El Modelo de Datos Raster: Una Visión General

Conceptualmente, el modelo Raster es uno de los modelos más simples dentro de los Sistemas de Información Geográfica (SIG). Se basa en una estructura de malla o grid, que es esencialmente una matriz de celdas.

• El área de estudio se divide en celdas uniformes y regulares que cubren la totalidad del área.
• Cada píxel se representa mediante un único par coordenado de referencia, ubicado en una esquina o en el centroide.
• Generalmente, la secuencia de datos se organiza fila tras fila desde la esquina superior izquierda.

Los datos Raster se visualizan como una malla que cubre el terreno. Cada celda de la malla contiene un código almacenado en la base de datos que describe las características del terreno dentro de esa celda específica.

Celdas y Píxeles en el Modelo Raster

El modelo Raster divide el área de estudio en una malla de celdas regulares, siguiendo una secuencia específica:

• La secuencia convencional es fila tras fila desde la esquina superior izquierda. Cada celda contiene un valor único.
• Un conjunto de píxeles, junto con sus valores asociados, constituye una capa de información.
• Una base de datos puede contener múltiples capas; por ejemplo, tipo de suelo, alturas, usos del suelo, cobertura del suelo.
• Cada píxel tiene asignados datos discretos de atributos.
• Cada píxel en la malla tiene un valor que corresponde al tema geográfico representado.
• Un objeto se representa por una celda o un grupo de celdas conectadas.

El SIG Raster no registra límites precisos; solo registra la presencia o ausencia de una característica, o un rango de valores para una propiedad en una celda.

Representación de Datos en Formato Grid

El modelo de datos Raster puede representar puntos discretos, líneas y áreas. Un punto se representa como un valor en una única celda; una línea, como un conjunto de celdas conectadas que describen su longitud; y un área, como un grupo de celdas conectadas que describen su forma.

Resolución en el Modelo Raster

La resolución de un Raster se define como la distancia que un lado de la celda o píxel representa en el terreno. Esencialmente, es la unidad más pequeña discernible.

A mayor resolución (celdas más pequeñas), mayor precisión, pero también mayores costos de almacenamiento de datos.

La exactitud de un mapa Raster depende directamente de su resolución. A mayor área representada por cada celda, menor resolución. A menor área cubierta por cada píxel, mayor resolución y, por lo tanto, mayor exactitud en la representación de los detalles.

Capas Temáticas

Dado que cada celda puede tener solo un valor, se asignan diferentes capas Raster a diferentes tipos de objetos. Si una capa trata sobre un tema en el que múltiples atributos corresponden a un conjunto de objetos, se utilizan múltiples capas. Por lo tanto, los modelos de datos Raster suelen tener más capas que los modelos vectoriales.

Las bases de datos Raster pueden contener cientos de capas temáticas. Solo se puede asignar un valor de atributo a cada celda. Los objetos con varios atributos se representan con varias capas Raster, una por cada atributo.

Píxeles Mixtos

Los píxeles mixtos son aquellos cuya área correspondiente contiene más de una clase o tipo de clasificación. Si la mayor parte de una celda contiene una característica particular, generalmente se le asigna un valor que representa esa característica. Esto implica que la resolución del análisis está limitada por el tamaño de la celda.

Los píxeles mixtos pueden ser una fuente importante de problemas en los datos Raster. Por ejemplo, en una zona con un lago y vegetación, es difícil asignar cada píxel a una sola categoría (agua o vegetación). Se pueden crear clases de «píxeles borde», o se pueden establecer reglas de asignación, como asignar el píxel mixto a la clase que ocupa la mayor área.

Comparación con el Modelo de Datos Vectorial

¿Cómo representa superficies el modelo vectorial?

El modelo de datos vectorial representa cada superficie como una serie de isolíneas (por ejemplo, curvas de nivel para la altura). Aunque esta representación es útil para la visualización, no es óptima para calcular características de la superficie como la pendiente o su dirección.

Problemas de los Modelos Topológicos (Vectoriales)

• La topología debe reconstruirse después de editar la cobertura o crear una nueva a partir de un análisis espacial (superposición, buffer, etc.).
• El tiempo de computación para identificar todos los nodos ha sido un problema, aunque se ha superado con el aumento de la velocidad de los procesadores.

Ventajas de los Datos Vectoriales

• Los datos se pueden representar en su forma y resolución original sin generalización.
• La salida gráfica suele ser más estética (representación cartográfica tradicional).
• Se mantiene la localización geográfica exacta de los datos.
• Permite la codificación eficiente de la topología, lo que facilita operaciones como la proximidad y el análisis de redes.

Desventajas de los Datos Vectoriales

• La localización de cada vértice debe almacenarse explícitamente.
• Para un análisis efectivo, los datos vectoriales deben convertirse en una estructura topológica, lo que puede requerir un procesamiento intensivo y una limpieza de datos. La topología es estática; cualquier edición requiere su reconstrucción.
• Los algoritmos para las funciones de manejo y análisis son complejos y requieren mucho procesamiento, lo que limita el manejo de grandes conjuntos de datos.
• Los datos continuos, como la altura, no se representan eficientemente en formato vectorial; requieren generalización e interpolación.

Formatos de Datos Vectoriales

Muchas aplicaciones SIG se basan en tecnología vectorial, por lo que los formatos vectoriales son comunes. También son complejos debido a las diversas formas de almacenar coordenadas, atributos, vínculos de atributos, estructuras de bases de datos y *despliegue de la información*.

Algunos formatos comunes incluyen:

• Arc Export: Formato de transferencia (ASCII o binario comprimido).
• ARC/INFO Coverages.
• Archivos de Dibujo AutoCAD: Formato que permite convertir archivos DWG a DXF sin pérdida de información gráfica.
• Formato Data Interchange File de Autodesk: Formato de transferencia de datos muy utilizado.
• Digital Line Graphs: Formato de transferencia del US Geological Survey (USGS) para información vectorial de mapas convencionales.
• Hewlett-Packard Graphic Language: Lenguaje para controlar plotters; contiene información de despliegue pero no coordenadas geográficas ni datos de atributos.
• Archivos de Transferencia de datos MapInfo: Estándares de transferencia de datos de MapInfo.
• Archivos de Mapa MapInfo: Archivo binario interno de MapInfo (no documentado).
• Archivos de Diseño de MicroStation: Programa CAD; bien documentado y estandarizado, usado como estándar de transferencia de datos.
• Spatial Data Transfer System: Formato de transferencia del gobierno de EE. UU. para manipular diversos tipos de datos geográficos (binario o ASCII).