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CARTOGRAFÍA AUTOMATIZADA

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by

Antony Castillo Cárdenas

on 6 September 2013

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Transcript of CARTOGRAFÍA AUTOMATIZADA

Notes
Modelo Vectorial
Modelo Raster
Ideas
CARTOGRAFÍA AUTOMATIZADA
ASPECTOS GENERALES
Constituye la principal vertiente de la cartografía. Se trata de un conjunto de técnicas para el diseño y producción de mapas mediante el auxilio de computadoras.
VENTAJAS Y REQUERIMIENTOS
TOPOLOGÍA
La topología o geometría de localización es “la rama de las matemáticas que se encarga del estudio de la posición relativa de los objetos, independientemente de su forma exacta, de su localización topográfica y de su tamaño”.

Esto conduce necesariamente a la resolución de problemas de conectividad de las líneas o de adyacencia de los polígonos.
Conclusión
Estrictamente hablando la cartografía

automatizada se refiere a la creación

y aplicación de paquetes y programas

para el manejo de cartografía digital.
Sin embargo...
Los rápidos y espectaculares avances que ha sufrido la aplicación de técnicas automatizadas para la realización de estudios geográficos, ha colocado la cartografía automatizada en un plano de mayor relevancia que incluye el uso de herramientas para el manejo de bases de datos y para la realización de análisis espacial.
En la década de los noventa,
la cartografía automatizada se consolidó
como una
alternativa importante para
la producción cartográfica por múltiples razones:
Ahorra tiempo en los procesos manuales. La adopción de equipos modernos tanto para la adquisición de los datos digitales (estaciones totales y aparatos fotogramétricos) como para la manipulación y diseño cartográfico (digitalizadores y barredores) permite acelerar los procesos de entrada de los datos geográficos.


Maneja grandes volúmenes de información y permite su almacenado en formatos compactos.


Presenta una gran versatilidad y flexibilidad en las opciones de salida. El manejo de sistemas basados en el uso de computadoras permite generar diferentes productos a partir de un solo sistema.
Permite la generación y manejo de base de datos espaciales y su correspondiente representación cartográfica. Al facilitar el análisis y manejo de información geográfica se posibilita la generación de SIG (Sistema de Información Geográfica).
Datos geográficos (Estructuras de datos raster y vector).
 Estructuras de datos vectoriales.
•Puntos.
•Líneas o arcos (cadenas de pares de coordenadas ligadas por segmentos).
•Polígonos (cadena cerrada de segmentos que definen un límite).
•Áreas (área geográfica definida dentro de un polígono).
 Estructuras de datos raster.
•Píxeles.
 Coordenadas (X, Y)
 Software diseñado para este tipo de procedimientos.
 La topología.

DATOS
GEOGRÁFICOS
ESTRUCTURA DE DATOS VECTOR
ESTRUCTURA DE DATOS RASTER
ESTRUCTURAS RASTER SIMPLES
ESTRUCTURAS RASTER JERÁRQUICAS
Estructura de datos espagueti
Para cada objeto espacial se registra su identificador, seguido por una lista de coordenadas de los vértices (puntos) que definen su posición en el espacio.

Diccionario de vértices
Un mapa se representa mediante dos archivos de datos: Un archivo está constituido por una relación de vértices, en la que constan las coordenadas X, Y, y otro archivo con los vértices que definen cada objeto. Esta estructura resuelve los problemas de repetición de coordenadas de los puntos, de la estructura espagueti; pero es muy pobre desde el punto de vista topológico.
Estructura arco–nodo
El elemento fundamental es el arco. Donde el arco es una sucesión de líneas a segmentos que comienza en un nodo y termina en otro. Los nodos se marcan donde se produce la intersección entre líneas o donde una línea termina.

En esta estructura se utilizan diferentes tablas para el registro de las relaciones topológicas: tabla para topología de polígonos, tabla de topología de nodos, tabla de topología de arcos, tabla de coordenadas de arcos.

Su inconveniente radica en que, después de cada actualización, se requiere reconstruir la topología, lo cual puede tomar mucho tiempo cuando el archivo es grande.
TIN (Red Irregular de Triángulos)
Esta estructura se basa en la estructura arco–nodo, diseñada especialmente para representar la elevación del terreno, pero puede ser utilizada para representar la distribución espacial de cualquier variable continua.

Se trata de una red de triángulos irregulares interconectados, en la que se registran las coordenadas (X, Y) de los nodos que definen los triángulos y el valor de la elevación (Z) de dichos nodos, así como la contigüidad de los triángulos.
Enumeración exhaustiva:

se trata de almacenar uno por uno el valor de cada celda, de acuerdo con la secuencia que se establezca, generalmente fila a fila, a partir de la celda superior izquierda.

Codificación por grupos de longitud variable:

la codificación no se hace valor a valor, sino por grupos de valores iguales seguidos, existen dos modalidades: modalidad estándar y modalidad de punto valor.
Una derivación de las estructuras convencionales para ordenar datos raster, la más conocida, es la de árboles cuaternarios (quadtrees).

Se trata de operar en una misma capa con distintos tamaños de bloques o grupos de celdas, lo que significa trabajar con una resolución variable.
VENTAJAS Y
DESVENTAJAS
ENTRE
MODELOS VECTORIALES
Y RASTER
VENTAJAS

• Estructura de datos sencilla
• La operación de superposición (overlay) se realiza de forma fácil.
• Representa mejor elevada variabilidad espacial
• Es necesario para el manejo y modificación de imágenes digitales y satélites.


DESVENTAJAS

• Ocupan más memoria.
• Relaciones topológicas son más difíciles de representar
• La mapa resulta menos estético”, los limites resultan más groseros. Este fenómeno puede superarse reduciendo el tamaño del pixel, pero incrementa en gran medida el volumen del archivo

VENTAJAS

• Proporciona una estructura de datos compacta, ocupa menos memoria.
• Codifica de manera más eficaz las relaciones topológicas entre elementos. Mejor para análisis de redes (network).
• Está diseñado para trabajar con gráficos, coberturas de AutoCAD.


DESVENTAJAS

• Tiene una estructura de datos más compleja que el raster
• Operaciones de superposición son más difíciles de obtener.
• La representación de mapas con elevada variabilidad es ineficiente
• Manejo y mejora de imágenes digitales y satélites no pueden realizarse de una manera eficaz en el modelo vectorial


La topología puede entenderse como una manera de estructurar los datos gráficos por medios automatizados de tal manera que se facilita su utilización, especialmente dentro del ámbito de la cartografía.
El manejo topológico de los datos presenta innegables ventajas:
Facilita y acelera la captura de datos, especialmente de tipo de superficie tales como parcelas, unidades de vegetación, etcétera.
Impide la redundancia de la información gráfica.
Hace posible la explotación de datos cartográficos con fines de análisis.
ALGUNAS APLICACIONES DE LA CARTOGRAFÍA AUTOMATIZADA
DISPOSITIVOS DE IMPRESIÓN O GRÁFICOS
Una vez editada la información cartográfica, se hace necesario su graficación o impresión. Para ello existe gran variedad de graficadores o plotters.
Modelo Antiguo
Con el pasar de los años avanza la tecnología y se crean modelos más simples.
GRAFICADORES VECTORIALES
Hay una gran variedad de graficadores que utilizan plumas para el dibujo de mapas vectoriales.

Este fue el dispositivo de salida más utilizado durante la década de los ochenta y la primera mitad de la década de los noventa.

La calidad y velocidad de graficación dependen en mucho del número de vectores que el graficador pueda dibujar (por ejemplo 8, 24 o 48 vectores). Las herramientas de dibujo varían desde las plumas de punta de bola o de fibra hasta las puntas de grabado o las cuchillas para el cortado de ventanas.
GRAFICADORES RASTER
Los primeros graficadores de este tipo eran muy sofisticados y caros, y estaban diseñados para imprimir en película fotográfica, lo que les hacía ideales para la obtención de originales por separación de color.

En la actualidad su uso se ha extendido considerablemente y su operación se basa en tecnologías láser y de chorro de tinta, lo que les hace mucho más económicos y versátiles.

La mayoría de los graficadores tienen, en lugar de un dispositivo lector, un dispositivo de estructura que emite un rayo láser para cada píxel de la imagen (dado que trabajan en modo raster, requieren un gran control y mucha memoria).
EQUIPO Y PROCESOS PARA LA CARTOGRAFÍA AUTOMATIZADA
Dado que existen diversos tipos de información geográfica que deben ser digitalizados esto implica el uso de diferentes técnicas:
El primer aspecto a considerar en la producción automatizada de cartografía es el referente a la adquisición de los datos de ubicación geográfica o datos de coordenadas.

Tales datos deben ser adquiridos en formato compatible con el equipo disponible, deben tener la exactitud adecuada y deben ser debidamente codificados, estructurados y etiquetados con códigos descriptivos apropiados, así como sus atributos.
EL
PROCESO
DE
DIGITALIZACIÓN
DIGITALIZACIÓN
SEMIAUTOMÁTICA
Se basa en el uso de equipos más sofisticados y caros que permiten hacer el seguimiento de líneas o vectores en forma automática.

Estos digitalizadores se basan en el principio mecánico de los coordinatógrafos, pero incluyen dispositivos de seguimiento tales como CCTV (Closed Circuit Television Device), CCD (Charged Coupied DEVICE) o un dispositivo laser con un foto detector.
DIGITALIZACIÓN MANUAL
Durante la década de los ochenta y noventa, la mayoría de los datos geográficos digitales se adquirían por digitalización manual.

Esto se debía, principalmente a la carencia de equipos de barrido(escáner) baratos, de buena resolución y de gran formato; la calidad de los mapas que no permitía su adecuado barrido( la mayor parte de la información cartográfica estaba disponible en impresiones de en papel, lo que implicaba importantes distorsiones al momento de utilizar el escáner); los rasgos geográficos podían ser muy pocos y no se justificaba el uso de un escáner; los paquetes de conversión de raster a vector eran caros y presentaban serias deficiencias; el barrido raster podía resultar más caro en función de la contratación del servicio y de los costos del pos proceso.

Dentro de las ventajas que ofrece la digitalización manual mediante el uso de tabletas digitalizadoras se encuentran:
1.

Requiere una menor inversión inicial.

Las tabletas digitalizadoras tienen menor precio que los escáners de gran formato.


2.

Bajos costos de operación y gran versatilidad y adaptabilidad.

El uso de tabletas digitalizadoras requiere muy poco entrenamiento.
3.

Aunque consume mayor tiempo es fácil de aprender.
4.

Si se usan modernos paquetes de verificación de errores en las bases de datos, pueden proporcionar una calidad muy alta de información.
5.

Los errores cartográficos pueden ser fácilmente detectados y el mapa puede ser actualizado durante el proceso de captura.
6.

Los dispositivos de digitalización son muy confiables.
Existe una gran variedad de equipo para la digitalización manual vector, también conocida como “digitalización por seguimiento de líneas”.

Cuando se realiza la digitalización manual se pueden seguir diferentes métodos entre los que destacan:

MÉTODO PUNTUAL
Cada punto se registra presionando un botón del cursor (método más utilizado porque permite controlar el número y ubicación de los puntos de captura).
MÉTODO SECUENCIAL
Los puntos se registran en forma automática ya sea con base de intervalos de tiempo o de acuerdo con ciertos incrementos de distancia.
DIGITALIZACIÓN AUTOMÁTICA
La digitalización automática ha sido una línea de investigación en constante desarrollo en los últimos años debido a que los métodos de digitalización manual son lentos y proporcionalmente muy costosos dentro del total de procesos.

Para digitalizar de forma automática, el documento original se analiza mediante un escáner, dispositivo que recorre la superficie del mapa con un sensor óptico y la traduce a un cierto número de niveles de gris o componentes de color.

El resultado final es una de valores de reflectancia. El tamaño de la celda o pixel se establece de forma que sea capaz de recoger todas las estructuras presentes en el mapa manteniendo de unas dimensiones de los ficheros tratables por los medios informáticos disponibles.
De este conjunto de procesos resulta la versión digital del mapa topográfico original cuyo coste y utilidad son factores variables, en los que la elección de un mapa original de buena calidad es el principal problema de la digitalización mediante escáner es que los originales suelen ser complejos, con mucha más información que la estrictamente deseable, que sería exclusivamente las curvas de nivel y puntos acotados.

Las confusiones con el resto de elementos del mapa hace que la fase de revisión y corrección sea frecuentemente muy costosa, hasta el punto de que puede tener un rendimiento menor que la digitalización manual. Este tipo de errores se propaga al documento digital como errores topológicos el problema más frecuente de la digitalización automática.
Por este motivo,
y a pesar del coste cada vez más asumible de los escáneres de gran formato, la digitalización manual es un método usado muy frecuentemente por los equipos investigadores de pequeña entidad.
Paquetes tipo atlas
Este grupo de paquetes provee una enorme cantidad de mapas globales y datos del mundo. Son lo más cercano a los atlas convencionales.
Paquetes de consulta
Existen paquetes dedicados a la generación de diferentes tipos de mapas del mundo pero que no permiten el desplegado de datos estadísticos.
Paquetes de SIG
Son paquetes diseñados para el análisis de información geográfica y, por consiguiente, cuentan con diversas herramientas para ingresar, editar e imprimir cartografía.
La mayoría de los casos los sistemas producen mapas coropléticos en forma muy similar a los métodos convencionales que utiliza gráficas de barras y diagramas de círculos divididos.

Los componentes de la base de datos sirven como un gabinete electrónico que permite la consulta, ordenado y selección de la información y los mapas y gráficas no son sino funciones especializadas de salida.
Otros paquetes cartográficos actuales permiten una mayor versatilidad de formatos y una amplia gama de alternativas de simbolización que incluya símbolos graduados, mapas de puntos y una gran variedad de fuentes.

Aunque estos modernos sistemas producen salidas de mucho mayor calidad que sus predecesores, están aún restringidos a las funciones de búsqueda, clasificación y simbolización automática.

Este ligado de bases de datos con la representación de entidades geográficas permite al investigador determinar una gran cantidad de cuestiones geográficas pero no realizar las funciones de un SIG que posibilitan resolver problemas espaciales complejos.
Definitivamente cada día se hace necesario el uso de aplicaciones tecnológicas para continuar con el avance competitivo en el mundo del manejo de información geográfica.

La información se está abriendo al público en general, y cada día más personas se interesan por estos temas que son tan importantes para el desarrollo de las sociedades presentes y futuras. Nosotros como futuros profesionales de la agrimensura tenemos una gran herramienta para nuestro desarrollo.

Así como la oportunidad de establecer métodos innovadores de establecer medidas. Es por eso que el futuro de la agrimensura se dirige hacia el manejo de sistemas de información geográfica.
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