Ordenamiento Territorial y SIG No.2 8 al 12 de Octubre de 2007

Presentación del tema: "Ordenamiento Territorial y SIG No.2 8 al 12 de Octubre de 2007"— Transcripción de la presentación:

1 Ordenamiento Territorial y SIG No.2 8 al 12 de Octubre de 2007
Profesor: MSc. Sergio Velásquez Tel:

2 Entrada y Preparación de Datos

3 Introducción El primer paso para utilizar un SIG es proveerlo con datos La entrada de datos es un proceso que consume mucho tiempo y que es bastante caro. El éxito de un SIG depende también de la calidad de los datos de entrada, por lo que a este proceso se le debe dar una atención especial. Las fuentes de datos de un SIG son muy variadas y serán tratadas en este capítulo. La especificidad de la información de un SIG radica en que es espacialmente referenciada.

4 Adquisición directa de datos espaciales
En esta categoría caen los datos que provienen de levantamientos de campo y los provenientes de sensores remotos. Los levantamientos de campo siguen siendo el medio más confiable e inmediato de ingresar datos a un SIG. En el caso de los sensores remotos, la información necesita ser corregida por distorsiones que pueden haberse presentado durante la toma y luego debe ser interpretada.

5 Ingreso de Datos Ingreso de Datos Ingreso de Datos Incluye:
Mapas Existentes (papel-digital) Observaciones de Campo Sensores Dispositivos de Entrada de Datos: Terminales Digitalizadoras Scanners Dispositivos Manuales (Palm) Unidades Recolectoras de Datos (Estación Total, cámaras digitales) Observaciones Campo Mapas Existentes Sensores Terminales Digitalizadoras Scanners Manuales Unidades Campo

6 Unidades recolectoras de datos
Estación Total 24 canales 2750 horas de medición Precisión hor: 10mm Precisión ver: 20 mm

7 Sensores: LIDAR Los sistemas LIDAR (Light Deteccion and Ranging) trabajan enviando pulsos laser desde el aeroplano a la tierra y midiendo la velocidad e intensidad de la señal de retorno. Se crea un modelo digital de terreno interpolando la distancia viajada por cada pulso y la posición exacta y la orientación del aeroplano coincidente con cada pulso emitido. La posición se calcula utilizando Sistemas de Posicionamiento Global (GPS) y sistemas inerciales de navegación. Receptores GPS Laser Laser

8 LIDAR Satélites GPS Receptores GPS Barrido de Sección Laser Video
Barredores Laser Estación Base de GPS Barrido de Sección Línea de Vuelo

9 LIDAR

10 Landsat 7ETM+ Sensor montado sobre un satélite a 705 km sobre la superficie de la tierrra. Orbita sincronizada con el sol. Se completan 14 orbitas diarias. Cada imagen cubre 34,000 km2 aproximadamente. Resolución espacial: 15, 30 metros Resolución temporal: 16 días. Resolución espectral: 7 bandas (VIS, NIR, SWIR, TIR)

11 Landsat 7 ETM+

12 SPOT 5 Cada escena cubre un área de 80 km x 60 km.
Puede tomar imágenes inclinadas por lo que es posible hacer estereoscopía y obtener modelos digitales de terreno y ortoimágenes. Resolución temporal: días. Resolución espacial:2.5 m(P), 5 m (P), 10 m (P,ME), 20 m (ME) Resolución espectral: 1 banda en pancromático, 4 bandas en multiespectral: V,R,IC,IM)

13 IKONOS Primer sensor montado en una plataforma satelital en proveer imágenes lo mas cercano a una fotografía aérea. Tiene una cobertura de 11km x 11 km (121 km2) Resolución temporal: 1 a 3 días, dependiendo de la resolución espacial. Resolución espacial: 1 metro (P), 4 metros (ME). Resolución espectral: 1 banda (P), 4 bandas (ME): A,V,R,IC.

14 QUICKBIRD Tiene una cobertura de 16.5 km x variable.
El satélite puede ser apuntado a donde se desee. El tiempo de espera para la toma va de 1-14 días. Resolución espacial: 0.61m a 2.44m Resolución espectral: A,V,R,IC y pancromático. También se pueden adquirir pares estereoscópicos.

15 RADARSAT Es un sensor activo (emite su propia señal) que se puede utilizar tanto de día como de noche. Puede penetrar las nubes, polvo, neblina, etc. Su interpretación necesita conocimientos profundos de sensores remotos.

16 Métodos de Digitalización
Digitalización Manual En pantalla (heads-up) Utiliza ortofotos o satélite Mesa Digitalizadora Semi-automática* Elementos individuales Automática* Grupos de elementos

17 Haciendo un Mapa Operador delinea la cobertura vegetal utilizando un área mínima mapeable de 1 ha. Operador transfiere el delineado de la foto a un mapa base

18 Introduciendo el mapa a la computadora
Convertir el mapa de cobertura de la tierra a formato electrónico a través de la digitalización manual Convertir el mapa impreso en un mapa digital utilizando digitalización en pantalla u ortofotografía digital

19 Digitalización en pantalla

20 Referenciación Espacial
La referenciación espacial engloba la estructura física y geométrica, así como las herramientas necesarias para describir la geometría y movimiento de los objetos, cerca y sobre la superficie de la tierra. Generalmente las estructuras y herramientas aparecen en la leyenda de los mapas: Datum vertical Datum horizontal Elipsoide de referencia y punto fundamental Tipo de coordenadas asociadas con la cuadrícula del mapa La proyección La escala del mapa Parámetros de transformación del datum global al datum horizontal local

21 El Elipsoide y el Datum Horizontal
El nivel medio el mar en cualquier lugar es ortogonal al vector de la dirección de la gravedad. Una superficie de este tipo es demasiado irregular y compleja de describir matemáticamente. La forma matemática más sencilla y que más se acerca al nivel medio del mar es la superficie de un elipsoide achatado. Oceano Elipsoide Geoide Topografía

22 El Elipsoide y el Datum Horizontal
Siempre se escoge un elipsoide a nivel local que mejor se ajuste al nivel medio del mar local. El elipsoide, por esa razón, debe orientarse con respecto al nivel medio del mar adoptando una latitud (φ) y longitud (λ) y la elevación del punto fundamental (h) y un azimut a un punto adicional. En CA se usa un datum local llamado NAD 27 Central America, que tiene su punto fundamental en Ocotepeque, Honduras y el elipsoide es el de Clarke 1866 (a=6,378,206.4 b=6,356,583.8 e= )

23 El Elipsoide y el Datum Horizontal
El datum horizontal se implementa a traves de la llamada red de triangulación, que consiste de una red de puntos monumentados que forman una red de elementos triangulares. Se miden los ángulos y al menos un lado del triangulo (el punto fundamental es parte tambien de la red de triangulación). Los ángulos medidos y las coordenadas adoptadas para el punto fundamental se usan para derivar las coordenadas geograficas (φ, λ) para todos los puntos monumentados en la red de triangulación.

24 Datums Globales y Locales
Debido a la gran cantidad de datums locales existentes se pensó en un datum global. Debido al avance en las técnicas extraterrestres de posicionamiento se ha podido definir un elipsoide geocéntrico llamado GRS80 El datum WGS84 (World Geodetic System 84) es un estándar a nivel mundial y esta basado en el elipsoide GRS80 y es la base para todas los mapas elaborados con GPS. Solamente la elevación sobre el geoide es poco precisa pero se espera que en el futuro cercano, la referenciación global en 3D será una realidad (10-15 años). Se ha dificultado la adopción de este datum debido a que la mayor parte de los países utilizan datums locales y el costo de transformar su cartografía completa es alto. h: altura elipsoidal H: altura ortométrica (cuando no se toma en cuenta las variaciones gravi- tatorias se llama altura topográfica) N: altura geoidal

25 Transformaciones de Datums
Debido al cambio a datum globales es necesario desarrollar herramientas para la transformación de datums. Se hace a través de transformaciones matemáticas e implica el cambio entre dos marcos de coordenadas cartesianas espaciales. En 3D la transformación se expresa con siete parámetros: tres ángulos de rotación (,,), tres desplazamientos al orígen (Xo, Yo, Zo) y un factor de escala s. El cálculo de estos parámetros puede ser impreciso si las coordenadas de los puntos comunes son incorrectas: Errores de medición de la triangulación

26 Clasificación de las Proyecciones de Mapa
Cualquier proyección de mapa está sujeta a distorsiones Las proyecciones de mapa se pueden visualizar como “proyecciones geométricas verdaderas”, ya sea directamente en un mapa plano o en una superficie intermedia que luego se aplana en una mapa. Las superficies intermedias son conos y cilindros. Las proyecciones se llaman Azimutales (plano), cilíndricas y cónicas. Si la superficie de referencia horizontal solamente toca un punto de la superficie curva se llaman “tangentes”. Si la superficie intersecta (corta) la superficie curva se llaman “secantes” .

27 Proyecciones Cónicas

28 Proyecciones Cilíndricas

29 Proyecciones Planas (Azimutales)

30 Distorsión en las Proyecciones

31 Distorsión en las Proyecciones

32 Preparación de Datos Tiene como objetivo acondicionar o adecuar los datos espaciales obtenidos para ser utilizados en un SIG. Las imágenes pueden necesitar realces y correcciones en el sistema de clasificación. Los datos vectoriales pueden necesitar edicion: Recortar los excesos de líneas en las intersecciones (overshoots) Completar líneas colgadas (dangles) Borrar líneas duplicadas Cerrar claros en las líneas Generar polígonos (cerrar polígonos) Conversión de raster a vector o viceversa Puede necesitarse también agregar atributos a los datos ya sea manual o leyendo en un SMBD. También puede ser necesario generalizar los datos. Overshoot Dangles Slivers Bordes no compartidos

33 Chequeo y reparación de datos
Los datos en un SIG se deben de ser integros (completeness) y consistentes (consistency). Debe llenarse ciertos requisitos en cuanto a la calidad geométrica, topológica y semántica. Los errores pueden limpiarse de manera manual o de manera automática, como en el caso de ArcInfo. Las operaciones de limpieza son secuenciales, es decir, primero se dividen las lineas que se cruzan y luego se borran las lineas sobrantes (dangle), se crean nodos en las intersecciones y luego se generan polígonos (ver animación).

34 Rasterización Es necesario en muchas de las aplicaciones de SIG convertir datos vectoriales a formato raster (rasterización) Consiste en asignar valores a las celdas raster que se traslapan con un punto, línea o polígono en un mapa vectorial. Se debe escoger cuidadosamente el tamaño del pixel para evitar pérdida de información. Si se quiere guardar los mapas en el formato “mas correcto”, es bueno guardar los mapas en formato vectorial y solamente transformar y trabajar con raster cuando sea necesario.

35 Rasterización Línea ortogonal Línea diagonal (más problemático) Punto
Vector Raster

36 Vectorización Es el proceso inverso a la rasterización
Es la manera más común de producir un vector a partir de una imagen barrida (escaneada). Vamos a ver en el curso el software llamada Easy Trace que convierte un raster en vector. Generalmente la vectorización se utiliza para puntos y para líneas. En polígonos puede producir áreas con bordes irregulares (depende de las capacidades del software).

37 Vectorización

38 Combinando datos de fuentes múltiples
Existen tres casos fundamentales: Cubren la misma área, pero difieren en precisión Diferencia entre la resolución de mapas e imágenes. Puede causar que aparezca “slivers” (minipolígonos). Se soluciona manteniendo representaciones o bases de datos “multiescala” Cubren la misma área, pero difieren en la alternativa de representación Algunas veces un mismo rasgo geográfico puede ser representado como un punto o como un polígono dependiendo de la escala. Se soluciona manteniendo representaciones o bases de datos “multirepresentación”. Cubren áreas adyacentes y tienen que ser integrados en un set de datos sencillo Se utilizan muchas funciones de SIG como las de suavizamiento de líneas y la remoción de rasgos repetidos. La mayoría de los softwares tienen funciones de coincidencia de bordes para resolver este tipo de problemas Siempre es necesario hacer un chequeo visual para evitar errores.

39 Transformación de datos puntuales
Un campo geográfico asocia un valor a cada localidad del área de estudio, y por lo tanto los levantamiento hechos en campo no pueden obtener mediciones para todas las localidades. Problema: Construir un campo geográfico a partir de un número limitado de mediciones en el campo. Debemos establecer que tipo de campo estamos considerando: discreto/cualitativo (unidades geológicas) o contínuo/cuantitativo (elevación). Datos cualtitativos no pueden ser interpolados. Un campo cualitativo puede representarse como un raster clasificado o como una capa poligonal a los cuales se les ha asignado un valor constante. Un campo cualitativo puede ser representado como un raster sin clasificar, como una isolínea (vectorial) o como un TIN. Que representacion se escoja depende de para qué van a ser utilizados los datos posteriormente.

40 Generación de campos discretos a partir de puntos
La mejor solución, ya que no se puede interpolar, es asumir que a cualquier localidad se le asigne el valor de la observación más cercana. Está técnica, si tenemos vectores, generaría los conocidos polígonos de Thiessen.

41 Generación de campos contínuos a partir de puntos
Cuando el campo es contínuo, se pueden utilizar los puntos medidos para la interpolación. Se discutirán solamente dos técnicas: Ajuste de superficies de tendencia Ventanas móviles con promedios

42 Ajuste de superficies de tendencia
Se asume que el campo geográfico completo puede ser representado mediante una fórmula f(x,y). La superficie más sencilla superficie plana, pero inclinada: f(x,y) = c1 • x + c2 • y + c3 El problema se reduce a encontrar los valores de los coeficientes c1, c2, c3 Estos coeficientes pueden ser determinados por medio de técnicas de regresión. Se puede procesar toda el area (tendencias globales) o separarlos por zonas (tendencias locales).

43 Ajuste de superficies de tendencia

44 Ventanas móviles con promedio
Obtiene un campo contínuo directamente en formato raster. Se pueden utilizar secuencias de superficies raster interpoladas para generar animaciones. Por ej: precipitación anual y temperatura. Los filtros son tambien ventanas móviles que ejecutan operaciones específicas sobre los pixeles que quedan dentro de las ventanas móviles.