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Bases de Datos georeferenciada

Georeferenciadas
by

Carolina Barrera

on 18 March 2014

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Transcript of Bases de Datos georeferenciada

Bases de Datos Georeferenciadas
SIG
Evolución de las Arquitecturas SIG
Un modelo de datos geográfico es una abstracción del mundo real que emplea un conjunto de objetos dato, para soportar el despliegue de mapas, consultas, edición y análisis.
1. LOS OBJETOS EN EL ESPACIO
¿Qué necesita para ser representada?
2. EL PROPIO ESPACIO
Datos Espaciales VS Datos no Espaciales
Arquitectura Dual
FIN
El uso cerrado de Datos
Segunda Generación
Surgen las herramientas SIG con objetivo de integrar los datos espaciales de un SIG con datos convencionales de un SGBD.
Hace uso de SGBDs extensibles, para incluir en los mismos la funcionalidad espacial.

Los módulos que extienden a estos SGBDs incorporan nuevos tipos de datos, operadores y métodos de indexación especiales.

MODELADO DE DATOS ESPACIALES
Permitir la incorporación de figuras geométricas como valores primitivos en una estructura de datos de un SGBD.
Una base de datos espacial es capaz de modelar, almacenar y consultar datos estándar no espaciales, o alfanuméricos, de la misma forma en la que puede hacerlo con los datos espaciales.
ARQUITECTURA
Esta hace referencia a todos los componentes y sus comportamientos dentro de la base de Datos georefrenecias como los son :

• Algebra de Datos Espaciales
• Los procedimientos para las operaciones atómicas
• Las estructuras de indexación espacial
• Las operaciones de acceso para los índices espaciales
• Algoritmos
• Tipos de datos espaciales y las operaciones dentro de la definición de datos
y el lenguaje de consulta
• Extensiones de interfaz de usuario para I / O gráfica
MODELO GENERAL
EXPANSIBLE

La arquitectura en general comprende todos los módulos de lectura de escritura de entrada y de salida , además de los procedimientos y querys
Carolina Barrera Williams
Diana Fernanda Jara Pérez
Neider Duan Barbosa Castro
Oscar Leonardo Cely G.

Contenido
Glosario
SIG
Que es
Componentes
Aplicaciones - Utilidades
Bases de Datos Georeferenciadas
Evolución de la Arquitectura SIG
Tipos de Datos
Lenguajes de Consultas
Arquitectura
Diseño de una B.D. Georeferenciadas - Ejemplo
Referencias
Glosario
Atributos:
En contexto GIS, atributos se refiere a aquellos datos alfanuméricos pertenecientes y conectados a un determinado objeto geográfico, que generalmente se almacenan en forma de tablas. La conexión de estas tablas alfanuméricas con los objetos geográficos suele ser a través de un campo común con forma de identificador.

Fotogrametría
: Ciencia que se encarga de extraer información métrica precisa a partir de la aplicación de técnicas geométricas sobre fotografías. Se utiliza especialmente para la realización de mapas a partir de fotogramas aéreos verticales, si bien también existen técnicas y métodos para la explotación de fotogramas terrestres convencionales. En cartografía y GIS las técnicas fotogramétricas tienen una enorme importancia, pues son una de las principales
metodologías de adquisición de información.

Geocódigo
: 1. Identificador que se asigna a los elementos de un mapa, así como a los registros que contienen los atributos que describen las entidades representadas por los elementos. Geocódigo es sinónimo de Identificadores de posición ('Location identifiers'). || 2. Proceso de conexión de una referencia geométrica con un fenómeno, como por ejemplo la asignación de latitud/longitud al emplazamiento de un pozo de agua.

Geomática
: Conjunto de técnicas informáticas encargadas del tratamiento y análisis de información geográficamente referenciada. Este término, cada vez más utilizado, hace referencia al conjunto de metodologías especializadas informáticas que se han ido especializando en automatizar las tareas relacionadas con el análisis espacial.
 Nad (Nad27, Nad83):
North American Datum; Datum de Norte América, utilizado en Estados Unidos y Canadá desde que se fijara en 1927 en un rancho del estado de Kansas. En 1983 se hizo una revisión del mismo para mayor precisión cartográfica denominado NAD83.

Teledetección:
Ciencia que se encarga de la obtención de información a partir de fotografías multiespectrales o de radar tomadas por sensores remotos (satélites o aviones) de elementos situados a una cierta distancia. Con el desarrollo de la tecnología, esta ciencia se ha separado de la fotointerpretación tradicional para pasar a técnicas basadas en el tratamiento digital de la imagen.

Wgs84:
World Geodetic System 1984; Sistema geodésico mundial de 1984. Sistema de referencia geodésico de carácter geocéntrico desarrollado por la Defense Mapping Agency (DMA, ahora llamada NIMA), en 1984. Es el sistema de referencia utilizado por el sistema GPS y dado su carácter global que le hace aplicable en todas las partes del planeta, se ha convertido en un sistema de referencia para el paso de cartografía de un datum a otro (utilizando WGS84 como puente)
OPERADORES DE
SELECCIÓN
Point Query (PQ)

Range or region query (WQ)

Selección espacial

Unión espacial
CONSULTAS
VENTAJAS
Ejemplo:
SQL con extensión para datos espaciales
Operadores
Point Query (PQ)
Dado un punto p, encontrar todos los objetos espaciales X que lo contienen

Es una variante de búsqueda por vecino más cercano. Dado un objeto X’, encuentre los objetos o que tiene una mínima distancia de X’.
Agregación Espacial
Ejemplo: Cadena de supermercados.
Gránulo:
Gránulo: “se desea almacenar información sobre las ventas diarias de cada producto en cada almacén de la cadena”.
Define el significado de las tuplas de la tabla de hechos.
Determina las dimensiones básicas del esquema.
Ejemplo
Es uno de los operadores más importantes.

Este operador combina dos conjuntos de objetos espaciales para formar un nuevo conjunto.
Tabla de Dimensión
Permite realizar consultas SQL para determinar las relaciones espaciales:
Distancia
Adyacencia
Dentro de

y para aplicar las operaciones espaciales:
Área
Longitud
Intersección
Ejemplo:
SQL con extensión para datos espaciales
Representación
Punto
Es un aspecto geométrico de un objeto, para el cual sólo su ubicación en el espacio es importante, mas no la medida.
BIBLIOGRAFÍA
http://sig.cea.es/SIG
José Manuel Cotos Yáñez y José Ángel Taboada González, Sistemas de información medioambiental, España, Pág. 45
http://www.ign.es/ign/layoutIn/actividadesSistemaInfoGeografica.do
Abdelmoty, A.I., M.H. Williams, and N.W. Paton, Deduction and Deductive Databases for Geographic Data Handling. Proc. 3rd Intl. Symposium on Large Spatial Databases, Singapore,1993, 443-464.
https://sites.google.com/site/sigarcgis/bd-geografica
http://www.geoportaligm.gob.ec/portal/?wpfb_dl=31
http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lis/morales_x_a/capitulo2.pdf
http://desastres.usac.edu.gt/documentos/pdf/spa/doc15748/doc15748-3.pdf
Ralf Hartmut Güting, Tutorial Spatial Database Systems
Ralf Hartmut Güting, Tutorial Spatial Database Systems

Arquitectura extensible
Ralf Hartmut Güting, Tutorial Spatial Database Systems
http://trecool.es/2012/08/de-markies-caravana-extensible.html
http://sie.energia.gob.mx/docs/glosario_geo_es.pdf
Geographic Information System. Conjunto de tecnología (software y hardware), datos y personal especializado encargados de la captura, almacenamiento y análisis de información espacialmente referenciada. Existe una controversia entre si el término debe ser acrónimo de Geographic o Geographical, puesto que el carácter de geográfico lo aporta la información y no el sistema en sí. En español, está más extendida la versión Sistema de Información Geográfica (en alusión a la información, que es quien aporta el carácter diferenciador frente a otros sistemas), pero en inglés predomina la versión Geographic Information System (Sistema de Información Geográfica).
http://www.habitatbogota.gov.co/sdht/images/stories/contenidos/sig.jpg
COMPONENTES
http://www.laciudadviva.org/blogs/wp-content/uploads/2012/03/sig.jpg
APLICACIONES
UTILIDADES
http://co.kalipedia.com/kalipediamedia/cienciasnaturales/media/200704/18/ecologia/20070418klpcnaecl_72.Ees.SCO.png
Los datos geográficos, presentan la información en representaciones subjetivas a través de mapas y símbolos, que representan la geografía como formas geométricas las cuales se les asignan sus respectivos atributos que los definen y describen.
Rios
Carreteras
http://www.miguelnavarro.co/clients/incol/website2013/images/mapa-bogota.jpg
http://www.bogotamiciudad.com/_Images/mapa.gif
Declaración sobre cada punto del espacio.
A todo objeto se asocian unos atributos que pueden ser:
Son las representaciones de los objetos geográficos asociados con ubicaciones específicas en el mundo real.
• Atributos gráficos
Atributos no gráficos
Corresponden a las descripciones o características que determinan los objetos o elementos geográficos.
Linea
Objetos abiertos que cubren una distancia dada y comunican varios puntos o nodos.
Superficie o Región
Figuras planas conectadas por distintas líneas u objetos cerrados que cubren un área determinada.
TIPOS DE DATOS ESPACIALES
"José Manuel Cotos Yáñez y José Ángel Taboada González, Sistemas de información medioambiental, España, Pág. 46"
En la práctica, los datos espaciales siempre están conectados con los no espaciales, por lo que una base de datos que manejara solamente datos espaciales específicos sería insuficiente para modelar la información correctamente.
Raster
Un tipo de datos raster es, en esencia, cualquier tipo de imagen digital representada en mallas. El modelo de SIG raster o de retícula se centra en las propiedades del espacio más que en la precisión de la localización. Divide el espacio en celdas regulares donde cada una de ellas representa un único valor.
Vectorial
El interés de las representaciones se centra en la precisión de localización de los elementos geográficos sobre el espacio y donde los fenómenos a representar son discretos, es decir, de límites definidos.
Los formatos estándar para un archivo de diseño son el formato RASTER y el formato tipo VECTOR.
Modelo de Datos
https://sites.google.com/site/sigarcgis/bd-geografica
Ventajas y Desventajas
Vectorial
Raster
"José Manuel Cotos Yáñez y José Ángel Taboada González, Sistemas de información medioambiental, España, Pág. 45"
Conceptos Básicos
Datos espaciales
"José Manuel Cotos Yáñez y José Ángel Taboada González, Sistemas de información medioambiental, España, Pág. 64"
Álgebra geo-relacional (Güting 1988)
El mayor interés del modelo geo-relacional esta en poder lanzar una consulta SQL y obtener una o varias entidades espaciales (en lugar de número, tabla o fila) como respuesta. Para ello debe enlazarse la base de datos espacial (mapa vectorial) con la base de datos temática (tablas) mediante una columna en una de las tablas de la base de datos que contenga los mismos identificadores que las entidades en la base de datos espacial.

Predicados Geométricos
Desventajas
• No hay diferencia de regiones

Álgebra ROSE
ROSE (RObust Spatial Extension) el cual está basada en los tipos de datos espaciales reales (STD - spatial data types), pero en este caso, los objetos no están definidos en el espacio Euclidiano continuo sino que en términos de la malla que discretiza el espacio, esto debido a que los cálculos computacionales son discretos.
Predicados
puntos × puntos → Puntos de intersección
líneas × líneas → puntos de intersección
regiones × regiones → regiones intersección
regiones × líneas → líneas de intersección

Tipos de Álgebras Especiales
PUNTO x PUNTO → BOOL =, ≠
LÍNEA × LÍNEA → BOOL
REG x REG → BOOL
GEO × REG → BOOL interior
EXT x EXT → BOOL intersecta
AREA x AREA → BOOL es vecino de

http://web.archive.org/web/20070929124302/http://www.informatik.fernuni-hagen.de/import/pi4/Tutorial-neu.pdf
• Modela solo polígonos simples
•La formación de la intersección de dos objetos geométricos debe ser incorporado en una operación relación
• Las definiciones formales son simples
Ventajas
• Los objetos geométricos son conceptualmente simples
• Implementación: datos simples de estructuras + algoritmos
Bases de Datos Georeferencias
Es una BD que almacena y manipula datos espaciales así como otros objetos de la base de datos.

Es una colección de datos organizados de tal manera que sirvan efectivamente para una o varias aplicaciones SIG .

"Es un modelo que permite el almacenamiento físico de la información geográfica, ya sea en archivos dentro de un sistema de ficheros o en una colección de tablas en un Sistema Gestor de Base de Datos"

http://web.archive.org/web/20070929124302/http://www.informatik.fernuni-hagen.de/import/pi4/Tutorial-neu.pdf
Cualquier intersección, unión, diferencia se puede formar debido a la estructura general de los valores:
Refieren a entidades o fenómenos que cumplen los siguientes principios básicos:

Tienen posición absoluta:
sobre un sistema de coordenadas (x,y,z).
Tienen una posición relativa:
frente a otros elementos del paisaje (topología: incluido, adyacente, etc).
Tienen una figura geométrica
que las representan (punto, línea, polígono).
Tienen atributos que lo describen
(características del elemento o fenómeno)

Conceptos Básicos
Son las características geográficas del evento o área que se desea modelar, organizadas en temas para facilitar la información.

Ejemplo
, un mapa puede ser organizado en varios capas

Capas Geográficas
División política, hidrología, caminos, etc.

Pueden ser almacenadas en
archivos separados
Primera Generación

En las herramientas SIG la información espacial se almacenan en ficheros con un formato propietario de la herramienta y solo mediante ella se puede acceder.
Desventajas
* La integración de la información espacial con la
información convencional que proviene de otras
aplicaciones requiere el desarrollo de aplicaciones encima del SIG

* Las herramientas SIG es responsable de gestionar, entre otras cosas la seguridad, la recuperacion e integridad de los datos.
Para lograrlo utilizan:
Arquitecturas Duales
Arquitecturas en Capas
Arquitectura Dual
Usa dos subsistemas distintos. Un SGBD para almacenar información convencional y un subsistema especializado para almacenar información espacial.

Estos se integran mediante una capa de software que proporciona un único interfaz de usuario.

El subsistema espacial sigue siendo el responsable de la gestión de seguridad, recuperación e integridad de datos espaciales.
Arquitectura en Capas
La funcionalidad del SIG se implementa encima de un SGBD convencional
Ventaja
Los datos convencionales y espaciales son gestionados por el SGBD, permitiendo utilizar su funcionalidad de seguridad, recuperación e integridad de datos, entre otras
Desventaja
Dado que el SGBD es convencional, la optimización de acceso a datos espaciales es imposible.
Evolución de las Arquitecturas SIG
Evolución de las Arquitecturas SIG
Tercera Generación
El SGBD es el responsable y capaz de gestionar datos espaciales y convencionales de forma eficiente.

El SGBD incluye un lenguaje de consulta espacial – SQL espacial.

Consultas Especiales
Para evitar la revisión exhaustiva de los datos en una base de datos, se crean índices que reducen el número de elementos a visitar en la base de datos en un procesamiento de consulta.
Por este motivo existen tres categorías de métodos de acceso espacial
PAM (Point Access Method)
Una estructura de datos y algoritmos asociados principalmente a la búsqueda de puntos definidos en el espacio multidimensional
SAM (Spatial Access Method)
Una estructura de datos para buscar líneas, polígonos, etc
MBR (Minimal Bounding Rectangle)
Organización jerárquica de una colección de objetos espaciales donde las hojas contienen punteros a los datos y los nodos intermedios contienen a sus sub-hojas.
Generalmente, una base de datos espacial debe manejar grandes colecciones de objetos geométricos.

En particular, una base de datos espacial debe ser capaz de recuperar una selección de objetos, sin escanear cada objeto de la base de datos. Esto significa que las bases de datos espaciales deben usar la indexación espacial y usar una fórmula matemática eficiente, o algoritmo, para conectar o unir objetos espaciales de diferentes clases entre sí.
Indexación espacial

Dado un polígono P de consulta, encuentre todos los objetos X que intersectan P. Cuando P es rectangular, se llama windows query.

Rango o Region Query (WQ)
Selección Espacial
Selección basada en un predicado espacial
"Encontrar todas las ciudades
de Colombia."
select cities [center inside Colombia]

“Buscar todos los ríos se cruzan una ventana de consulta”
select rivers [route intersects Window]

Join Espacial
Crear una Base de Datos
http://desastres.usac.edu.gt/documentos/pdf/spa/doc15748/doc15748-3.pdf
Agregar Datos
http://desastres.usac.edu.gt/documentos/pdf/spa/doc15748/doc15748-3.pdf
Boeing's Spatial Query Server
Oracle Spatial
Microsoft SQL Server
PostgreSQL DBMS.
MySQL DBMS.
Spatial Databox.
Postgis

Bases de Datos Espaciales
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