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Taller Taller regional regional sobre sobre Cartografía Cartografía censal censal con con miras miras aa la la ronda ronda de de censos censos 2010 2010 en en Latinoamérica Latinoamérica Geoprocesos utilizando Sistemas de Información Geográfica (… y un apéndice geoestadístico) Dr. Dr. Luis Luis Carvacho Carvacho Bart Bart Instituto Instituto de de Geografía Geografía Pontificia Pontificia Universidad Universidad Católica Católica de de Chile Chile Objetivo general e ideas clave Dar una visión sintética de la capacidad de un SIG para generar información nueva • El SIG es mucho más que un productor de mapas de alta calidad • El corazón de un SIG son los llamados Geoprocesos • Según el modelo de datos utilizado, las formas de realizar los geoprocesos cambian • ¿Cómo enfocar la información para procesarla con eficacia al momento de generar nuevas capas? Esquema • Procesos de análisis y síntesis vectorial (geoprocesos vectoriales) • Procesos de análisis y síntesis raster (geoprocesos raster) (¡y un apéndice geoestadístico!) Procesos de análisis y síntesis vectorial (geoprocesos vectoriales) 1. GEOPROCESOS INFORMACIÓN INFORMACIÓN ++ HERRAMIENTAS HERRAMIENTAS == NUEVA NUEVA INFORMACIÓN INFORMACIÓN 1.1. 1.1. Funciones Funciones de de superposición superposición gráfica gráfica (“OVERLAY”) (“OVERLAY”) •• Unión Unión (“Union”) (“Union”) •• Intersección Intersección (“Intersect”) (“Intersect”) 1.2. 1.2. Funciones Funciones de de generalización generalización •• Disolución Disolución (“Dissolve”) (“Dissolve”) 1.3. 1.3. Funciones Funciones de de extracción extracción •• Recortar Recortar (“Clip”) (“Clip”) 1.4. 1.4. Funciones Funciones de de distancia distancia •• Corredores Corredores (“Buffers”) (“Buffers”) “Union” “Union” o o unión unión •• Realiza Realiza una una unión unión geométrica geométrica de de las las capas capas de de entrada. entrada. •• El El resultado resultado es es una una nueva nueva capa capa con con todos todos los los elementos elementos de de las las capas capas de de entrada entrada yy sus sus atributos. atributos. Funciones de de superposición superposición Funciones •• Todas Todas las las capas capas de de entrada entrada deben deben contener contener polígonos. polígonos. “Union” “Union” o o unión unión 22 33 11 22 22 11 U 33 88 55 44 66 12 12 = 11 44 99 77 13 13 11 11 10 10 14 14 16 16 Funciones de de superposición superposición Funciones 15 15 A_ID A_ATRIB 1 Manuel 2 Andrés B_ID B_ID B_ATRIB B_ATRIB 100 11 100 200 22 200 C_ID A_ID A_ID A_ATRIB A_ATRIB B_ID B_ID B_ATRIB B_ATRIB C_ID 11 22 11 --- Manuel Manuel --- --22 --200 200 3 José … … 4 Daniel 55 11 Manuel Manuel 22 200 200 66 11 Manuel Manuel 11 100 100 --44 --Daniel Daniel 22 --- 200 200 --- … … 15 15 16 16 “Union” “Union” o o unión unión Áreas de afectación Predios área influencia Funciones de de superposición superposición Funciones U Unión de predios y áreas de afectación = “Union” “Union” o o unión unión Predios Predios área área influencia influencia Áreas Áreas de de afectación afectación U Funciones de de superposición superposición Funciones = Unión Unión de de predios predios yy áreas áreas de de afectación afectación “Intersect” “Intersect” o o intersección intersección •• Realiza Realiza una una intersección intersección geométrica geométrica de de las las capas capas de de entrada. entrada. •• El El resultado resultado es es una una nueva nueva capa capa que que contiene contiene solo solo los los elementos elementos oo partes partes de de elementos elementos que que intersectan intersectan todas todas las las capas capas de de entrada entrada yy sus sus atributos. atributos. Funciones de de superposición superposición Funciones •• Las Las capas capas de de entrada entrada pueden pueden ser ser de de distinto distinto tipo tipo (puntos, (puntos, líneas líneas oo polígonos); polígonos); de de modo modo que que es es posible posible realizar realizar cualquier cualquier tipo tipo de de combinación. combinación. •• Al Al combinar combinar capas capas que que poseen poseen elementos elementos con con distinta distinta geometría, geometría, la la geometría geometría de de la la capa capa de de salida salida será será por por defecto defecto la la misma misma que que la la de de la la capa capa de de entrada entrada con con menor menor dimensión. dimensión. “Intersect” “Intersect” o o intersección intersección Funciones de de superposición superposición Funciones Entrada Entrada yy salida salida poligonal poligonal Entrada Entrada yy salida salida lineal lineal Entrada Entrada yy salida salida puntual puntual “Intersect” “Intersect” o o intersección intersección Funciones de de superposición superposición Funciones Entrada Entrada lineal lineal yy poligonal poligonal // salida salida lineal lineal Entrada Entrada puntual, puntual, lineal lineal yy poligonal poligonal // salida salida puntual puntual “Intersect” “Intersect” o o intersección intersección Poblados Comunas Funciones de de superposición superposición Funciones U Intersección de comunas y poblados = “Intersect” “Intersect” o o intersección intersección Comunas Comunas Poblados Poblados Funciones de de superposición superposición Funciones U = Intersección Intersección de de comunas comunas yy poblados poblados “Intersect” “Intersect” o o intersección intersección Suelos Parcelas Funciones de de superposición superposición Funciones U Intersección de parcelas y suelos = “Intersect” “Intersect” o o intersección intersección Suelos Suelos Parcelas Parcelas U Funciones de superposición = Intersección Intersección de de suelos suelos yy parcelas parcelas “Dissolve” “Dissolve” o o disolución disolución •• Agrega Agrega elementos elementos aa partir partir de de uno uno o o varios varios atributos atributos especificados, especificados, mediante mediante la la disolución disolución de de bordes. bordes. •• El El resultado resultado es es una una nueva nueva capa capa en en la la cual cual los los elementos elementos con con el el mismo mismo valor valor o o combinación combinación de de valores valores serán serán agregados agregados en en un un solo solo elemento. elemento. Esta Esta capa capa de de salida salida contendrá contendrá solo solo el el oo los los campos campos aa partir partir de de los los cuales cuales se se realice realice la la disolución. disolución. Funciones de de generalización generalización Funciones •• Se Se puede puede realizar realizar un un “dissolve” “dissolve” aa una una capa capa de de puntos, puntos, líneas líneas o o polígonos. polígonos. “Dissolve” “Dissolve” o o disolución disolución Funciones de de generalización generalización Funciones División División comunal comunal División División provincial provincial “Clip” “Clip” •• Extrae Extrae los los elementos elementos de de la la capa capa de de entrada entrada que que intersecten intersecten los los elementos elementos de de la la capa capa de de corte. corte. •• El El resultado resultado es es una una nueva nueva capa capa con con los los elementos elementos extraídos extraídos yy todos todos sus sus atributos atributos originales. originales. Funciones de de extracción extracción Funciones •• Los Los elementos elementos aa extraer extraer pueden pueden ser ser puntos, puntos, líneas líneas o o polígonos. polígonos. Sin Sin embargo embargo el el “clip” “clip” debe debe ser ser una una capa capa de de polígonos. polígonos. “Clip” “Clip” Funciones de de extracción extracción Funciones Red vial Santiago Límite Peñalolén Red vial Peñalolén “Buffer” “Buffer” o o corredor corredor (simple) (simple) •• “Buffer” “Buffer” o o corredor corredor Área Área cuyos cuyos puntos puntos se se encuentran encuentran aa una una distancia distancia menor menor o o igual igual aa aquella aquella que que se se especifique especifique respecto respecto aa otro otro elemento. elemento. •• El El resultado resultado es es la la creación creación de de nuevos nuevos objetos objetos poligonales poligonales que que rodean rodean aa los los objetos objetos sobre sobre los los que que se se realiza realiza el el análisis. análisis. •• Es Es posible posible construir construir corredores corredores aa partir partir de de elementos elementos con con cualquier cualquier tipo tipo de de geometría geometría (puntos, (puntos, líneas líneas yy polígonos). polígonos). Funciones de de distancia distancia Funciones •• Es Es posible posible realizar realizar un un “dissolve”para “dissolve”para remover remover polígonos polígonos sobrepuestos. sobrepuestos. “Buffer” “Buffer” o o corredor corredor (simple) (simple) Estaciones Estaciones de de metro metro Áreas Áreas a a 1000 1000 m m Funciones de de distancia distancia Funciones Buffer Buffer aa 1000 1000 m m Estaciones Estaciones de de metro metro sobrepuestas sobrepuestas a a corredor corredor Funciones de de distancia distancia Funciones “Multiple “Multiple Ring Ring Buffer” Buffer” o o corredor corredor múltiple múltiple “Multiple “Multiple Ring Ring Buffer” Buffer” o o corredor corredor múltiple múltiple Río Río Áreas Áreas a a 1000, 1000, 2000 2000 yy 3000 3000 m m Funciones de de distancia distancia Funciones Buffer Buffer aa 1000, 1000, 2000 2000 yy 3000 3000 m m Río Río sobrepuesto sobrepuesto a a corredores corredores 2. MODELADO CARTOGRÁFICO •• Técnicas Técnicas de de tratamiento tratamiento de de las las características características espaciales espaciales yy temáticas temáticas de de los los datos datos geográficos geográficos para para crear crear nuevos nuevos objetos, objetos, cada cada uno uno con con sus sus propias propias características características geométricas, geométricas, topológicas topológicas yy temáticas temáticas que que resultan resultan de de las las que que tenían tenían los los objetos objetos que que les les dieron dieron origen. origen. •• Estas Estas técnicas técnicas se se aplican aplican sobre sobre dos dos oo más más coberturas coberturas oo capas capas de de información información para para generar generar una una nueva nueva que que se se agrega agrega aa las las ya ya existentes existentes en en la la base base de de datos. datos. •• A A través través del del modelado modelado cartográfico cartográfico se se pueden pueden aprovechar aprovechar todas todas las las potencialidades potencialidades de de manejo manejo yy procesamiento procesamiento de de información información que que permiten permiten los los SIG SIG como como programa. programa. No No obstante, obstante, su su utilidad utilidad adquiere adquiere sentido sentido en en la la medida medida que que colaboran colaboran en en la la solución solución de de problemas problemas espaciales. espaciales. •• Problema: Problema: El El Intendente Intendente de de la la VI VI Región Región desea desea saber saber qué qué poblados poblados de de su su región región están están siendo siendo afectados afectados por por una una serie serie de de industrias industrias con con efectos efectos nocivos nocivos para para la la salud salud de de las las personas. personas. Asimismo, Asimismo, el el Intendente Intendente requiere requiere saber saber aa qué qué comunas comunas pertenecen pertenecen estos estos poblados, poblados, yy la la cantidad cantidad de de población población que que se se encuentra encuentra afectada. afectada. •• Criterios Criterios entregados: entregados: Modelado cartográfico cartográfico Modelado El El Intendente, Intendente, asesorado asesorado por por un un equipo equipo de de expertos, expertos, ha ha señalado señalado que que el el área área de de influencia influencia de de los los efectos efectos de de estas estas industrias industrias corresponde corresponde aa 88 km. km. •• Información Información base base disponible: disponible: a)“Shapefile” a)“Shapefile” con con los los límites límites comunales, comunales, el el cual cual tiene tiene como como atributos: atributos: el el nombre nombre de de la la comuna, comuna, el el de de la provincia provincia aa la la cual cual pertenece pertenece yy región. región. b)“Shapefile” b)“Shapefile” con con los los poblados poblados de de la la región, región, el el cual cual tiene tiene como como atributos: atributos: el el tipo tipo de de poblado poblado al al que que corresponde corresponde yy el el número número de de personas personas que que lo lo habita. habita. c)“Shapefile” c)“Shapefile” con con las las industrias industrias nocivas nocivas en en estudio. estudio. Modelado cartográfico cartográfico Modelado Poblados Poblados Industrias Industrias Comunas Comunas Poblados Poblados Intersección Intersección Poblados_comunas_Intersect Poblados_comunas_Intersect Comunas Comunas Modelado cartográfico cartográfico Modelado Selección Selección por por localización localización Industrias Industrias Buffer Buffer Industrias_Buffer Industrias_Buffer Poblados Poblados localizados localizados en en el el área área de de influencia influencia Poblados Poblados Intersección Intersección Modelado cartográfico cartográfico Modelado Comunas Comunas Poblados_comunas_Intersect Poblados_comunas_Intersect Modelado cartográfico cartográfico Modelado Industrias Industrias Buffer Buffer Industrias_Buffer Industrias_Buffer Poblados_comunas_Intersect Poblados_comunas_Intersect Modelado cartográfico cartográfico Modelado Industrias_Buffer Industrias_Buffer Selección Selección por por localización localización Poblados Poblados localizados localizados en en el el área área de de influencia influencia Procesos de análisis y síntesis raster (geoprocesos raster) INTRODUCCIÓN INTRODUCCIÓN •• En En el el modelo modelo raster raster el el mundo mundo real real se se representa representa por por medio medio de de celdas. celdas. •• El El proceso proceso de de creación creación de de un un raster raster se se puede puede comprender comprender imaginando imaginando lo lo que que ocurriría ocurriría al al superponer superponer una una malla malla regular regular sobre sobre el el área área de de estudio; estudio; el el espacio espacio queda queda estructurado estructurado como como una una matriz matriz compuesta compuesta de de un un número número determinado determinado de de filas filas yy columnas. columnas. Celda Habitualmente Habitualmente cada cada variable variable se se representa representa en en una una capa capa oo cobertura cobertura distinta, distinta, teniéndose teniéndose tantas tantas capas capas como como variables variables se se quieran quieran medir. medir. •• El El espacio espacio oo área área enmarcada enmarcada en en cada cada celda celda de de la la matriz matriz espacial espacial constituye constituye la la unidad unidad de de observación observación para para la la cual cual se se recoge recoge en en distintas distintas capas capas la la información información relativa relativa al al componente componente temático. temático. TRABAJO TRABAJO CON CON CAPAS CAPAS RASTER RASTER EN EN ARCGIS ARCGIS •• En En ArcGIS ArcGIS el el trabajo trabajo con con capas capas raster raster se se realiza realiza aa través través de de la la extensión extensión “Spatial “Spatial Analyst”. Analyst”. •• Las Las herramientas herramientas de de “Spatial “Spatial Analyst” Analyst” están están destinadas destinadas principalmente principalmente para para trabajar trabajar con con datos datos temáticos. temáticos. Todas Todas estas estas herramientas herramientas procesan procesan la la primera primera banda banda de de cualquier cualquier raster raster.. •• Terminología Terminología propia propia de de ArcGIS: ArcGIS: -- Zona; Zona; -- Región; Región; -- NoData; NoData; -- Tabla Value Attribute Attribute Table Table). ). Tabla de de atributos atributos (VAT, (VAT, Value ZONAS ZONAS •• Dos Dos oo más más celdas celdas con con el el mismo mismo valor valor pertenecen pertenecen aa la la misma misma zona. zona. Una Una zona zona puede puede estar estar formada formada por por celdas celdas conectadas, conectadas, desconectadas, desconectadas, o o ambas. ambas. Zona con valor 1 Zona con valor 2 Zona con valor 3 Zona con valor 4 Zona con valor 5 •• Las Las zonas zonas cuyas cuyas celdas celdas están están conectadas conectadas generalmente generalmente representan representan elementos elementos únicos únicos en en un un área, área, como como una una construcción, construcción, un un lago lago o o un un camino. camino. •• Entidades Entidades compuestas, compuestas, como como tipos tipos de de suelos suelos de de una una comuna comuna o o tipos tipos de de usos usos del del suelo suelo de de una una región, región, son son representadas representadas mejor mejor por por zonas zonas constituidas constituidas aa partir partir de de varios varios grupos grupos de de celdas celdas desconectados. desconectados. •• Cada raster pertenece pertenece aa una una zona. zona. Algunos Algunos raster raster contienen contienen Cada celda celda de de un un raster sólo sólo unas unas pocas pocas zonas, zonas, mientras mientras que que otros otros contienen contienen muchas. muchas. REGIONES REGIONES •• Cada Cada grupo grupo de de celdas celdas conectadas conectadas de de una una zona zona es es considerado considerado una una región. región. •• Una Una zona zona que que consiste consiste en en un un único único grupo grupo de de celdas celdas conectadas conectadas tiene tiene una una sola sola región. región. Una Una zona zona puede puede estar estar compuesta compuesta por por tantas tantas regiones regiones como como sea sea necesario necesario para para representar representar un un elemento. elemento. 1 región Zona con valor 1 Zona con valor 2 2 regiones Zona con valor 3 Zona con valor 4 3 regiones Zona con valor 5 •• El El número número de de celdas celdas que que constituyen constituyen una una región región no no tiene tiene límites. límites. NODATA NODATA •• Cada Cada celda celda en en un un raster raster posee posee un un valor; valor; sin sin embargo embargo cuando cuando no no se se dispone dispone de de información información suficiente suficiente para para ella, ella, puede puede ser ser asignada asignada como como NoData NoData oo valor valor nulo. nulo. Zona con valor 1 Zona con valor 2 Zona con valor 3 Zona con valor 4 Zona con valor 5 NoData •• NoData NoData no no es es lo lo mismo mismo que que 0; 0; este este último último es es un un valor valor válido. válido. •• El El valor valor NoData NoData es es tratado tratado de de forma forma distinta distinta aa cualquier cualquier otro otro valor valor por por todas todas las las operaciones operaciones yy funciones. funciones. LA LA TABLA TABLA DE DE ATRIBUTOS ATRIBUTOS ASOCIADA ASOCIADA (VAT) (VAT) •• Los Los raster raster que que describen describen fenómenos fenómenos discretos, discretos, yy que que por por tanto tanto poseen poseen valores valores enteros, enteros, usualmente usualmente tienen tienen una una tabla tabla de de atributos atributos asociada asociada (VAT, (VAT, Value Value Attribute Attribute Table Table). ). •• Al Al generar generar este este tipo tipo de de tablas tablas se se crean crean por por defecto defecto 3 3 campos: campos: OID, OID, VALUE VALUE yy COUNT. COUNT. Estos Estos campos campos son son obligatorios obligatorios yy su su contenido contenido no no se se puede puede editar. editar. Identificador el Identificador asignado asignado por el Almacena Almacena el Almacena el el número número total total de de Almacenapor el valor valor sistema registro celdas pertenecen aa cada opcionales sistema aa cada cada registroaa cada asignado celdas que que Campos pertenecen cada zona zona Campos opcionales asignado cada zona zona TIPO CODIGO OID VALUE COUNT 0 1 9 Bosques BQ00 1 2 5 Cuerpos de agua CA19 2 3 9 Praderas PR25 3 4 11 Suelo urbano SU55 El El valor valor NoData NoData no no es es incluido incluido en en la la tabla tabla de de atributos atributos asociada. asociada. •• Un Un número número esencialmente esencialmente ilimitado ilimitado de de campos campos opcionales opcionales pueden pueden ser ser incorporados incorporados en en esta esta tabla tabla para para representar representar otros otros atributos atributos de de cada cada zona. zona. •• Estas Estas tablas tablas se se trabajan trabajan de de forma forma similar similar aa las las típicas típicas (se (se pueden pueden ver ver en en ArcCatalog, ArcCatalog, editar editar en en ArcMap, ArcMap, realizar realizar “join” “join” para para añadirles añadirles campos). campos). TIPOS TIPOS DE DE CAPAS CAPAS RASTER RASTER SOPORTADAS SOPORTADAS POR POR ARCGIS ARCGIS •• ArcGIS ArcGIS permite permite trabajar trabajar con con una una gran gran variedad variedad de de capas capas raster raster,, aa continuación continuación se se detallan detallan algunos algunos formatos: formatos: 9 9 ESRI ESRI GRID GRID 9 9 Idrisi Idrisi Raster Raster Format Format (.RST) (.RST) 9 9 Intergraph Intergraph Raster Raster File File (.CIT (.CIT o o .COT) .COT) 9 9 JPEG JPEG (.JPG) (.JPG) 9 9 PCI PCI Geomatica Geomatica (.PIX) (.PIX) 9 9 Tagged Tagged Image Image File File Format Format (.TIF) (.TIF) 9 9 Windows Windows Bitmap Bitmap (.BMP) (.BMP) Formato Formato nativo nativo de de ESRI ESRI para para el el almacenamiento almacenamiento de de datos datos raster raster.. ESRI ESRI GRID GRID Tipos Tipos de de grids grids:: → Datos Datos discretos discretos → Poseen Poseen tabla tabla de de atributos atributos •• Decimales Decimales ((Floating Floating point point)) → Datos Datos continuos continuos → No No poseen poseen tabla tabla de de atributos atributos •• Enteros Integer) Enteros ((Integer) Forma Forma de de almacenamiento: almacenamiento: Un grid es es almacenado almacenado como como un un directorio directorio (carpeta) (carpeta) separado, separado, donde donde se se Un grid guardan guardan las las tablas tablas yy archivos archivos asociados asociados que que contienen contienen información información específica específica acerca acerca de de él. él. Entre Entre los los archivos archivos que que se se pueden pueden encontrar encontrar en en la la carpeta carpeta de de un un grid grid están: están: 1. grid.. 1. BND: BND: almacena almacena los los límites límites del del grid 2. 2. HDR: HDR: almacena almacena información información específica específica acerca acerca de de las las características características del del grid grid,, como como por por ejemplo ejemplo el el tamaño tamaño de de la la celda. celda. 3. grid.. 3. STA: STA: contiene contiene estadísticas estadísticas del del grid 4. grid.. (Existe (Existe solo solo en en 4. VAT: VAT: almacena almacena los los atributos atributos asociados asociados aa las las zonas zonas del del grid caso caso de de datos datos discretos) discretos) 5. 5. w001001.adf: w001001.adf: almacena almacena los los datos datos de de las las celdas. celdas. 6. 6. w001001x.adf: w001001x.adf: índice índice que que acompaña acompaña al al archivo archivo anterior. anterior. ALGUNAS ALGUNAS OPERACIONES OPERACIONES SIMPLES: SIMPLES: RECLASIFICACIONES RECLASIFICACIONES •• ¿Qué ¿Qué es? es? Proceso Proceso mediante mediante el el cual cual se se clasifica clasifica o o reclasifica reclasifica los los valores valores originales originales de de las las celdas celdas en en nuevas nuevas categorías categorías de de valores valores enteros. enteros. •• ¿Por ¿Por qué qué reclasificar? reclasificar? -- Para Para reemplazar reemplazar valores valores basándose basándose en en nueva nueva información. información. -- Para Para agrupar agrupar ciertos ciertos valores. valores. -- Para Para reclasificar reclasificar valores valores en en una una escala escala común. común. -- Para Para asignar asignar ciertos ciertos valores valores como como NoData. NoData. ALGUNAS ALGUNAS OPERACIONES OPERACIONES SIMPLES: SIMPLES: RECLASIFICACIONES RECLASIFICACIONES •• ¿Cómo ¿Cómo funciona? funciona? CONSULTAS CONSULTAS -- INTRODUCCIÓN INTRODUCCIÓN •• Consultas Consultas aa la la base base de de datos: datos: -- ¿Qué ¿Qué lugares lugares tienen tienen un un uso uso del del suelo suelo agrícola? agrícola? -- ¿Qué ¿Qué celdas celdas tienen tienen una una altitud altitud mayor mayor aa 2.000 2.000 msnm msnm yy como como cobertura cobertura del del suelo suelo bosque bosque nativo? nativo? -- ¿Cuál ¿Cuál es es la la pendiente pendiente media media de de cada cada comuna? comuna? •• Geoprocesos: Geoprocesos: -- ¿Dónde ¿Dónde se se dan dan las las condiciones condiciones adecuadas adecuadas para para la la construcción construcción de de un un aeropuerto? aeropuerto? -- ¿Qué ¿Qué celdas celdas cumplen cumplen con con los los requisitos requisitos mínimos mínimos para para la la instalación instalación de de un un relleno relleno sanitario? sanitario? Á lgebra de Álgebra mapas INFORMACIÓN INFORMACIÓN ++ HERRAMIENTAS HERRAMIENTAS == NUEVA NUEVA INFORMACIÓN INFORMACIÓN ÁLGEBRA ÁLGEBRA DE DE MAPAS MAPAS 1. ¿Qué es? •• La La principal principal capacidad capacidad de de los los SIG SIG radica radica en en la la obtención obtención de de nuevas nuevas capas capas de de información información aa partir partir de de otras otras preexistentes. preexistentes. Para Para ello, ello, en en el el ámbito ámbito del del trabajo trabajo con con capas capas raster raster,, se se dispone dispone de de un un conjunto conjunto de de herramientas herramientas de de cálculo cálculo aa partir partir de de matrices matrices de de datos datos que que reciben reciben el el nombre nombre genérico genérico de de Álgebra Álgebra de de Mapas. Mapas. •• El El Álgebra Álgebra de de Mapas Mapas incluye incluye un un amplio amplio conjunto conjunto de de operadores operadores yy funciones funciones que que se se ejecutan ejecutan sobre sobre una una oo varias varias capas capas raster raster de de entrada entrada para para producir producir una una nueva nueva capa capa de de salida. salida. •• Cada Cada capa capa raster raster es es una una matriz matriz de de números números yy la la operación operación se se realiza realiza para para todos todos los los números números de de esta esta matriz, matriz, por por tanto tanto para para todas todas las las celdas celdas de de la la capa capa raster raster.. ÁLGEBRA ÁLGEBRA DE DE MAPAS MAPAS 2. ¿Cómo funciona? •• Se Se considera considera la la misma misma celda celda en en las las distintas distintas capas capas de de entrada, entrada, es es decir, decir, las las celdas celdas que que se se encuentran encuentran en en la la misma misma posición posición (tienen (tienen la la misma misma fila fila yy columna). columna). Esto Esto genera genera un un conjunto conjunto de de valores valores temáticos temáticos sobre sobre los los cuales cuales se se puede puede realizar realizar una una serie serie de de operaciones. operaciones. •• En En el el Álgebra Álgebra de de Mapas Mapas se se define define una una ecuación ecuación que que relaciona relaciona la la nueva nueva variable variable temática temática (a (a graficar graficar en en la la capa capa de de salida) salida) en en función función de de las las variables variables temáticas temáticas de de las las capas capas de de entrada. entrada. •• Estas Estas expresiones expresiones algebraicas algebraicas se se calculan calculan para para cada cada una una de de las las celdas celdas en en función función de de los los valores valores que que tienen tienen en en las las capas capas de de entrada. entrada. ÁLGEBRA ÁLGEBRA DE DE MAPAS MAPAS 3. Ejemplo de su funcionamiento Área Área de de expansión expansión industrial industrial Área Área de de protección protección ambiental ambiental ÁREA ÁREA AMENAZADA AMENAZADA 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 2 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 2 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 + = A A menudo menudo es es necesaria necesaria la la manipulación manipulación de de múltiples múltiples capas capas de de datos datos para para conseguir conseguir el el objetivo objetivo de de la la operación operación de de superposición. superposición. Esto Esto se se hace hace mediante mediante un un proceso proceso por por pasos, pasos, en en el el que que dos dos capas capas de de entrada entrada se se combinan combinan para para formar formar una una capa capa intermedia, intermedia, la la cual cual se se combina combina entonces entonces con con una una tercera tercera capa capa para para formar formar otra otra capa capa intermedia, intermedia, yy así así hasta hasta que que se se consiga consiga la la capa capa resultante resultante deseada. deseada. ÁLGEBRA ÁLGEBRA DE DE MAPAS MAPAS 4. Tipos de operadores •• Aritméticos Aritméticos Suma Suma (+) (+) Tienen Tienen su su origen origen en en cálculos cálculos numéricos numéricos Resta Resta (-) (-) Mutiplicación Mutiplicación (*) (*) División División (/) (/) AND AND (&) (&) •• Booleanos Booleanos Tienen Tienen su su origen origen en en cálculos cálculos lógicos lógicos OR OR (|) (|) XOR XOR (!) (!) NOT NOT (^) (^) = = (==) (==) > > •• Relacionales Relacionales Tienen Tienen su su origen origen en en relaciones relaciones condicionales condicionales < < <> <> >= >= <= <= ÁLGEBRA ÁLGEBRA DE DE MAPAS MAPAS 4.1. Operadores aritméticos •• Cálculo Cálculo de de la la precipitación precipitación media media aa partir partir de de los los datos datos de de 1970 1970 yy 2000. 2000. Capa Capa 11 Capa Capa 22 Precipitación Precipitación en en 1970 1970 Precipitación Precipitación en en 2000 2000 10 10 10 10 4 4 4 4 10 15 15 10 4 5 5 4 10 15 15 15 4 7 7 7 10 15 15 15 6 7 7 7 12 20 20 20 6 8 8 8 (Capa (Capa 1 1+ + Capa Capa 2) 2) // 2 2 PRECIPITACIÓN PRECIPITACIÓN MEDIA MEDIA 7 7 7 7 7 10 10 7 7 11 11 11 8 11 11 11 9 14 14 14 ÁLGEBRA ÁLGEBRA DE DE MAPAS MAPAS 4.2. Operadores booleanos •• Las Las operaciones operaciones booleanas booleanas consisten consisten en en probar probar dos dos suposiciones suposiciones mediante mediante un un operador operador lógico. lógico. •• La La prueba prueba de de estas estas dos dos suposiciones suposiciones puede puede resultar resultar verdadera verdadera (1) (1) o o falsa falsa (0). (0). •• Por Por lo lo tanto, tanto, como como resultado resultado de de cualquier cualquier operación operación booleana booleana se se obtendrá obtendrá una una nueva nueva capa capa solo solo con con valores valores 0 0 yy 1. 1. CURSOS CURSOS DE DE AGUA AGUA 100 100 Y 100 100 100 100 •• Ejemplo: Ejemplo: ¿Dónde ¿Dónde hay hay cursos cursos de de agua agua yy hay hay zonas zonas planas? planas? ZONAS ZONAS PLANAS PLANAS 100 100 Evaluación Evaluación celda celda aa celda celda de de la la operación operación lógica. lógica. Dado Dado que que cada cada cobertura cobertura tiene tiene 10.000 10.000 celdas, celdas, se se realizarán realizarán 10.000 10.000 comparaciones comparaciones (operaciones (operaciones lógicas). lógicas). ÁLGEBRA ÁLGEBRA DE DE MAPAS MAPAS 4.2. Operadores booleanos •• AND AND → Y Y •• OR OR → →O O inclusivo inclusivo P Q P AND Q V V V V F F F V F F F F Ambas Ambas deben deben ser ser verdaderas verdaderas para para que que el el resultado resultado sea sea verdadero. verdadero. •• XOR XOR → →O O exclusivo exclusivo P Q P XOR Q V V F V F V F V V F F F P Q P OR Q V V V V F V F V V F F F Basta Basta que que una una sea sea verdadera verdadera para para que que el el resultado resultado sea sea verdadero. verdadero. •• NOT NOT → → No No lógico lógico Solo Solo una una debe debe ser ser verdadera verdadera para para que que el el resultado resultado sea sea verdadero. verdadero. P Not P V F F V Negación Negación lógica lógica de de la la proposición proposición inicial. inicial. ÁLGEBRA ÁLGEBRA DE DE MAPAS MAPAS 4.2. Operadores booleanos •• Identificación Identificación de de áreas áreas donde donde hay hay cursos cursos de de agua agua yy zonas zonas planas. planas. Capa Capa 11 Capa Capa 22 Cursos Cursos de de agua agua Zonas Zonas planas planas 0 3 0 0 1 1 1 1 0 0 2 3 0 1 1 0 0 0 2 0 0 1 1 0 0 2 0 0 0 0 0 0 2 0 0 0 0 0 0 0 Y Y ÁREAS ÁREAS CON CON CURSOS CURSOS DE DE AGUA AGUA Y Y PLANAS PLANAS 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ÁLGEBRA ÁLGEBRA DE DE MAPAS MAPAS 4.3. Operadores relacionales •• Estos Estos operadores operadores evalúan evalúan relaciones relaciones condicionales; condicionales; si si la la condición condición es es verdadera verdadera se se le le asignará asignará valor valor 1 1 aa la la celda celda en en la la capa capa de de salida, salida, mientras mientras que que si si es es falsa falsa se se le le asignará asignará 0. 0. •• Por Por lo lo tanto, tanto, como como resultado resultado de de cualquier cualquier operación operación relacional relacional se se obtendrá obtendrá una una nueva nueva capa capa solo solo con con valores valores 0 0 yy 1. 1. •• Ejemplo: Ejemplo: ¿Dónde ¿Dónde no no hay hay suelos suelos con con capacidad capacidad de de uso uso II (valor (valor 1)? 1)? ÁREAS ÁREAS QUE QUE NO NO TIENEN TIENEN SUELOS SUELOS CON CON CAPACIDAD CAPACIDAD DE DE USO USO II Suelos Suelos 2 2 3 3 1 1 1 1 2 2 3 3 1 1 1 1 2 2 2 1 1 1 1 0 2 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 Suelos Suelos <> <> 1 1 OTRAS OTRAS HERRAMIENTAS: HERRAMIENTAS: EXTRACCIÓN EXTRACCIÓN POR POR ATRIBUTOS ATRIBUTOS •• Esta Esta herramienta herramienta permite permite extraer extraer oo seleccionar seleccionar el el conjunto conjunto de de celdas celdas de de una una capa capa de de entrada entrada que que cumplan cumplan con con cierto cierto atributo. atributo. •• Todas Todas las las celdas celdas que que cumplan cumplan con con lo lo requerido requerido conservarán conservarán en en la la capa capa de de salida salida su su valor valor original, original, mientras mientras que que las las que que no no lo lo cumplan cumplan serán serán asignadas asignadas como como NoData. NoData. •• Ejemplos Ejemplos de de posibles posibles aplicaciones: aplicaciones: -- A A partir partir de de una una cobertura cobertura de de pendientes pendientes de de la la IX IX Región Región se se desea desea generar generar una una nueva nueva capa capa que que contenga contenga sólo sólo pendientes pendientes mayores mayores aa 10%, 10%, sin sin perder perder los los valores valores de de pendiente pendiente de de cada cada celda. celda. Pendientes Pendientes PENDIENTES PENDIENTES >> 10 10 7 6 6 6 7 8 8 8 10 9 9 8 11 11 11 11 15 15 15 13 Extracción Extracción de de valores valores > > 10 10 ND ND ND ND ND ND ND ND ND ND ND ND 11 11 11 11 15 15 15 13 OTRAS OTRAS HERRAMIENTAS: HERRAMIENTAS: EXTRACCIÓN EXTRACCIÓN POR POR ATRIBUTOS ATRIBUTOS -- Se Se tiene tiene una una cobertura cobertura con con todas todas las las comunas comunas de de la la VI VI Región, Región, pero pero se se requiere requiere trabajar trabajar solo solo con con las las comunas comunas de de Navidad Navidad (2) (2) yy Litueche Litueche (4). (4). Leyenda Leyenda Extracción Extracción de de valores valores = =2 2 OR OR = =4 4 OTRAS OTRAS HERRAMIENTAS: HERRAMIENTAS: MEDICIÓN MEDICIÓN DE DE DISTANCIAS DISTANCIAS → → Straight Straight Line Line Distance Distance •• A A partir partir de de la la función función Straight Straight Line Line Distance Distance es es posible posible determinar determinar cuan cuan alejada alejada se se encuentra encuentra cada cada celda celda respecto respecto del del elemento elemento más más próximo próximo de de una una capa capa específica. específica. •• El El formato formato de de la la capa capa que que contiene contiene los los elementos elementos de de origen origen puede puede ser ser cualquiera cualquiera de de los los soportados soportados por por ArcGIS, ArcGIS, tanto tanto raster raster como como vectorial. vectorial. •• Opcionalmente Opcionalmente es es posible posible especificar especificar una una distancia distancia máxima; máxima; las las celdas celdas que que se se encuentren encuentren fuera fuera de de esta esta distancia distancia no no serán serán consideradas consideradas en en el el cálculo cálculo yy serán serán asignadas asignadas como como NoData. NoData. •• Ejemplos Ejemplos de de posibles posibles aplicaciones: aplicaciones: -- Se Se desea desea identificar identificar todas todas aquellas aquellas zonas zonas de de la la VI VI Región Región que que se se encuentran encuentran aa menos menos de de 1.000 1.000 m m de de un un curso curso de de agua agua principal, principal, para para lo lo cual cual se se dispone dispone de de un un shapefile shapefile con con los los ríos ríos yy esteros esteros de de la la región. región. OTRAS OTRAS HERRAMIENTAS: HERRAMIENTAS: MEDICIÓN MEDICIÓN DE DE DISTANCIAS DISTANCIAS → → Straight Straight Line Line Distance Distance Straight Straight Line Line Distance Distance Distancia Distancia máxima máxima = = 1.000 1.000 m m Leyenda MODELADO MODELADO CARTOGRÁFICO CARTOGRÁFICO •• Problema: Problema: El El Alcalde Alcalde de de Pichilemu Pichilemu desea desea realizar realizar una una primera primera prospección prospección en en su su comuna comuna acerca acerca de de lugares lugares donde donde se se podrían podrían desarrollar desarrollar proyectos proyectos inmobiliarios inmobiliarios de de índole índole turística, turística, siendo siendo el el primer primer requisito requisito aa evaluar evaluar la la ausencia ausencia de de bosques bosques o o plantaciones plantaciones forestales forestales en en dichos dichos lugares. lugares. •• Información Información base base disponible: disponible: a) a) GRID GRID de de las las comunas comunas de de la la VI VI Región. Región. b) b) GRID GRID de de las las coberturas coberturas del del suelo suelo de de la la VI VI Región. Región. MODELADO MODELADO CARTOGRÁFICO CARTOGRÁFICO Valor Valor de de celda celda 10: 10: Pichilemu Pichilemu Valor Valor de de celda celda 5: 5: bosques bosques yy plantaciones plantaciones forestales forestales MODELADO MODELADO CARTOGRÁFICO CARTOGRÁFICO Comunas Comunas Calculadora: Calculadora: Pichilemu Pichilemu = = [Comunas] [Comunas] = = 10 10 Pichilemu Pichilemu Coberturas Coberturas Calculadora: Calculadora: Bosque Bosque = = [Coberturas] [Coberturas] = =5 5 Bosque Bosque Calculadora: Calculadora: Sin_bosque Sin_bosque = = Pichilemu Pichilemu AND AND (NOT (NOT Bosque) Bosque) Sin_bosque: Sin_bosque: Sectores Sectores de de Pichilemu Pichilemu que que no no están están cubiertos cubiertos por por bosques bosques oo plantaciones plantaciones forestales forestales MODELADO MODELADO CARTOGRÁFICO CARTOGRÁFICO Comunas Comunas Calculadora: Calculadora: Pichilemu Pichilemu = = [Comunas] [Comunas] = = 10 10 Pichilemu Pichilemu MODELADO MODELADO CARTOGRÁFICO CARTOGRÁFICO Coberturas Coberturas Calculadora: Calculadora: Bosque Bosque = = [Coberturas] [Coberturas] = =5 5 Bosque Bosque MODELADO MODELADO CARTOGRÁFICO CARTOGRÁFICO Pichilemu Pichilemu Calculadora: Calculadora: Sin_bosque Sin_bosque = = Pichilemu Pichilemu AND AND (NOT (NOT Bosque) Bosque) Bosque Bosque Sin_bosque Sin_bosque Apéndice geoestadístico Mapa predictivo de estimaciones de radiocesio en el suelo de Bielorrusia a causa del accidente nuclear de Chernobyl ¿Por qué? No es Estadística Espacial (¡eso es otra cosa!) La Geoestadística es esencialmente un proceso de interpolación espacial En otras palabras, puede generar una superficie continua de valores interpolados a partir de puntos de muestra discretos El análisis geoestadístico se basa en la forma de los variogramas de los datos de muestra Semivariograma Semivariograma esférico esférico Semivariograma Semivariograma exponencial exponencial Los semivariogramas, lo que hacen es dar información respecto a la autocorrelación espacial de los datos • Básicamente, lo que se busca es conocer la variabilidad de los datos de muestra • Esta variabilidad es omnidireccional, pero se pueden determinar tendencias o sesgos • Si se conoce la variabilidad o autocorrelación espacial y los sesgos o tendencias (anisotropías) que estos muestren, es posible interpolar puntos no conocidos con gran precisión • Básicamente, la Geoestadística es capaz de reconocer tanto las variaciones globales de un fenómeno en el espacio como las variaciones locales • Definitivamente, la Geoestadísitica NO ES Estadística convencional aplicada en estudios espaciales. Es un concepto totalmente distinto.