PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE SISTEMAS DESARROLLO DE UN SISTEMA DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA BÁSICO.

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1 PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE SISTEMAS DESARROLLO DE UN SISTEMA DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA BÁSICO. CARLOS NICOLAS LARREA PEÑAHERRERA ORLANDO NAPOLEÓN NIETO RAMIREZ Quito, 2005

2 A mi hermosa esposa, a su pasión por la vida, al amor inmortal que nos mantiene juntos y a la sabiduría que nos unió. Al incondicional amor de mi madre y al constante apoyo de mi padre. A mis hermanas por su exuberante sentido del humor. A mis amigos por los buenos momentos y a Ogri por estar siempre ahí. -Nicolás Larrea- A toda mi familia, primordialmente a mis padres por ser el pilar fundamental de mi vida. A mi hermano Carlos por ofrecerme el respaldo incondicional. A mis hermanos Daniel y Fernando por ser mis confidentes. A mis verdaderos amigos por tantos gratos momentos y consejos. A esa mujer especial de mi vida que me hizo ser una persona diferente y me enseño a valorar y luchar por las cosas que quiero de la vida. -Orlando Nieto- I

3 DESARROLLO DE UN SISTEMA DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA BÁSICO Introducción ASPECTOS GENERALES DE UN SIG Breve reseña histórica de los SIG Definición de los SIG Componentes de un SIG Hardware Software Datos Personal Procedimientos Información que maneja un SIG ATRIBUTOS GRÁFICOS ATRIBUTOS NO GRÁFICOS Representación de la información de los SIG Modelo Vectorial Modelo Raster PLATAFORMA DE SELECCIÓN Net Framework Beneficios del.net Framework Componentes del.net Framework CLR FCL ADO.NET: Datos y XML Ambiente Conectado Ambiente desconectado XSD Schema Datasets de Tipo Fuerte o Typed DataSets Funciones ReadXML, WriteXML Interfase de Usuario Visual Basic.NET Late Binding MapObjects Diagrama de Objetos de MapObjects Visual CHM V Macromedia Dreamweaver MX REFERENCIAS COMPONENTES DEL SISTEMA DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICO BÁSICO II

4 2.1. Componente Front End MapView Mapa Visualizador de Leyendas Barra de tareas Menús Menú Principal Menús de Contexto Componente Back End COG Controles de presentación del sistema CAPACIDAD Y FUNCIONALIDAD DE LOS COMPONENTES GRÁFICOS DE UN SIG BÁSICO Capacidad de los componentes de visualización de simbología de un SIG básico Sobreposición de capas Eliminación temporal y permanente de capas geográficas mediante el visualizador de leyendas Navegación y manipulación gráfica de las capas de un mapa mediante el mecanismo de Arrastrar y Soltar Análisis espacial Herramientas de navegación Localizar e identificar elementos geográficos Exportación de mapas Exportación a formato gráfico Exportación al Clipboard o Portapapeles Impresión del mapa Análisis y modelamiento de la Información de un SIG básico Visualizadores de simbología en grupo Visualizadores de simbología mandatarios Visualizadores de simbología múltiple Diseñador de visualización de simbología Visualizador de Simbología de un solo símbolo Visualizadores de simbología de tipo ClassBreaksRenderer Visualizadores de simbología de tipo Value Map Visualizadores de simbología de tipo LabelPlacer y LabelRenderer Visualizadores de simbología de tipo DotDensityRenderer Exclusión visual dinámica Exclusión de ciertos atributos de una capa de un mapa (visualizadores de simbología Múltiple) Exclusión de Datos con sentencias SQL (visualización de simbología mandatarios) III

5 4. DISEÑO DE LAS BASES DE DATOS GEOGRÁFICAS DE UN SIG BÁSICO Base de Datos de atributos de los objetos geográficos de las capas o categorías de un mapa Estructura de la Base de datos de atributos de las capas de un mapa XSD Schema Visualizador de estructura interna y descripción general de una capa de un mapa Descripción de procedimientos del algoritmos internos para la creación de proyectos y su funcionamiento en un SIG Básico Objetos OFFLINE y Objetos ONLINE ExtendedTreeNode Definición y Elaboración de un Proyecto Formato interno de un Proyecto Proceso de Guardar un Proyecto Proceso de Cargar un Proyecto Exportar un proyecto Exportar una capa Geográfica Carga de Datos de ODBC a base interna Visualización de la información de una capa de un mapa Operaciones con Tablas Sentencias SQL Editor de SQL Unión de tablas o Join Panel de Edición de Uniones Ayuda del sistema PLANEAMIENTO ESTRATÉGICO DE UN SIG BÁSICO EN UN CASO DE ESTUDIO ECOCIENCIA Análisis en el contexto de un proyecto Visión estratégica del sistema Estrategia de implantación Elementos para la implantación Gerenciamiento de la implantación Capacitación del personal interno Referencias CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Conclusiones Recomendaciones ANEXOS IV

6 A.1. Glosario de Términos A2.XSD Schema de la base de datos de atributos del sistema A3.Descripción de las tablas de la base de datos de atributos del sistema A.4.Descripción de la clase ExtendedTreeNode V

7 Introducción El presente trabajo de disertación de grado se enfoca en el desarrollo de un Sistema de Información Geográfica Básico que contenga las características básicas, sencillas y dinámicas de un SIG en la parte de visualización y manipulación de mapas digitalizados ya elaborados externos a la aplicación, para brindar accesibilidad de información geográfica a diversas instituciones e impulsar el desarrollo del país y lograr difundir información en forma de mapas digitalizados con información socio-económica y socio-ambiental del país para impulsar la investigación en diversas organizaciones. La aplicación posee herramientas para la navegación de mapas, como para la adición de mapas existentes o capas; a los cuales los puede modificar y organizar jerárquicamente de manera visual como lo hace cualquier SIG. El desarrollo de la aplicación comprende la creación de nuevas capas geográficas. La aplicación tiene la capacidad de adicionar información actualizada a mapas existentes, es decir permitir unificar tablas de diferentes capas de un mapa, y permitir desplegar esa información en el mapa de manera gráfica. La aplicación también cuenta con un mecanismo para realizar diversos tipos de rendering sobre las capas de un mapa en base a campos de la base de datos geográfica y permitir guardar estos datos y los demás atributos de las capas de un mapa mediante una base de datos XML(Extensible Markup Language). Esta base de datos está desarrollada con tecnología ADO.Net que permite vincular y sincronizar una base interna 1

8 con tecnología XML como parte de una infraestructura desconectada y gratuita de base de datos. La programación de la aplicación esta orientada a objetos de manera que se aproveche al máximo las nuevas capacidades de VB.Net que incluyen herencia, polimorfismo, encapsulación entre otras. La parte geográfica del sistema está desarrollada usando componentes geográficas MapObjects 2.2 de ESRI líder mundial en el desarrollo de sistemas de información geográfica. Logrando de esta manera el desarrollo de un componente que permite la reutilización de código para procesos repetitivos y rutinas de manejo de mapas a lo largo de la aplicación para permitir que diferentes aplicaciones futuras puedan utilizar el componente como una herramienta de desarrollo geográfica. 2

9 1.- ASPECTOS GENERALES DE UN SIG 1.1 Breve reseña histórica de los SIG A continuación se encuentra una breve reseña histórica acerca de los Sistemas de Información Geográfica, hemos tomado como referencia una publicación realizada por John Jairo Monsalve en el internet 1. En los años 60 s y 70 s se empezó a desarrollar la tecnología computacional, el primer lugar donde se diseñó este tipo de tecnología fue en Canadá, este fue el primer sistema formal de información geográfica para el mundo de recursos naturales a escala mundial, esto dio origen para que otros países se interesen por esta tendencia y se empiece a desarrollar un nuevo sistema de cartografía experimental. Pero toda esta no fue divulgada sino hasta los años 80 s. La gran mayoría de los programas de esa época estuvieron enfocados en la producción automática de dibujos con un alto nivel de calidad pictórica. Con el avance tecnológico también se incrementó las necesidades en mejorar el funcionamiento de los SIG y es en los años ochenta que se vio la expansión del uso de los SIG, facilitado por la comercialización simultánea de un gran número de herramientas de dibujo y diseño asistido por ordenador. Por este motivo el desarrollo de productos como ARC-INFO en el ámbito del SIG o IGDS en el ámbito del CAD fue determinante para lanzar un nuevo mercado con una rapidísima expansión. La aparición de la 3

10 Orientación a Objetos en los SIG permitió plantear nuevas concepciones de los SIG difundiendo su uso en cualquier disciplina que necesite la combinación de planos cartográficos y bases de datos, para citar algunos ejemplos podemos mencionar: El diseño de carreteras, presas y embalses. Estudios medioambientales. Estudios socioeconómicos y demográficos. Planificación de líneas de comunicación. Ordenación del territorio. Estudios geológicos y geofísicos. Prospección y explotación de minas. En los años noventa con la expansión de las comunicaciones, el Internet, la aparición de los sistemas distribuidos (DCOM, CORBA) y la fuerte tendencia a la unificación de formatos de intercambio de datos geográficos propiciaron para que los datos sean distribuidos entre los usuarios finales, a esto se lo conoce como Open Gis. Antes de la segunda guerra mundial fue una etapa donde se marco el inicio de una nueva forma para obtener la información geográfica en los computadores personales, mediante el uso de satélites se envía la información a través de fotografías digitales de la superficie terrestre con resoluciones que oscilarán entre metros y centímetros. 4

11 Con el avance tecnológico en los sistemas de información geográfica vemos que esto también influye en otras áreas de la investigación con el único objetivo de llegar a establecer un mundo virtual muy similar a los datos reales Definición de los SIG A lo largo del tiempo se han planteado diferentes definiciones de lo que es un sistema de información geográfica (SIG), debido a los enomes cambios tecnológicos por los que ha cursado. Llegando a establecer de esta manera una definición global de lo que es un sistema de información geográfico (SIG), de la cual hablamos a continuación. Un sistema de información geográfico (SIG) es una herramienta computacional que permite modelar la información del mundo real en aplicaciones que permitan generar y manipular mapas digitales, con los cuales nosotros podemos organizar, almacenar, visualizar y analizar la información dando una perspectiva nueva y dinámica en el momento de resolver problemas complejos de planeación y administración. 2 Los SIG son una nueva tecnología que permite gestionar y analizar la información espacial que surge como resultado de la necesidad de disponer rápidamente de información para resolver problemas y contestar a preguntas de modo inmediato y esto los hace diferentes de otros sistemas de información a los SIG. 3 5

12 1.3. Componentes de un SIG Es difícil decir cual es el componente primordial de un SIG debido a que cada unos de estos es una parte fundamental en la estructura de los mismos, a continuación mencionaremos los cincos componentes que conforman un SIG que hace referencia Ing. Agr. Néstor Di Leo 4 en sus publicaciones: Hardware Es uno de los principales componente de los SIG porque es el equipo en el cual va funcionar la aplicación, por esta razón dependerá de cual sea la necesidad del usuario para la correcta selección de las características del equipo y la debida configuración del mismo. Algunas cosas que debemos considerar para la adquisición del Hardware deben ser: velocidad, costo, soporte, administración, escalabilidad y seguridad Software En la actualidad se encuentran en el mercado muchos proveedores de software SIG que proveen las herramientas y funcionalidades necesarias para almacenar, analizar y mostrar información geográfica, 6

13 La diferencia de los productos de software SIG básicamente radica en como optimizan sistema de manejo de base de datos, que tipo de interfase grafica de usuarios poseen para el fácil acceso a las herramientas, como administran la información geográfica y que tipo de herramientas tienen para realizar consultas, análisis y visualización de datos geográficos Datos Los datos son el punto de inicio para la construcción de la información geográfica por lo tanto deberán ser lo mas preciso para poder resolver los problemas de la forma mas acertada posible Personal Para que los sistemas de información geográfica funcionen a todo su potencial no solo dependerá de hardware o de software que se utiliza sino también de la capacitación que tengan los diseñadores, desarrolladores, las personas que mantienen el sistema y las personas que lo utilizan a diario Procedimientos El procedimiento que debe seguir para implementar un SIG dependerá exclusivamente del tipo de organización que se tenga en la empresa, llegando a establecer un plan de diseño y de reglas para este procedimiento basados en los modelos y prácticas operativas. Además se debe planificar y definir los procesos que administrarán la información una vez implementado el SIG 7

14 1.4. Información que maneja un SIG La información que maneja un SIG según John Jairo Monsalve 5 es la forma de representar los datos geográficos que sirven para referenciar un punto geográfico en una superficie terrestre bajo un sistema convencional de coordenadas. En el momento que se manipula este tipo de información con el uso de los SIG se está implícitamente relacionando con atributos propios de ese lugar. Por lo tanto dependerá de qué características tenga el lugar que estemos representando para utilizar la mejor forma de recolectar la información que más se asemeje a la realidad para llegar a establecer los mas auténticos atributos del objeto, estos pueden ser de dos clases: Gráficos No gráficos o alfanuméricos ATRIBUTOS GRÁFICOS Según lo expuesto por ESRI 6 la forma de representar los atributos gráficos en los SIG se lo realiza mediante el uso de objetos geométricos que son: punto, líneas, polígonos. Punto: mediante el uso de coordenadas X, Y y Z se representa una determinada ubicación en un mapa. 8

15 Líneas: es un colección de puntos y está compuesta por al menos de dos puntos. Polígonos: está representado por una forma geométrica que no tiene una forma determina, su principal característica es una forma geométrica cerrada y esta formada por al menos tres puntos ATRIBUTOS NO GRÁFICOS Es la información que conocemos como atributos alfanuméricos y son las descripciones o características que utilizamos para describir los datos de un mapa Representación de la información de los SIG Para representar la información de los SIG es necesario diseñar: Establecer que tipo de modelo se va utilizar para la información geográfica, para conseguir este propósito se han establecidos los modelos raster y vectorial. 8 Un modelo para una base de datos en la cual se pueda representar de mejor manera la complejidad del mundo real. 9

16 Modelo Vectorial El modelo Vectorial se basa fundamentalmente en la ubicación de un punto geográfico mediante el uso de vectores (par de coordenadas). Este modelo define un punto geográfico con una coordenada de inicio, una dirección y desplazamiento. En el modelo Vectorial los objetos son representados por los puntos y líneas que definen sus límites. La posición de cada objeto se define por su ubicación en un mapa espacial que se organiza por un sistema de referencia coordenado. Los puntos son almacenados como líneas de longitud cero, las áreas o polígonos constituyen líneas con puntos comunes de inicio y final. Los modelos vectoriales más comunes son: la estructura de polígono completa y el modelo topológico. Las ventajas para el uso del modelo vectorial son: Gráficos exactos Es posible la recuperación, actualización y generalización de gráficos y atributos. Ampliamente usado para describir zonas administrativas Estructura de datos compacta Las desventajas al momento de usar este modelo son: Tiene una estructura de datos compleja. La simulación es difícil ya que cada unidad del mapa tiene una forma diferente para realizar su transformación y relación geométrica para ser representado. 10

17 Modelo Raster Es una de las estructuras de datos más simple de organización mediante el uso de celdas para representar los datos espaciales. La forma de representar la información geográfica en el modelo raster se basa en dividir la información en una serie de celdas y asignándole a cada una un valor para cada una de las variables consideradas. Las ventajas para el uso del modelo vectorial son: Estructura de datos simple El análisis espacial resulta fácil. Son muy utilizados en estudios medioambientales donde la precisión espacial no es muy requerida. Las desventajas al momento de usar este modelo son: Tiene uso excesivo de almacenamiento Existen errores en la estimación del perímetro y la forma. Las transformaciones de proyección consumen tiempo. El uso de grandes celdas para reducir volúmenes de datos significa que menor será la precisión o detalle en la representación del espacio geográfico El objetivo fundamental se basa en las propiedades del espacio más que en la precisión de la localización. 11

18 1.5. PLATAFORMA DE SELECCIÓN Net Framework Se ha tomado al.net Framework Estructura.NET como plataforma de selección para el desarrollo de un sistema de información geográfico. La razón principal por la que se escogió esta plataforma es por ser independiente del lenguaje de programación. El.Net Framework de Microsoft es una plataforma computacional que proporciona un ambiente gestionado para el desarrollo y ejecución de aplicaciones distribuidas. El.Net Framework en la parte de desarrollo utiliza tecnología de punta como el FCL, ADO.Net, ASP.Net en aplicaciones Web y la Interfase de Usuario en aplicaciones Windows, y para la ejecución de las aplicaciones.net se provee de una serie de servicios comunes automáticos mediante el CLR (Common Language Runtime) Lenguaje común en tiempo de ejecución. El.Net Framework como se mencionó anteriormente es independiente del lenguaje de programación. El.Net Framework funciona de la siguiente manera: 1. Se crea la aplicación o componente en el lenguaje de alto nivel deseado que sea compatible con.net, algunos ejemplos de estos lenguajes son C#, VB.Net, C++.Net, J#, APL, COBOL, Pascal, Delphi, Eifel, Haskell, ML, Oberon, Perl, Python, 12

19 Sheme, SmallTalk, Delphi, etc. Para que un lenguaje sea compatible con la plataforma.net debe cumplir con las especificaciones de lenguaje común CLS (Common language specification) Especificación de lenguaje común o CLI (Common Language Infraestructure) Infraestructura del lenguaje común. Estas especificaciones establecen el grupo mínimo de características que un lenguaje.net debe tener, como el soporte para enteros con signo de 16, 32 o 64 bits, arreglos con límite inferior de cero, soporte de manejo de excepciones estructuradas 9. El CLI provee un sistema de tipos enriquecido que soporta tipos y operaciones encontradas en varios lenguajes de programación 10. Cabe recalcar que el CLS o CLI es un estándar ECMA. ECMA es una asociación internacional que coordina la estandarización en la industria de computadoras. 2. Se compila el lenguaje de alto nivel a un lenguaje que se podría decir de nivel intermedio denominado CIL (Common Intermediate Lenguage) Lenguaje común Intermedio o MSIL (Microsoft intermediate language) lenguaje común intermedio de Microsoft mediante un compilador del lenguaje escogido. El MSIL es una especie de lenguaje de máquina para procesadores virtuales que no corresponde a ningún CPU comercial disponible. Mientras el código MSIL es de mas bajo nivel que la mayoría de lenguajes modernos, es de mas alto nivel que puro lenguaje de asamblea Intel. MSIL es un lenguaje orientado a pilas que no direcciona directamente registros del CPU y esta al tanto de conceptos de alto nivel como excepciones y creación de objetos

20 3. El.Net Framework compila el CIL a medida que lo necesita usando el CLR con una tecnología denominada compilación justo a tiempo y lo pasa a código puro de máquina. El.Net Framework es de esta manera independiente del lenguaje. Por Ejemplo un componente construido utilizando Visual Basic.Net como lenguaje fuente puede interactuar con componentes utilizando cualquier lenguaje compatible con.net y viceversa sin la necesidad de ninguna programación adicional. Para el desarrollo rápido de una aplicación se puede utilizar Visual Studio.Net pero no es obligatorio hacerlo. Visual Studio.Net permite compilar C#, VB.Net, C++.Net y J# a CIL y desarrollar la aplicación de una manera rápida y sencilla. 14

21 Ejemplo Como Funciona el.net Framework Beneficios del.net Framework Basado en estándares: XML, XSLT, XPATH, SOAP, CLS Extensible y fácil de usar El desarrollador puede extender las clases.net mediante la herencia de clases haciendo uso de la programación orientada a objetos, estas clases se encuentran organizadas en un orden lógico jerárquico denominado Namespaces y por lo tanto es fácil de usar. 15

22 Modelo de desarrollo consistente El modelo de desarrollo es el mismo si el usuario está desarrollando una aplicación Windows o una aplicación Web e Inclusive un servicio Web. Funcionalidad disponible a cualquier lenguaje compatible con.net La funcionalidad de La Clases del.net Framework está disponible a todos los lenguajes de programación compatible con la plataforma.net. Ambiente de ejecución robusto Maximiza: Seguridad, Rendimiento Minimiza: Conflictos en el desarrollo, versiones en componentes Componentes del.net Framework El.Net Framework está dividido en 5 componentes principales: ASP.NET, Interfase de usuario, ADO.Net, FCL y CLR. Para la aplicación hemos utilizado 4 de los 5 componentes del.net Framework todos menos ASP.Net que son componentes y servicios para aplicaciones Web por lo que no serán cubiertos en el presente documento 16

23 Ejemplo Componentes del.net Framework CLR El CLR Lenguaje común en tiempo de ejecución está basado en el CLS que son una serie de requerimientos que un lenguaje debe cumplir para ser compatible con la plataforma.net. El CLS es un nuevo estándar mundial ECMA y es un intento de unificar todos los lenguajes existentes en la actualidad. El CLR provee un ambiente gestionado que se refiere a una serie de servicios que el CLR brinda automáticamente a las aplicaciones.net dándoles máxima seguridad y rendimiento, también verifica que no se haga referencia a lugares inválidos de memoria. La función principal del CLR es la compilación justo a tiempo del lenguaje común intermedio (CIL) a lenguaje de máquina. Gracias a esta funcionalidad la aplicación puede interactuar con componentes escritos en diversos lenguajes compatibles con.net porque 17

24 todos son compilados a CIL y para el CLR es transparente el lenguaje de alto nivel original usado. Ejemplo CLR Lenguaje común en tiempo de ejecución. Ejemplo Componentes del CLR

25 El CLR consiste de varios componentes: Cargador de clases.-carga un tipo de dato (entero, estructura, clase, etc.) a la memoria y lo prepara para ejecución MISL a compiladores nativos.- Convierte CIL a código de máquina mediante la nueva tecnología de la compilación justo a tiempo. Gestión de código.- Gestiona la ejecución de código Gestión automática de memoria.- Provee gestión automática del ciclo de vida de todos los objetos de las aplicaciones.net. Motor de seguridad.- Provee seguridad basada en el origen del código mediante usuario propio de la aplicación así como la seguridad basada en usuarios del sistema operativo. Máquina de depuración.- Permite hacer depuración de la aplicación y hacer un archivo de log de la aplicación que se está ejecutando. Verificación de tipos de datos.- No permite que haya conversiones que pierden información o variables que no se encuentran inicializadas. Gestión de excepciones.- Provee manejo estructurado de excepciones. Soporte de hilos.- Provee clases e interfases que permiten programación multi-hilo. Comunicación COM.- Provee los proxies (Clases creadas automáticamente) necesarios para la comunicación desde y hacia objetos COM. Soporte para las clases de librearía de la estructura.net- Integra el código de la aplicación con el FCL FCL El FCL Librerías de clases de la estructura.net es una colección de clases y subclases que definen tipos de datos por valor y referencia, eventos, manejadores de eventos, interfaces, atributos, y manejo de excepciones comúnmente usados y reutilizados por cualquier lenguaje.net. El FCL se encuentra organizada en grupos lógicos jerárquicos denominados Namespaces para que sea fácil encontrar lo que el desarrollador necesita para su aplicación. 19

26 Ejemplo Ejemplos de algunos Namespaces del FCL 15. El Namespace raíz es System de ahí se derivan todo el resto de clases del FCL ADO.NET: Datos y XML ADO.Net: Datos y XML es un componente primordial para el.net Framework y para la aplicación ya que la base de datos de atributos de los objetos geográficos de las capas o categorías de un mapa se basa en esta tecnología para cargar y guardar un proyecto del sistema. ADO.Net se puede separar en dos grandes capas: 20

27 Ambiente Conectado El ambiente conectado de ADO.NET está diseñado para comunicarse directamente con los proveedores de datos o fuente de datos. En el siguiente esquema se menciona brevemente los componentes principales del ambiente conectado. Ejemplo Componentes del ambiente conectado de ADO.Net 16 Objeto Conection.- Representa la conexión a la fuente de datos. El objeto conexión actúa como un puente a través del cual otros objetos como el DataAdapter o el objeto Command, se comunican con la fuente de datos para ejecutar búsquedas y obtener los resultados, o ejecutar comandos SQL. Objeto Command.- Permite ejecutar sentencias SQL a la fuente de datos, o llamar a store procedures, o realizar pedidos directos para retornar el contenido de una tabla específica. Las sentencias SQL pueden modificar datos y otras sentencias pueden cambiar la estructura de la base de datos. Objeto DataReader.- El objeto DataReader está diseñado para obtener y examinar las filas retornadas por una sentencia SQL lo más rápido posible. El uso del DataReader es utilizado para leer los contenidos de una fila y moverse a la próxima, al hacer este movimiento los contenidos de la fila anterior son descartados. El objeto DataReader no tiene la capacidad para 21

28 realizar actualizaciones a la base de datos, los datos retornados por el DataReader son solo de lectura. El DataReader por tener tan poca funcionalidad, es extremadamente rápido y sencillo de usar 17. Objeto Transaction.- El objeto Transaction sirve para agrupar un número de operaciones que van a ser ejecutadas en la base de datos y tratarlos como una unidad lógica de trabajo. En una transacción si todas las operaciones tienen éxito entonces se ejecuta un Commit que sirve para avisar a la base de datos que todos los cambios en la transacción se lleven a cabo, si una de las operaciones falla, todas las operaciones efectuadas en la transacción se cancelan. Objeto Parameter.- El objeto Parameter sirve para almacenar datos que son utilizados como parámetros en una sentencia SQL. Por ejemplo: SELECT * FROM Customers WHERE CustomerID=? Para utilizar un objeto Command parametrizado se crean objetos Parameter para cada parámetro de la sentencia SQL que se va a utilizar y se los añade al objeto Command. Objeto DataAdapter.- El objeto DataAdapter actúa como una especie de puente entre los objetos conectados y los objetos desconectados. El objeto DataAdapter está constituido por propiedades que son realmente objetos Command que tienen dos funcionalidades principales: 1.-Pasar los datos de la base de datos a los objetos desconectados mediante la propiedad SelectCommand. 22

29 2.- Actualizar los cambios realizados en los objetos desconectados a la base de datos mediante las propiedades InsertCommand, DeleteCommand, UpdateCommand. La aplicación desarrollada en la presente disertación utiliza esta tecnología para cargar los datos de las capas geográficas al sistema mediante una conexión ODBC, una vez conectado se utiliza un objeto de tipo DataAdapter que pasa los datos y su estructura a un ambiente desconectado (DataSet). Luego de pasar los datos la conexión se cierra y se trabaja en un ambiente desconectado Ambiente desconectado El ambiente desconectado permite que las aplicaciones tengan su propio motor de base de datos utilizando tecnología XML y ADO.Net. Esta tecnología es la usada por la aplicación desarrollada en la presente disertación debido a que no es necesario recurrir a motores de base de datos costosos cuando se puede tener una base de datos de texto XML que es totalmente gratis y además es un estándar mundial y puede ser transportado inclusive a sistemas con plataforma diferente ejemplo Linux. 23

30 Modelo de Objetos Desconectados de ADO.NET: Dataset, DataTable, DataColumn, DataRow, DataView. Ejemplo Componentes del ambiente desconectado de ADO.Net y Namespaces de XML 18 Los objetos desconectados tienen ese nombre porque no requieren de una conexión a la base de datos para funcionar, inclusive pueden funcionar sin un motor de base de datos externo. Cuando se combina los objetos desconectados con la potencia de XML se puede crear una base de datos interna propia sin necesidad de un motor de bases de datos externo. La base de datos de atributos de los objetos geográficos de las capas o categorías de un mapa de la aplicación utiliza este mecanismo por lo que se estima necesario conocer que son los objetos desconectados y como se integran con la tecnología XML. 24

31 El Namespace System.Data provee las clases de ADO.Net que van a ser utilizadas en un escenario desconectado. En ADO.Net los objetos desconectados permiten al programador representar datos en el cache local del ordenador y proveen un modelo de programación relacional para los datos sin importar la fuente de donde estos datos provengan, es decir que los objetos desconectados son independientes pero pueden interactuar y funcionar conjuntamente con los objetos conectados. DataSet.- Es un objeto que guarda conjuntos de datos en el cache de memoria del sistema, y funciona como una vista relacional desconectada de datos. La conexión a los datos no necesita estar activa para que la aplicación pueda ver y manipular los datos en un DataSet. La arquitectura desconectada permite alta escalabilidad al utilizar recursos del servidor de base de datos solo cuando se lee o escribe a la fuente de datos, sin necesidad de mantener una conexión activa como en los predecesores de ADO.Net. Los DataSet guardan datos en forma similar a la manera que los datos son guardados en una base de datos relacional con un modelo de objetos jerárquico de tablas, filas, y columnas. Adicionalmente, se pueden definir constraints y relaciones para los datos en el DataSet. Un DataSet esta compuesto por DataTables que a su vez están compuestos por DataColumns, DataRows y Constraints. Toda DataSet puede ser representada íntegramente (datos y estructura) en XML, la estructura en XML de la Dataset se denomina XSD Schema. DataTable.- Son objetos que son usados para representar las tablas en un DataSet. Un DataTable representa una tabla de datos relacionados en memoria. Los datos son locales a la aplicación.net en la cual reside, pero puede ser llenado de datos de otra fuente existente. La DataTable esta compuesta por DataColums y puede o no tener DataRows (La tabla puede estar vacía) y Constrains (La tabla puede no tener Constrains). DataColumn.- Es un objeto que sirve para construir el esquema de una DataTable 19. El Esquema representa las reglas que definen los tipos de datos o metadata que contiene cada columna. DataRow.- Contiene una fila de datos de la DataTable, un DataRow mantiene dos versiones de datos los actuales y los originales. 25

32 Constraint.- Representa una restricción o constraint en uno o más objetos de tipo DataColumn 20. Los Objetos Constraint pueden ser reglas o restricciones a una columna de tipo único o foráneo, o a una tabla de tipo clave primaria que puede estar constituido por varias columnas. DataRelation.- Representa una relación hacia una columna en otra tabla en la DataSet. La DataRelation se utiliza para enlazar claves primarias con claves foráneas 21. DataView.- Es un Objeto que representa un subconjunto de datos de una DataTable. La DataView actúa como si fuera una capa encima de la DataTable, y provee filtros y un orden específico de los datos de la DataTable. Esta capacidad permite tener dos controles atados a la misma DataTable pero mostrando diferentes resultados XSD Schema ADO.NET utiliza XML como formato para gestionar y pasar la información y metadata de la base de datos a una DataSet y viceversa, de esta manera se puede trabajar directamente con datos en XML en una aplicación que utiliza ADO.Net. El XSD Schema define la estructura de los datos en una DataSet, para que los datos puedan ser expresados y usados en formato XML. La definición estricta de XSD Schema dice: Es un archivo que describe la estructura y las restricciones sobre los datos de un documento XML. El XSD Schema puede contener la siguiente información: La representación de las relaciones entre datos, similares a las relaciones de claves foráneas entre tablas en una base de datos relacional. La representación de restricciones o constraints similar a las restricciones de clave primaria y unicidad en un modelo relacional. La especificación del tipo de dato de cada elemento individual. Hay algunas razones por la que se debe usar un XSD Schema: 26

33 Cuando el usuario importa datos, este sabe la estructura de los datos que se están importando. Para describir la estructura de los datos. Para validar los datos que sean del tipo correcto 23. En el Capítulo se describe el XSD Schema de la aplicación en XML y el esquema gráfico, se da ejemplos de documentos XML que son basados en el XSD Schema del sistema Datasets de Tipo Fuerte o Typed DataSets Un Typed DataSet es una instancia de una Clase DataSet existente para la cual se le ha definido un XSD Schema. Cuando se importa datos de un archivo XML, el sistema debe saber como se mapea la información a una estructura relacional. Esta información (XSD Schema que provee el esquema) puede venir en el archivo XML directamente con los datos o puede ya estar definido de antemano en el sistema 24. Cuando el programador define un Typed DataSet en la aplicación el VS.Net genera una clase con propiedades y funciones referentes al XSD Schema del Dataset. Cuando se llama a un campo de una tabla de un Dataset el Intelisence (Término definido por Microsoft para la acción de auto completar palabras prediciendo lo que el usuario desea escribir) del VS.Net ayuda a completar las propiedades de la clase. Por estas razones y por el hecho que los Typed DataSet tienen su estructura definida de antemano a comparación de las DataSets comunes que no la tienen, la base de datos de nuestro sistema se encuentra desarrollada con Typed DataSets. Ejemplo 2.8.-Diferencia de código entre los dos tipos de DataSets 27

34 A. Con un DataSet Común MyUntypedDataSet.MyDataTable( Campo1 ) B. Hay que saber de antemano el nombre del campo de la tabla Con un Typed DataSet MyTypedDataSet.MyDataTable.Campo1 El código de la Typed DataSet generada por Visual Studio.Net en lenguaje Visual Basic.NET es demasiado extenso para incluir en el presente documento. La clase es generada basándose en su XSD Schema en XML, y el gráfico del esquema de la base de datos están en el capítulo Funciones ReadXML, WriteXML. La aplicación utiliza archivos XML para guardar los atributos de las capas geográficas del Mapa, también necesita poder leer estos archivos como si lo estuviera haciendo de una base de datos externa, para lograr escribir y leer los datos del DataSet se utilizan dos métodos: 1. ReadXML es un método del DataSet para cargar datos de un archivo XML al DataSet La función recibe dos parámetros: a) El primer parámetro es una cadena con el nombre del archivo que se quiere leer o en su lugar cualquiera de las siguientes tres Clases: 28

35 Clase de tipo Stream Clase de tipo TextReader Clase de tipo XmlReader. b) El segundo parámetro es una enumeración de tipo XMLReadMode la enumeración puede ser cualquiera de las siguientes cinco opciones: ReadSchema.- Lee datos y el XSD Schema IgnoreSchema.- Lee solo Datos InferSchema.-Construye una XSD Schema automáticamente basado en los datos que lee Diffgram.- Lee dos versiones de datos original y actual Fragment.-Lee Fragmentos XML y agrega datos a las tablas del DataSet asignado Auto.- Examina el archivo XML y escoge la opción mas adecuada En la aplicación para cargar los proyectos se encuentra la opción IgnoreSchema porque el XSD Schema ya esta definido de antemano, y esta opción aumenta el rendimiento de la aplicación. 2. WriteXML es un método del DataSet para guardar los datos del DataSet a un archivo XML. La función recibe dos parámetros: 29

36 a) El primer parámetro es una cadena con el nombre del archivo que se quiere crear para escribir XML o en su lugar cualquiera de las siguientes tres Clases: Clase de tipo Stream Clase de tipo TextWriter Clase de tipo XmlWriter. b) El segundo parámetro es una enumeración de tipo XMLWriteMode, la enumeración puede ser cualquiera de las siguientes tres opciones: IgnoreSchema.- Escribe solo Datos WriteSchema.- Escribe el XSD Schema y los datos del DataSet Diffgram.- Escribe dos versiones de datos original y actual del DataSet La aplicación utiliza la opción de IgnoreSchema por razones de rendimiento. 30

37 Interfase de Usuario Las aplicaciones Windows en.net proveen una interfase gráfica más poderosa y funcionalidad avanzada de presentación ya que cuenta con librerías de controles de última generación para aplicaciones Windows que incluye: Herencia visual. Soporte para gráficos avanzados GDI+ (Graphics Device Interface) Interfase de Dispositivo Gráfico Modelo de objetos extensible Diseño avanzado de formularios (Docking, Anchoring, automatic sizing, automatic scrolling) Ejemplo 2.9: Namespaces de la interfase de usuario En la aplicación se hace uso del diseño avanzado de formulario utilizando Docking, Anchoring, automatic sizing, automatic scrolling. Que es esencial 31

38 para que el sistema sea compatible con diferentes resoluciones ya que gracias a las propiedades de Docking, Anchoring y automatic sizing el mapa automáticamente se adapta a la resolución de la pantalla y utilizando al automatic scrolling el usuario puede navegar a través de la aplicación sin problemas. Ver glosario para la definición de estos términos. La aplicación hace uso del modelo de objetos extensible ya que es necesario para el desarrollo de objetos ONLINE que será cubierto en el capítulo 4 del presente documento. El modelo extensible permite personalizar objetos ya existentes de acuerdo a la necesidad del desarrollador, en el caso de la aplicación se extiende un control TreeView para transformarlo en un control que permite visualizar y manipular las leyendas y capas de un mapa geográfico. El soporte para gráficos avanzados GDI+ permite crear controles modernos como menús más amigables al usuario o realizar efectos de transparencia y la creación de regiones (Ver glosario para la definición de región) a cualquier objeto para darles la forma deseada Visual Basic.NET El.Net Framework es independiente del lenguaje utilizado por que todos los lenguajes son compilados al CIL, de manera que cada vez se hace menos importante el lenguaje específico que se utilice para desarrollar una aplicación. Así, una misma aplicación puede estar programada en varios lenguajes sin problema alguno gracias a la infraestructura de la plataforma 32

39 .Net. La aplicación se encuentra desarrollada con el lenguaje de programación VB.Net antes de explicar porqué se escogió este lenguaje explicaremos varias mejoras del lenguaje. Visual Basic.Net provee innovaciones sustanciales sobre sus versiones anteriores. Visual Basic.NET soporta: Herencia Constructores, Destructores Polimorfismo Overloading Sobre Carga de funciones, Overriding Sobre Escritura de funciones Interfaces Excepciones Estructuradas Type Checking Verificación de tipos de Datos Programación de Hilos Manejo automático de memoria Formularios Web Servicios Web Delegados Los dos lenguajes RAD (Rapid Aplicación Development) Desarrollo rápido de aplicaciones principales o de mayor fuerza en el.net Framework actualmente son C# y VB.Net, se ha tomado VB.Net para el desarrollo de la aplicación por su versatibilidad. Si bien C# tiene ciertas ventajas en algunos 33

40 campos sobre VB.Net como: UnSafe Code (manipular memoria directamente mediante punteros), sobrecarga de operadores (funcionalidad personalizada a operadores como =,+,-, etc.), generación de documentación XML (el compilador busca por /// y los documenta en archivos XML o HTML). En tanto VB.Net por ser un lenguaje versátil permite ciertas funcionalidades que C# no permite por ejemplo: Parámetros opcionales en funciones Los arreglos pueden ser redimensionados sin perder sus contenidos El Intellisense del VS.Net es mejor para VB.Net que para C# Las propiedades de VB.Net aceptan parámetros Tiene palabras clave que brindan cierta funcionalidad que no existe en C# por ejemplo: Preserve (Arreglos), When (Excepciones), MyClass (Overriting Sobre Escritura ), Shadows ( Sobre Escritura ). Permite hacer Overloading Sobrecarga con propiedades. Permite inicializar con funciones Inicializa variables Permite LateBinding 34

41 Late Binding Late Binding significa que toda instancia de clase puede ser tratada con el tipo Object no importa de que tipo sea el objeto y se puede llamar de antemano a una función sin que el compilador sepa que exista pero el programador si. Con MapObjects existen ciertos escenarios donde las propiedades retornan diferentes objetos totalmente diferentes unos de otros, pero que a su vez tienen propiedades comunes. Por ejemplo cuando en una capa geográfica se pide que retorne el tipo de Render, la capa geográfica puede retornar objetos de tipo: ClassBreaksRenderer, LabelRenderer, LabelPlacerRenderer, DotDensityRenderer, ZValuesRenderer, ChartRenderer, etc. siendo objetos muy diferentes entre si. Con LateBinding estos objetos pueden ser retornados a un tipo de dato denominado Object y luego acceder a una propiedad común a todos los objetos como la propiedad Tag. En C# hay como conseguir el mismo resultado usando el Namespace System.Reflection para leer los atributos de los objetos pero la complejidad y las líneas de código aumentan dramáticamente. Esta razón además de la versatilidad del lenguaje son las razones porqué se escogió VB. NET como lenguaje de programación. 35

42 1.5.2.MapObjects 2.2 MapObjects es un conjunto de objetos ActiveX que nos permite desarrollar las características que posee un GIS en la aplicación 25. El GIS de componentes permite personalizar la aplicación de acuerdo a la necesidad sin tener un sistema completo de GIS sino los componentes que el desarrollador desea incorporar conforme las necesidades del usuario final. Para la aplicación se han incorporado las funcionalidades básicas que todo GIS debe tener para poder visualizar mapas, y crear nuevos mapas basados en la información de una capa geográfica. MapObjects cuenta con su propia librería ActiveX de objetos DAO bastante similar a la tecnología DAO de Microsoft (Antecesor de ADO.Net), esta tecnología se trabaja conjuntamente con la tecnología ADO.Net para formar el sistema. La presentación y manejo de mapas del sistema se realiza con el control ESRI.MapObjects2.Core.AxMap para presentar el mapa digital y los objetos de visualización y manipulación de mapas digitales incluidos en MapObjects 2.2 de ESRI, la aplicación incluye las funciones de MapObjects siguientes: Desplegar mapas con múltiples capas como calles, ciudades, lagos, países, etc. Ordenar las capas geográficas jerárquicamente. Navegar a través del mapa y realizar zoom 36

43 Identificar características del mapa al señalarlas. Seleccionar características especiales con sentencias SQL. Calcular estadísticas básicas de los atributos de las capas de un mapa. Permite realizar rendering de las características de una capa de un mapa con métodos temáticos como mapas con valores, rupturas por clase, densidad de puntos. Poner etiquetas en objetos geográficos con texto de los valores de la base de datos. Crear nuevos Archivos *.shp (nuevas capas geográficas). Desplegar imagines de fotografía aérea e imagen satelital. Crear nuevos atributos uniendo tablas a las capas geográficas existentes Dibujar Múltiples atributos en una sola capa Geográfica. Imprimir Mapas. Exportar mapas a formato gráfico (*.BMP,*.JPG). Digitar direcciones y encontrarlas en un mapa con sentencias SQL. Para el desarrollo de la aplicación hemos empleado los siguientes objetos que posee MapObjects, tomando como referencia al libro MapObjects Gis and Mapping Components a continuación realizamos una breve descripción de cada una de ellos: 37

44 Objetos de Acceso a la Base de Datos Objetos de Visualización de Mapas Objetos de Acceso a la Base de Datos Los Objetos de acceso a la Base de Datos nos permiten establecer la conexión para los datos del mapa, actualizar los atributos del mapa y nos permite consultar los atributos del mapa. 26 Los objetos que hemos utilizado para conseguir este propósito son: Objetos de Conexión a la Base de Datos.- con el uso de este tipo de objeto nos permite acceder al lugar donde se encuentran ubicados los archivos de los mapas geográficos. Estos archivos tienen un formato determinado para almacenar los datos geográficos llamados shapefile. La característica de este formato es representar cada punto del mapa con un par de coordenadas X,Y. Estableciendo de esta manera puntos, líneas, polígonos, multipuntos y en formas geométricas compuesta por una o mas tiras de triángulos conocidos como multipatch 27. Colección de Base de Datos Georeferenciadas.- es la colección de todos los formatos para establecer una conexión con la base de datos georeferenciada 28. Base de Datos Georeferenciada.- representa la base de datos georeferenciada y nos proporciona una referencia para cada capa del mapa

45 Recordset.- representa los archivos de las capas seleccionadas, es un atributo mediante el cual se interactúa con la información en la capa geográfica del tipo vectorial 29 Colección de Campos.- contiene los campos en objetos Recordset. 30 o Objeto de Campo.- es un campo en el objeto Recordset 30. o Objeto Estadístico.- es utilizado para cálculos estadísticos. 31 o Tabla descriptiva de Datos.- almacena información que asocia los campos y los Recordset. 32 o Tabla de objetos.- almacena información de los objetos de acceso a la Base de Datos. 33 o Colección de Cadenas.- maneja la información como cadena de caracteres. 34 Objetos de Visualización de Mapas Este conjunto de objetos maneja la información relativa a la visualización de los mapas, como por ejemplo muestra el fondo y los datos del mapa de forma dinámica mediante el uso de símbolos. 35 Los objetos que hemos utilizado para la implementación de la aplicación son: Control de Mapas.- nos permite manejar los objetos de capa geográfica del tipo vectorial y de imagen para controlar los eventos del mouse y el dibujo de los mapas

46 Colección de Capas.- es el conjunto de los objetos de capa geográfica del tipo vectorial y de imagen. 37 Objetos de la Capa Geográfica del tipo Vectorial.- representan a los objetos de la base de datos goereferenciados permitiendo visualizar las propiedades del mapa con su propia característica. 38 Objetos de la Capa Geográfica del tipo Imagen.- permite dibujar una imagen en el control de mapas. 39 Objetos de Simbología del tipo texto.- permite manejar características de texto. 40 Objetos de Simbología.- permite manejar características generales de los mapas como son color, fuente, tamaño y estilo. 41 Objetos de Simbología mediante la división de intervalos por clase.- permite clasificar los datos de una columna de la base de datos georeferenciada de la capa geográfica en diversos intervalos. 42 Objetos de Simbología de Valores Únicos.- permite visualizar con un número único las características del mapa en la capa geográfica del tipo vectorial. 43 Objetos de Simbología de la Densidad de Puntos.- dibuja los polígonos usando un modelo aleatorio y su densidad se basa en un campo numérico. 44 Objetos de Simbología de Etiquetas.- permite almacenar la característica del texto de un mapa

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