TEMA 39: OPERACIONES LOCALES EN EL MODELO RASTER

Transcripción

1 TEMA 39: OPERACIONES LOCALES EN EL MODELO RASTER OBJETO DEL TEMA: Conocer las herramientas de análisis de los Sistemas de Información Geográfica raster para realizar operaciones locales. Comprender la metodología para generar una nueva capa de información a partir de otra capa existente. Comprender la metodología para generar una nueva capa de información a partir de varias capas preexistentes. 1.- OPERACIONES LOCALES: Algunas de las operaciones que realizan los SIG raster no tienen en cuenta la relación de cada celda con las demás, sino que cada tesela se considera aisladamente. Se trata de obtener una nueva capa de información en la que el valor de cada celda depende de los datos asociados a esa tesela. En este sentido, se pueden diferenciar dos posibilidades. 1.- Que las operaciones para generar los nuevos valores se basen en los valores existentes en una sola capa (operaciones de recodificación o reclasificación). 2.- Que dichas operaciones se basen en los valores existentes en varias capas, que son combinados celda a celda (operaciones de superposición). En la práctica es muy frecuente que ambas operaciones (reclasificación y superposición) se ejecuten sucesivamente, ya que uno de los tipos de

2 superposición (la superposición lógica)exige partir de capas de información binaria, que se obtienen previamente mediante operaciones de reclasificación. Las operaciones de superposición temática y algunas de las de reclasificación (en concreto las de tipo aritmético) se encuadran dentro de lo que se conoce como álgebra de mapas, término que alude al hecho de que la generación de nuevos datos se produce a partir de una ecuación que transforma los valores de la información original o que permite la combinación de varias informaciones temáticas entre sí. 2.- RECLASIFICACIÓN La reclasificación es una operación local que se realiza a partir de una capa de información fuente. Por lo tanto, a partir del valor de cada celda en la capa fuente se obtiene el valor que corresponde a esa misma celda en la capa resultante. Antes de recodificar una variable debe considerarse su naturaleza, ya que algunas operaciones de reclasificación pueden no tener sentido ante determinados tipos de variables. Existen básicamente los siguientes tipos de reclasificación: a) En variables cualitativas: a. Recodificación de clases b. Agregación de calses b) En variables cuantitativas a. Agrupación de los valores en intervalos

3 b. Operaciones matemáticas c. Eliminación de decimales por truncamiento o por redondeo RECODIFICACIÓN DE CLASES Consiste en recodificar las clases de la capa de información fuente una a una. Así, por ejemplo, en una capa de usos del suelo de una región pueden existir 70 clases y, sin embargo, en la hoja con la que estamos trabajando solo aparecen 5: las clases 23, 35, 50, 54 y 59. Para generar cartografía, puede tener sentido recodificar esas clases con las nuevas etiquetas de 1, 2, 3, 4 y AGREGACIÓN DE CLASES La agregación de clases es una operación importante desde el punto de vista de lo que se conoce como generalización cartográfica. Se trata de agrupar las clases de la capa de información fuente y asignar nuevos códigos a las clases resultantes. Ejemplo: Se pretende identificar las áreas aptas para la construcción de viviendas. Supongamos que las litologías 3, 11 y 14 son aptas para ese nuevo uso, mientras que no ocurre así con las litologías 5 y 9. En tal caso, las clases 5 y 9 se pueden agrupar en una nueva clase a la que se le asigne el código 0 (no aptas) y a su vez las clases 3, 11 y 14 se agrupan en otra nueva clase a la que se le asigna el código 1 (aptas) (Figura 39.1). El resultado es una variable dicotómica con la que se construye una capa binaria de información, muy util en análisis raster. Litología Capa fuente Capa final

4 3.- Calizas 5.- Yesos tipo Yesos tipo Arcillas 14.- Margas 0.- No aptos 1.- Aptos FIGURA Agregación de clases para creación de capa de información binaria (Identificación de zonas aptas para la construcción a partir de la variable litología) AGRUPACIÓN DE VALORES EN INTERVALOS Esta operación consiste en agrupar los valores de una variable cuantitativa de acuerdo con unos intervalos previamente definidos por el usuario o calculados automáticamente por el sistema. Ejemplo: En una capa de pendientes existe un rango de valores que va desde el 0% hasta el 250%. Dichos valores se suelen agrupar en los intervalos siguientes: pendientes menores del 3%, del 3 al 15, del 15 al 30, del 30 al 45 y mayores del 45%, a los que se les asigna los códigos 0, 1, 2, 3, 4 y 5 respectivamente. Si lo que se desea es obtener una capa de información binaria, que indique la aptitud del terreno para la construcción en función de la pendiente, y suponiendo que el 15% marcara el máximo dependiente admisible para la construcción de viviendas, se puede asignar la etiqueta 1 (apto) a las áreas con código 0 y 1, y la etiqueta 0 (no apto) al resto de las áreas.. AGRUPACIÓN DE VALORES EN INTERVALOS Pendientes Capa fuente Capa final No aptos 1.- Aptos

5 FIGURA Agrupación de los valores de una variable cuantitativa en intervalos: generación de una capa binaria de información (Identificación de zonas aptas para la construcción a partir de la variable pendiente) OPERACIONES MATEMÁTICAS Los valores de la capa final se obtienen a partir de los valores de la capa de información fuente, mediante una ecuación que puede incluir cualquier función matemática (suma, resta, multiplicación, división, potencias, raíces, logaritmos,etc.) o trigonométrica ELIMINACIÓN DE DECIMALES POR TRUNCAMIENTO O POR REDONDEO En el primer caso el número original pierde directamente la parte decimal y en el segundo se asimila al número entero más próximo, por defecto o por exceso 3.- SUPERPOSICIÓN TEMÁTICA: La superposición de mapas es una operación local que se realiza a partir de dos o más mapas fuente; el valor de cada tesela o celda en el mapa final depende de los valores de esa misma tesela en los mapas fuente. La mayor parte de los sistemas de información geográficos actuales permiten realizar esta operación con sólo dos capas a la vez. Pero esto no resulta ningún inconveniente grave: si se quieren superponer las capas A, B, y C,

6 primero se superponen A y B y la capa resultante se superpone a continuación con C. Los valores de los mapas fuente se pueden combinar por medio de operaciones aritméticas o utilizando condiciones lógicas, lo que da lugar a la diferenciación de dos tipos de superposición de mapas: superposición lógica superposición aritmética SUPERPOSICIÓN LÓGICA La superposición lógica es una operación a través de la que se trata de localizar las zonas donde se cumplen unas determinadas condiciones lógicas, por ejemplo, en una determinada zona, un constructor puede tener interés de identificar áreas aptas desde el punto de vista físico para la edificación de viviendas, para lo que contempla dos condiciones: 1. que el terreno sea lo suficientemente resistente 2. que la pendiente no sea excesiva Se considera que de las litologías existentes en la zona (arcillas, calizas, margas y yesos) son adecuadas para la construcción las tres primeras; en cuanto a las pendientes se consideran aptas aquellas que no superan el 10%. Mediante la superposición de ambas capas de información, el sistema debe ser capaz de determinar dónde se cumplen ambos condicionantes. Cómo se trata de una superposición lógica, los mapas fuente deben ser binarios en nuestro caso esto ya es así ya que mediante de operaciones de reclasificación la variable cualitativa litología y la variable cuantitativa pendiente han sido convertidas en variables dicotómicas.

7 En la superposición lógica se utilizan las operaciones de lógica booleana: El Y (AND) lógico y el O (OR) lógico. a)- Y lógico. Se trata de identificar las zonas en las que se cumplen ambas condiciones ( la primera Y la segunda). El ejemplo propuesto sobre la identificación de áreas de zonas aptas para la construcción contempla esta operación lógica. En tal caso la operación de superposición se lleva a cabo multiplicando los valores de las dos capas de información celda a celda. El resultado es una tercera capa de información en la que muestran el valor 1, las celdas dónde se cumplen las dos condiciones y el valor 0, las celdas donde no se cumplen ninguna de las dos o sólo se cumple una. SUPERPOSICIÓN DE MAPAS (Y LÓGICO) Litología x Pendientes No aptos 1.- Aptos Aptitud del terreno para la construcción

8 Figura Superposición lógica (Y Lógico) a partir de dos mapas binarios (identificación de zonas aptas para la construcción a partir de las variables litología y pendientes) b)- O lógico. Se trata de identificar las zonas donde se cumple alguna de las dos condiciones ( la primera O la segunda). Supongamos que para construir fuera suficiente con que se cumpliera alguna de las dos condiciones del ejemplo anterior pero que no resultara aconsejable hacerlo cuando no se cumple ninguna de las dos. Cuando de lo que se trata es de conocer las celdas donde se cumplen alguna de las dos condiciones, la superposición se lleva a cabo sumando los valores de las dos capas de información celda a celda. La capa resultante mostrará el valor 2 dónde se cumplan ambas condiciones, el 1 donde sólo se cumpla una de ellas y el 0 dónde no se cumpla ninguna. Si lo de que se trata es de conseguir un mapa binario, dado que tanto en el valor 1 como el 2 se cumplen alguna de las dos condiciones, sería necesario reclasificar los valores: codificando como 1 el 1 y el 2 (se cumple alguna de las dos condiciones) y el 0 se mantiene como 0 (no se cumple ninguna de las dos). SUPERPOSICIÓN DE MAPAS (Y LÓGICO) Litología Pendientes Aptitud del terreno para la construcción

9 0.- No aptos 1.- Aptos Capa binaria de aptitud del terreno para la construcción Figura Superposición lógica (O Lógico) a partir de dos capas binarias (identificación de zonas aptas para la construcción a partir de las variables litología y pendientes) SUPERPOSICIÓN ARITMÉTICA En la superposición aritmética se trata de combinar dos o más capas de información, celda a celda, mediante una ecuación matemática. En estas ecuaciones puede incluirse cualquier tipo de operación matemática: suma, resta, multiplicación, división, raíces, potencias, funciones trigonométricas... Supongamos que tenemos tres capas de información en formatos raster homogéneos de una misma zona, un pinar, en el que se representa su producción maderera durante los años 1990, 91 y 92 respectivamente. Se le puede pedir al sistema que halle la producción media de cada celda para el período y que almacene la información resultante en una nueva capa de información. RESUMEN DEL TEMA Las operaciones locales tratan de obtener una nueva capa de información en la que el valor de cada celda depende únicamente de los datos asociados a esa tesela.

10 Tipos de operaciones locales: RECODIFICACIÓN DE CLASE AGREGACIÓN DE CLASES RECLASIFICACIÓN AGRUPACIÓN DE VALORES EN INTERVALOS OPERACIONES MATEMÁTICAS OPERACIONES LOCALES ELIMINACIÓN DE DECIMALES SUPERPOSICIÓN TEMÁTICA SUPERPOSICIÓN LÓGICA SUPERPOSICIÓN ARITMÉTICA