores de los mapas fuente se pueden combinar por medio de
operaciones aritméticas o utilizando condiciones lógicas, lo que da lugar a la
diferenciación de dos tipos de superposición de mapas:
•
superposición lógica
•
superposición aritmética
3.1.- SUPERPOSICIÓN LÓGICA
La superposición lógica es una operación a través de la que se trata de
localizar las zonas donde se cumplen unas determinadas condiciones lógicas,
por ejemplo, en una determinada zona, un constructor puede tener interés de
identificar áreas aptas desde el punto de vista físico para la edificación de
viviendas, para lo que contempla dos condiciones:
1. que el terreno sea lo suficientemente resistente
2. que la pendiente no sea excesiva
Se considera que de las litologías existentes en la zona (arcillas, calizas,
margas y yesos) son adecuadas para la construcción las tres primeras; en
cuanto a las pendientes se consideran aptas aquellas que no superan el 10%.
Mediante la superposición de ambas capas de información, el sistema debe ser
capaz de determinar dónde se cumplen ambos condicionantes.
Cómo se trata de una superposición lógica, los mapas fuente deben ser
binarios en nuestro caso esto ya es así ya que mediante de operaciones de
reclasificación la variable cualitativa “litología” y la variable cuantitativa
“pendiente” han sido convertidas en variables dicotómicas.
En la superposición lógica se utilizan las operaciones de lógica
booleana: El Y (AND) lógico y el O (OR) lógico.
a)- Y lógico. Se trata de identificar las zonas en las que se cumplen
ambas condiciones ( la primera Y la segunda). El ejemplo propuesto sobre la
identificación de áreas de zonas aptas para la construcción contempla esta
operación lógica. En tal caso la operación de superposición se lleva a cabo
multiplicando los valores de las dos capas de información celda a celda. El
resultado es una tercera capa de información en la que muestran el valor 1, las
celdas dónde se cumplen las dos condiciones y el valor 0, las celdas donde no
se cumplen ninguna de las dos o sólo se cumple una.
SUPERPOSICIÓN DE MAPAS (Y LÓGICO)
Pendientes
Litología
0
0
0
1
1
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
x
0
0
0
1
1
0
0
1
1
1
1
1
1
1
0
1
1
1
0
0
1
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
0
1
1
1
0
0
1
1
1
0
0
0.- No aptos
1.- Aptos
Aptitud del terreno para la construcción
Figura 39.3.- Superposición lógica (Y Lógico) a partir de dos mapas binarios
(identificación de zonas aptas para la construcción a partir de las variables litología y
pendientes)
b)- O lógico. Se trata de identificar las zonas donde se cumple alguna
de las dos condiciones ( la primera O la segunda). Supongamos que para
construir fuera suficiente con que se cumpliera alguna de las dos condiciones
del ejemplo anterior pero que no resultara aconsejable hacerlo cuando no se
cumple ninguna de las dos. Cuando de lo que se trata es de conocer las celdas
donde se cumplen alguna de las dos condiciones, la superposición se lleva a
cabo sumando los valores de las dos capas de información celda a celda. La
capa resultante mostrará el valor 2 dónde se cumplan ambas condiciones, el 1
donde sólo se cumpla una de ellas y el 0 dónde no se cumpla ninguna. Si lo de
que se trata es de conseguir un mapa binario, dado que tanto en el valor 1
como el 2 se cumplen alguna de las dos condiciones, sería necesario
reclasificar los valores: codificando como 1 el 1 y el 2 (se cumple alguna de las
dos condiciones) y el 0 se mantiene como 0 (no se cumple ninguna de las dos).
SUPERPOSICIÓN DE MAPAS (Y LÓGICO)
Litología
0
0
0
1
1
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
Pendientes
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
+
1
1
1
2
2
0
0
2
2
2
2
2
2
2
1
2
2
2
1
1
0
0
1
1
1
1
1
1
1
0
2
2
2
1
1
Aptitud del terreno para la construcción
1
1
1
0
0
1
1
1
0
0
1
1
1
1
1
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0.- No aptos
1.- Aptos
Capa binaria de aptitud del terreno para la construcción
Figura 39.4.- Superposición lógica (O Lógico) a partir de dos capas binarias (identificación de
zonas aptas para la construcción a partir de las variables litología y pendientes)
3.2.- SUPERPOSICIÓN ARITMÉTICA
En la superposición aritmética se trata de combinar dos o más capas de
información, celda a celda, mediante una ecuación matemática. En estas
ecuaciones puede incluirse cualquier tipo de operación matemática: suma,
resta, multiplicación, división, raíces, potencias, funciones trigonométricas...
Supongamos que tenemos tres capas de información en formatos raster
homogéneos de una misma zona, un pinar, en el que se representa su
producción maderera durante los años 1990, 91 y 92 respectivamente. Se le
puede pedir al sistema que halle la producción media de cada celda para el
período 1990-1992 y que almacene la información resultante en una nueva
capa de información.
RESUMEN DEL TEMA
•
Las operaciones locales tratan de obtener una nueva capa de
información en la que el valor de cada celda depende únicamente de los
datos asociados a esa tesela.
•
Tipos de operaciones locales:
RECODIFICACIÓN DE CLASE
AGREGACIÓN DE CLASES
RECLASIFICACIÓN
AGRUPACIÓN DE VALORES EN INTERVALOS
OPERACIONES MATEMÁTICAS
OPERACIONES
LOCALES
ELIMINACIÓN DE DECIMALES
SUPERPOSICIÓN LÓGICA
SUPERPOSICIÓN
TEMÁTICA
SUPERPOSICIÓN ARITMÉTICA