Explain behavioral concepts using nontechnical language

La verdadera capacidad de un SIG radica en su habilidad para ejecutar análisis basados en posiciones geográficas. Se tienen 4 grupos principales de análisis:

 Consultas a la base de datos  Algebra de mapas

 Operadores de distancia  Operadores de contexto

8.1. PREGUNTAS O CONSULTAS A LA BASE DE DATOS

Quizás la más fundamental de las operaciones analíticas es la simple pregunta: ¿Realice un mapa que contenga todas las características para un conjunto particular de requisitos de atributos?

En una base de datos espacial la respuesta puede tener dos orientaciones: i.Consulta espacial (¿Qué hay en la localización?)

ii.Consulta de atributos (¿Qué localizaciones tiene este atributo?

8.1.1. Consulta espacial

La forma más simple consiste en un modo de consulta vía cursor del módulo Display Launcher (se pregunta acerca del valor de cualquier celda). La respuesta es la ubicación de la posición por fila y columna, así como por el sistema de coordenadas siendo utilizado (X, Y) y el valor de la celda (Z). Otra forma de consulta la provee el módulo PROFILE que permite consultar acerca de los valores de los datos de una imagen a lo largo de un perfil (archivo vectorial) que se sobrepone a la imagen raster.

El módulo QUERY permite extraer los valores de los datos de una imagen dentro de un polígono previamente definido. Por ejemplo: obtener los valores de una imagen para un límite de cuenca hidrográfica dada.

El módulo VIEW permite observar los valores reales para una porción rectangular de la imagen.

8.1.2. Consulta de atributos

Normalmente este tipo de consulta comprende 2 pasos:

i.Selección de las características que cumplen las condiciones especificadas para cada estrato (mapa), logrado mediante una reclasificación (módulo RECLASS) o una reasignación (módulos EDIT/ASSIGN).

ii.Sobreposición entre mapas de todos aquellos datos extraídos que cumplen las condiciones especificadas (módulo OVERLAY).

Nota: En sistemas que manejan tablas de atributos el segundo paso se deja por fuera si todos los atributos se aplican a una sola cobertura. En sistemas raster sin tablas de atributos ambos pasos siempre hay que realizarlos.

Paso 1.

El módulo RECLASS produce un nuevo mapa al reclasificar la imagen de entrada. Por ejemplo: suponga que se desean aislar todas las regiones con suelos tipo 6. Se pueden reclasificar todas los valores menores y mayores que 6 al valor 0 y

los iguales a 6 al valor 1. El resultado es una imagen binaria formada por valores 1 y 0, donde 1 significa verdadero y 0 significa falso.

Notas:

a. Algunas veces puede necesitarse reclasificar valores mayores que cero, pero sin considerar el valor de fondo. Suponga que tiene una imagen de erosión de una cuenca hidrográfica con valores mayores que 0 hasta 200 ton/ha/año y se pide reclasificarla en 4 rangos, el primer rango a asignar sería 1 de 0.0001 a 50, luego 2 de 50 a 100 y así sucesivamente. Observe que no se reclasifica desde 0 dado que se quiere respetar el valor del fondo. Si no se hiciera esto se obligaría a efectuar una operación extra.

b. Si la imagen contiene valores reales recuerde trabajar con rangos de valores reales, un numero como 99999 no trabaja como entero pero con un punto final 99999., trabaja como real.

El módulo ASSIGN funciona junto con un archivo de valores (realizado con el módulo EDIT) por dos columnas donde la primera corresponde a los valores de la imagen original y la segunda a los nuevos valores a ser asignados. Para el caso se aislan los suelos con valor 6 bastaría el siguiente archivo de valores:

6

1

El módulo ASSIGN tiene la ventaja adicional de hacer ceros todos los otros valores que no hayan sido asignados.

¿Cuándo usar RECLASS o ASSIGN?

El tipo de valores que conforman la imagen define el módulo a utilizarse. Si la imagen tiene valores continuos (reales) obliga a utilizar RECLASS; si la imagen posee valores discretos se puede usar ASSIGN. Tanto RECLASS como ASSIGN realizan las consultas sobre un único atributo. Si la pregunta requiere de más de un atributo se debe realizar una

sobreposición. Paso 2.

Para realizar la consulta entre mapas se requieren sobreponer las condiciones verdaderas. Por ejemplo: Para encontrar  todas las tierras agrícolas (valores 3) con los suelos tipo 6 se require:

i.Aislar el suelo tipo 6 como una imagen booleana del mapa de suelos, donde al valor 6 se le asigna 1 y el resto de los valores se hacen 0.

ii.Aislar las tierras agrícolas como una imagen booleana del mapa de uso de la tierra, donde al valor 3 se le asigna 1 y el resto de los valores se hacen 0.

iii.Sobreponer las dos imágenes booleanas determinadas en los puntos i. y ii. anteriores. El resultado mostrará las áreas que cumplen ambas condiciones. En sintaxis no formal la sobreposición se puede expresar como: (suelo tipo 6= 1) AND (tierras agrícolas con valor 3 = 1)

donde AND es el operador lógico "y".

El módulo OVERLAY es un medio que permite comparar conjuntos de datos con geografía completamente diferente. Se trata de un operador aritmético (y de otras funciones) que comprende muchos de los casos donde 2 imágenes de entrada se usan para producir una única imagen de salida.

Para efectuar la sobreposición se requiere que las imágenes presenten coincidencia en cuanto al número de filas y columnas y el sistema de coordenadas empleado. La sobreposición en Idrisi para Windows incluye las siguientes opciones:

Número Operación Descripción

1 ADD Suma dos imágenes.

2 SUBSTRACT Resta la primera imagen de la segunda.

4 RATIO Divide la primera imagen por la segunda imagen. 5 NORMALIZED RATIO División normalizada.

6 EXPONENTIATE Eleva la primera imagen al exponente de la segunda. 7 MINIMIZE Obtiene el mínimo por pixel de las dos imágenes. 8 MAXIMIZE Obtiene el máximo por pixel de las dos imágenes.

9 COVER La primera imagen cubre a la segunda excepto donde hay_ceros.

Las operaciones se efectúan en una base de celda por celda. A manera de ejemplo se incluye la suma de 2 imágenes:

3 2 5 4 6 7 6 5 9 + 5 4 1 4 3 3 2 1 0 = 8 6 6 8 9 10 8 6 9

Si las imágenes de entrada son boolenas se pueden hacer análisis con operadores lógicos: AND (operación intersección)

OR (operación unión)

En forma esquemática el operador AND funciona de la siguiente forma:

IMAGEN 1 IMAGEN 2 RESULTADO

0 0 0

1 0 0

0 1 0

1 1 1

Esto es, produce valores verdaderos solo cuando las valores en los mapas sobrepuestos son verdaderos. El operador OR se muestra como:

IMAGEN 1 IMAGEN 2 RESULTADO

0 0 0

1 0 1

0 1 1

1 1 1

En este caso cualquier condición verdadera en los mapas sobrepuestos es considerada en al mapa final resultante. Los mapas booleanos también sirven para separar áreas de interés, supóngase que se tiene un mapa de elevaciones (DEM) y que se ha creado una imagen booleana del límite de una cuenca (LIM) comprendida en la imagen de

elevaciones; se pide producir un mapa con elevaciones para la cuenca. Para realizar esto basta con una simple multiplicación de los mapas.

8.2. ALGEBRA DE MAPAS

8.2.1. Operaciones aritméticas sobre un mapa

El módulo SCALAR realiza operaciones aritméticas sobre una imagen. Se puede sumar, restar, dividir y elevar a potencia un mapa por una constante dada. La operación se lleva a cabo pixel por pixel, esto es, todas las celdas en la imagen son idénticamente operadas con un único valor dado por el usuario. Por ejemplo: IMAGEN2 produce una nueva imagen donde cada celda es el cuadrado del valor anterior.

Es un módulo muy utilizado para la evaluación de ecuaciones de regresión.

8.2.2. Operaciones de transformación

El módulo TRANSFORM realiza transformaciones matemáticas sobre los atributos de una sola imagen. Funciona pixel por pixel y se tienen las siguientes opciones de transformación: logaritmo natural y antilogaritmos, recíproco, raíz cuadrada, valor absoluto y operaciones trigonométricas.

8.3. OPERADORES DE DISTANCIA

Como el nombre lo sugiere este grupo de operadores engloba las técnicas donde la distancia juega un papel importante en el análisis. Virtualmente todo los sistemas proveen herramientas para construir zonas "buffer", dentro de una distancia especificada de un tipo de característica específica, módulos DISTANCE o BUFFER en IFW.

Algunos pueden también evaluar la distancia de todas las localizaciones a las proximidades de un conjunto dado de características, mientras que otros pueden incorporar efectos friccionantes y barreras en los cálculos de las distancias. Cuando se incorporan los efectos de las fricciones, las distancias calculadas se refieren como costos de distancias. El nombre se usa porque el movimiento a través del espacio provoca costos, tanto monetarios, como de tiempo o esfuerzo. Las fricciones incrementan esos costos. Cuando los costos de movimiento de una o más localizaciones se evalúan para una región completa, el resultado se conoce generalmente como una superficie de costos. En este caso las áreas de bajo costo (presumiblemente cerca del punto de inicio) pueden ser vistas como valles y las áreas de alto costo como colinas. Una superficie de costos tiene así sus puntos más bajos en las localizaciones de inicio y sus puntos más altos en las localizaciones que están más alejadas (en el sentido de mayor costo acumulado).

Puede haber casos en que las fricciones no afectan el costo del movimiento de la misma forma en todas las direcciones. En otras palabras las fricciones actúan anisotrópicamente. Un ejemplo podría ser el moverse a lo largo de un escenario donde las fricciones encontradas se deban a pendientes; viajando contra las pendientes fuertes se incurre en costos mayores que viajando a favor de las mismas. Así, la dirección del movimiento a través de la fricción es importante y debe ser tomada en consideración cuando se desarrolle la superficie de fricción. Idrisi para Windows provee módulos para evaluar este tipo de superficies de costos.

COST Para costos isotrópicos; tiene 2 algoritmos: COSTPUSH para superficies de fricciones no complejas y_{COSTGROW para superficies de fricción complejas, considera también las barreras absolutas.}

VARCOST Para costos anisotrópicos Movimiento con fuerza propia, ejemplo: Caminar en superficies de_pendientes. DISPERSE Para costos anisotrópicos. Actúa fuerza anisotrópica, ejemplo efecto del viento.

RESULTANT Cálculo de resultante. Modela las fuerzas y fricciones que afectan los módulos VARCOST y_DISPERSE.

DECOMP Cálculos de componentes. Modela las fuerzas y fricciones que afectan los módulos VARCOST y_DISPERSE. Dado el concepto de superficie de costos, los SIG comúnmente también ofrecen análisis de rutas de costos mínimos, esto es otro importante operador de distancia. Como su nombre lo indica el interés es el de valorar la ruta de costo mínimo entre 2 localidades.

Sin importar como la superficie de costos fue calculada, por distancias lineales o por costos de distancia, se provee una herramienta para el ruteo, el módulo ALLOCATE, este módulo asigna localidades al conjunto más próximo de

características especificado. Por ejemplo, para establecer un conjunto de centros de atención de salud se desea localizar  a los residentes a sus facilidades más cercanas, donde cerca puede significar distancia lineal o distancia de costos tal como el tiempo de viaje.

8.4. OPERADORES DE CONTEXTO 

Estos operadores también se conocen como operadores de vecindad u operadores locales. Con estos operadores se crean nuevas imágenes basados en la información de un mapa existente y el contexto en el que el mapa original se encontraba. Uno de los ejemplos más simples de esto es el análisis de superficies donde se usa un modelo de elevación digital para producir una imagen de pendientes al examinar las elevaciones de las localidades y compararlas con las elevaciones de las celdas vecinas.

Por su importancia para el manejo de cuencas hidrográficas, se comenta el módulo SURFACE. Este módulo determina la pendiente al calcular la máxima pendiente alrededor de cada pixel a partir de las pendientes locales en X e Y. Sólo las celdas arriba, abajo y a los lados se consideran en este procedimiento. Las pendientes son dadas tanto en grados decimales como en porcentajes.

Es importante señalar que el valor de las unidades debe ser proporcional a las unidades de las coordenadas X,Y. El aspecto también calculado por SURFACE es la máxima dirección de la cara de la pendiente.

Otro módulo importante dentro de los operadores de contexto es FILTER, mediante el cual se modifican las celdas de la imagen mediante los valores de las celdas vecinas, generalmente se utiliza una caja de 3 x 3 pixeles que recorre la imagen efectuando las modificaciones.