Sistemas de Información Geográfica BD Espaciales y BD Espacio
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Sistemas de Información Geográfica BD Espaciales y BD Espacio-temporales Miguel Rodríguez Luaces Laboratorio de Bases de Datos Universidade da Coruña Contenidos Introducción Representación de información geográfica Modelo conceptual Modelo lógico Modelo físico Procesamiento de información geográfica Visualización de información geográfica Arquitecturas y estándares Bases de datos espaciales y espacio-temporales 2/33 Visualización de IG Introducción Hemos visto como se representa y como se manipula la información geográfica, el siguiente paso es la visualización. La visualización de información geográfica tiene las siguientes particularidades: — Se necesita una abstracción diferente a la usada en la BD: objetos cartográficos — Es necesario proyectar la información en una superficie plana: sistemas de proyección — Se necesita definir una metáfora para el interfaz de usuario: mapas y capas — Es necesario producir mapas en papel: cartografía 3/33 Visualización de IG Objetos Cartográficos En el modelo relacional, los valores se visualizan de forma similar a como se almacenan. — Ej: una relación se visualiza como una tabla Sin embargo, para la visualización de información geográfica se necesitan abstracciones diferentes a las usadas en la representación en el SGBD. Para ello, hay que considerar los siguientes aspectos: — Definición de objetos cartográficos — Definición y aplicación de estilos — Utilización de múltiples representaciones (resolución, tipo) — Control de la densidad de la información 4/33 Visualización de IG Objetos Cartográficos Ej: los valores de los tipos de datos requieren representaciones gráficas LINESTRING( POINT(27.2, 115.8) POINT(33.5, 134.0) . . . POINT(43.3, 13.4) ) 5/33 Visualización de IG Objetos Cartográficos Ej: las relaciones con información geográfica requieren ser representadas como mapas CONCELLOS Nombre Geometria Ferrol g1 A Coruña g2 Teo g3 Cee g315 6/33 Visualización de IG Objetos Cartográficos Se denomina objeto cartográfico a la representación gráfica de un objeto geográfico. El objeto cartográfico se obtiene a partir de la aplicación de un estilo de visualización al objeto geográfico. El estilo de visualización determina las propiedades gráficas de los objetos geográficos. Se han definido estándares internacionales para la definición de estilos: — OpenGIS: Styled Layer Descriptor — ISO 19117: Geographic Information – Portrayal 7/33 Visualización de IG Objetos Cartográficos El estilo de visualización debe permitir: — Mostrar un objeto cartográfico únicamente a una determinada escala de visualización Ej: los puntos de alumbrado público solo se visualizan a muy alta escala — Mostrar objetos cartográficos de diferente resolución en función de la escala visualización Ej: en escalas bajas no se deben mostrar todos los puntos del objeto geográfico — Mostrar objetos cartográficos de diferente tipo en función de la escala de visualización Ej: en escalas bajas, las poblaciones se muestran como puntos, en escalas altas, como superficies. — Mostrar objetos cartográficos con diferente estilo en función de atributos del objeto geográfico (mapas temáticos). 8/33 Visualización de IG Objetos Cartográficos En el siguiente ejemplo el objeto cartográfico usado para cada objeto geográfico varía en función de la escala. Mapa de escala baja Mapa de escala media Mapa de escala alta 9/33 Visualización de IG Objetos Cartográficos Ejemplo de mapa temático: el estilo del objeto cartográfico depende del estado de la red de agua 10/33 Visualización de IG Objetos Cartográficos Finalmente, dado que el espacio de visualización es limitado, debe existir un método de control de la densidad de información. — Ej: en este mapa de la red de abastecimiento hay demasiada información ya que no se ven los objetos. 11/33 Visualización de IG Sistemas de Proyección Además de construir objetos geográficos, es necesario proyectar la información geográfica sobre una superficie plana. Para ello, se utiliza un sistema de proyección. Podemos clasificar los sistemas de proyección en función de la forma de realizar la proyección: — Cónicos: el plano se ajusta a la esfera terrestre como un cono. — Cilíndricos: el plano se ajusta a la esfera terrestre como un cilindro. — Azimutales: el plano se coloca sobre la esfera sin ajustarlo. 12/33 Visualización de IG Sistemas de Proyección Sistema de proyección cilíndrica — La distorsión es mínima donde el cilindro es tangente. — Permite mostrar toda la Tierra, aunque los polos están muy distorsionados. — La distorsión en los bordes es muy elevada. 13/33 Visualización de IG Sistemas de Proyección Sistema de proyección cónica — La distorsión es mínima donde el cono es tangente. — La distorsión es menor que en las proyecciones cilíndricas. — No permite mostrar toda la Tierra. 14/33 Visualización de IG Sistemas de Proyección Sistema de proyección azimutal — La distorsión es mínima en el punto de contacto. — Es muy utilizada para las zonas polares. — La distorsión en los bordes es muy elevada. — La distancia más corta es una línea recta. 15/33 Visualización de IG Sistemas de Proyección Lo importante del sistema de proyección son las propiedades que conserva: — Proyecciones ortomórficas o conformes La forma de objetos pequeños se mantiene. Es decir, se mantiene la proporción entre los ejes. Los rumbos se mantienen. Es decir, una dirección de brújula constante es una línea recta en el mapa. — Proyecciones de área equivalente La proporción entre las áreas de los objetos se mantiene. — Proyecciones de distancia equivalente La proporción entre las distancias de los objetos se mantiene. ¡No es posible conservarlas todas! 16/33 Visualización de IG Sistemas de Proyección Ejemplo: proyección Plate Carré (sin proyección) — Utilizar las coordenadas de latitud y longitud como x e y — Únicamente conserva la distancia norte-sur — No conserva áreas ni formas 17/33 Visualización de IG Sistemas de Proyección Ejemplo: proyección Mercator — Proyección cilíndrica ampliamente usada. — Es conforme, pero las áreas están distorsionadas. 18/33 Visualización de IG Sistemas de Proyección Ejemplo: proyección Mercator) UTM (Universal Transverse — Similar a la proyección Mercator, pero con el cilindro — — — — transversal. Una zona de polo a polo presenta distorsiones mínimas Rotando el cilindro, se definen 60 zonas diferentes, cada una con distorsión mínima. Para cada área del planeta, se usa la zona apropiada. Ejemplo: España utiliza las zonas 28, 29, 30 y 31 Las coordenadas UTM son metros de distancia al borde de la zona y al Ecuador. 19/33 Visualización de IG Sistemas de Proyección Ejemplo: proyección Azimutal — Las distancias más cortas son líneas rectas — Los bordes del mapa están muy distorsionados 20/33 Visualización de IG Sistemas de Proyección Ejemplo: proyección Gall-Peters — Las áreas se mantienen, pero las figuras se distorsionan. 21/33 Visualización de IG Sistemas de Proyección Ejemplo: proyección azimutal con perspectiva — Simula la visión desde el espacio — Distorsiona las formas pero mantiene las proporciones 22/33 Visualización de IG Sistemas de Proyección Las líneas rectas en la Tierra, no siempre son rectas en el mapa. — Usando proyección Mercator, la línea recta no es la distancia más corta. 23/33 Visualización de IG Sistemas de Proyección Las líneas rectas en la Tierra, no siempre son rectas en el mapa. — Usando proyección azimutal, la línea recta es la distancia más corta. 24/33 Visualización de IG Metáfora de Visualización Para visualizar información geográfica en una interfaz de usuario es necesario definir una metáfora de visualización. Esta metáfora describe cómo se organiza, manipula y visualiza la información geográfica. Para definir la metáfora debemos tener en cuenta: — Organización de la información geográfica: capas de visualización — Operaciones de visualización: desplazamiento, zoom, etc. — Información de contexto. 25/33 Visualización de IG Metáfora de Visualización La metáfora más utilizada es la que hace que el interfaz de usuario sea como un mapa en papel. — Los objetos cartográficos se organizan en capas de visualización con un estilo común — Las capas de visualización se organizan en una pila de capas. Los objetos de la capa superior se colocan sobre los de las inferiores. Hay una diferencia fundamental con los mapas en papel. La información visualizada no es estática. 26/33 Visualización de IG Metáfora de Visualización El ejemplo muestra un mapa con cinco capas. El orden determina cual oculta a cual. 27/33 Visualización de IG Metáfora de Visualización Las operaciones definidas son: — Gestión de la pila de capas (añadir, eliminar, cambiar el orden) — Cambio del centro del mapa (desplazamiento) — Cambio de la escala de visualización (zoom) — Invocación de las herramientas de procesamiento (medición, consultas, etc.) 28/33 Visualización de IG Metáfora de Visualización Para entender el mapa información de contexto es necesario mostrar — Una leyenda gráfica que permita saber qué representa cada objeto cartográfico. — Las propiedades del mapa (coordenadas del centro, escala de visualización) — Etiquetas que identifiquen a los objetos cartográficos — Evitar mostrar resultados de consultas aislados. 29/33 Visualización de IG Metáfora de Visualización Ejemplo: interfaz de usuario de la WebEIEL. Leyenda gráfica Etiquetas gráficas Inform. de contexto Propied. del mapa 30/33 Visualización de IG Producción de Cartografía Finalmente, no hay que olvidar que una de las tareas que debe soportar el SIG es la producción de cartografía. Para ello debe permitir: — Definir plantillas de impresión para mapas Posición del mapa Posición de la leyenda Imágenes, textos, etc.. — Construir series cartográficas. Generar un conjunto de mapas adyacentes que cubran una zona geográfica 31/33 Visualización de IG Producción de Cartografía Ejemplo de cartografía. 32/33 Visualización de IG Resumen Resumen — Hemos analizado los requerimientos para la visualización de información geográfica Objetos cartográficos y estilos de visualización Sistemas de proyección Metáfora de visualización Producción de cartografía 33/33
