Relationships between frameworks and process improvement approaches

Sólo con las geometrías no se puede crear un SIG, para ello se hace necesario ubicarlas en el espacio. Las expresiones de relaciones espaciales entre las figuras, y las mediciones de distancia, dependen del conocimiento de una caracterización de las ubicaciones o posiciones. Los sistemas de coordenadas están diseñados para proporcionar una representación sistemática de referencias a posiciones.

Para los anteriores procesamientos de la información geográfica se requiere de una descripción de la ubicación o posición. La ubicación puede ser especificada a través de una descripción espacial o coordenadas (X: 711124, Y: 740705). Las coordenadas son parte de un sistema de coordenadas: este puede ser un sistema local con un origen arbitrario, o uno relacionado a un modelo matemático de la Tierra. Para representar la Tierra en un plano primeramente hay que proyectar la superficie terrestre sobre la superficie del elipsoide terrestre o esfera terrestre, lo cual se realiza en los procesos geodésicos y levantamientos topográficos; y posteriormente la representación de la superficie del elipsoide sobre un plano, a través de una proyección cartográfica.

Una proyección cartográfica es un método de representación, determinado matemáticamente, de la superficie del elipsoide o esfera terrestre sobre el plano (ver figura III.8), estableciendo una dependencia analítica entre las coordenadas

POLYGON (-169.6092, 232.7062, -252.9667, 25.4703, 15.6295, 34.7322,

202.0260, 65.9913, 158.0318, 210.7091, 298.1186, 231.5484, 302.7496, 37.0477, 210.1302, -82.1997, 328.2199, -106.5123, 382.6338, 109.9855, 360.6367, 290.5933, -169.6092, 232.7062)

geográficas (Latitud, Longitud) de los puntos del elipsoide terrestre y las coordenadas rectangulares (X, Y) de los mismos puntos en el plano.

Un Sistema de Referencia Espacial tiene un grupo de elementos que son necesarios para su creación ellos son: Elipsoide, Datum Geodésico y las Proyecciones Cartográficas

Elipsoide

La tierra tiene una superficie compleja. Si se eliminara la topografía de la tierra la superficie sería más sencilla. La superficie de gravedad (geoide) que constituye una aproximación al nivel del mar es tomado por los geodestas como la forma de la tierra. Pero incluso cuando despojamos a la tierra de toda su topografía, su composición interior da lugar a anomalías de gravedad locales que causan que el geoide sea irregular. Debido a estas irregularidades el geoide es una superficie difícil para describir o relacionar situaciones.

Los geodestas por consiguiente emplean el modelo de la tierra que usa una figura matemática relativamente simple que se aproxime el geoide. Los navegantes clásicos asumieron que la tierra era esférica, ahora se conoce que un elipsoide achatado (o esferoide) es una mejor aproximación a la forma de la tierra (ver figura III.9).

X

Y Figura # III.8: Proyección de los puntos geográficos en el plano.

Se han elaborado muchas definiciones del elipsoide de mejor ajuste. Varios cientos de elipsoides se han definido para propósitos científicos y aproximadamente 30 de ellos está en uso hoy para la cartografía, incluyen Clarke 1866, Internacional 1924 y el Geodetic Reference Spheroide de 1980 (GRS80).

Datum Geodésico

La definición de un elipsoide no es suficiente para que el valor de la coordenada que describe un punto en la tierra sea único. También es necesario definir la relación espacial (posición y orientación) entre el elipsoide escogido y el geoide. Esto se logra a través de la definición de un datum geodésico (ver figura III.10). En geodesia moderna es usual definir la posición y orientación del elipsoide relativo al centro de la tierra. Clásicamente, se escoge un elipsoide y se ajusta a un área particular de interés, por ejemplo un país, ya sea a un solo punto o al mejor ajuste entre varios puntos en la superficie de la tierra. Estos elipsoides no necesariamente coinciden en otras partes de la tierra.

Proyecciones Cartográficas

La cuadrícula de coordenadas geográficas sobre el elipsoide no es una superficie conveniente para la manipulación espacial. Mucho más simple es un plano. Una proyección del mapa convierte las coordenadas elipsoidales 2D (latitud / longitud) en un plano o coordenadas proyectadas (norte / este). Las coordenadas proyectadas resultantes siguen siendo geolocalizadas. Sin embargo, son dependientes del sistema de coordenadas geográficas fuente. "Norte" y "este" son los términos que describen la dirección de los ejes de un sistema de coordenadas proyectado. A los ejes se les puede dar nombres alternativos y/o un orden definido por el usuario. El elipsoide no se puede transformar a un plano sin distorsión. Los cartógrafos matemáticos han estudiado las distorsiones y producido tipos de proyección (fórmulas de conversión) donde se controlan las distorsiones. Los métodos de proyección de uso común tienen nombres como "Albers Iqual Area" (que controla la distorsión de área), "Lambert Conformal" (que controla la distorsión angular), etc. Muchos de estos métodos fueron desarrollados primero para la esfera y luego se adaptó para el elipsoide. Las complejidades de la adaptación elipsoidal han llevado

Figura # III.10: Ajuste de coordenadas a partir de un datum geográfico.

a varias soluciones. Algunas de estas sólo difieren muy ligeramente en su resultado y para los propósitos prácticos dentro del procesamiento de la información geográfica se consideran idénticas. Por ejemplo, las formas elipsoidales "Gauss-Kruger" y "Gauss-Boaga" del método "Transverse Mercator" son idénticas para todos los propósitos prácticos.

Otros, a veces desgraciadamente con el mismo nombre, pueden producir diferencias que son de una magnitud inaceptable. Por ejemplo las fórmulas elipsoidales para el método "Oblique Stereographic" comúnmente usado en EE.UU. no son iguales a las empleadas en Europa. La conversión de coordenadas sin errores requiere que el método de la proyección, sus parámetros, y estos valores estén claramente definidos y sean compatibles.

La conversión matemática de coordenadas elipsoidales al plano requiere las dimensiones del elipsoide y los valores para un conjunto de parámetros específicos al tipo de proyección. Los parámetros del datum geodésico no son parte necesaria de la manipulación matemática, pero si las coordenadas geográficas de entrada no se relacionan a un datum geodésico, entonces las coordenadas planas resultantes serán ambiguas. La ambigüedad puede no ser significativa si el procesamiento geográfico requiere una exactitud de no menos de 1 km (mapas a escalas más pequeñas que 1:1 000 000), pero para análisis detallados se requerirán coordenadas geolocalizadas.

Los Sistemas de Referencia Espacial constituyen una implementación del modelo conceptual definido en las especificaciones 98-102 "Spatial Reference Systems" del Consorcio OpenGIS, en una biblioteca de enlace dinámico denominada VAGOsrs.dll mediante la cual se pueden instanciar los objetos COM para el manejo de los Sistemas de Referencia Espacial.

Interfaces

Las interfaces definidas por “OpenGIS Simple Feature Specification por OLE/COM” para el manejo de los Sistemas de Referencias Espaciales son las siguientes:

ISRAuthorityFactory, ISRSystemFactory, IGeodeticSRSystem, IGeographicCS, IGeographicTransform, IHorizontalDatum, IUnit, ILinearUnit, IParameter, IParameters, IPrimeMeridian, IProjectedCS, IProjection, ISRInfo, ISRSystem, IAngularUnit, IEllipsoid.

Utilizando estas interfaces el usuario de la biblioteca de enlace dinámico podrá crear o modificar un Sistema de Referencia Espacial o simplemente utilizarlo para proyectar las geometrías de su SIG en las coordenadas terrestres. Estas interfaces están mejor documentadas en el anexo C de este documento.

Esta biblioteca está diseñada para trabajar con los sistemas de referencia espacial en formato Well Know Text (WKT). El Formato WKT de los Sistemas de Referencia Espacial constituye una representación textual estándar para la información de dichos sistemas. Sus definiciones están basadas en el modelo de datos del Sistema de Coordenadas EPSG (European Petroleum Survey Group).

La definición del formato WKT de los Sistemas de Referencia Espacial es:

Un Sistema de Coordenadas se identifica con la palabra PROJCS si los datos están en Coordenadas Proyectadas, se utiliza la palabra GEOGCS para coordenadas geográficas o GEOCCS en el caso de coordenadas egocéntricas

A la palabra PROJCS le sigue el nombre, el sistema de coordenadas geográficas, la proyección del mapa, uno o más parámetros y la unidad de medida lineal.

<coordinate system> = <projected cs> | <geographic cs> | <geocentric cs>

<projected cs> = PROJCS["<name>", <geographic cs>, <projection>, {<parameter>,}* <linear unit>]

<projection> = PROJECTION["<name>"]

<parameter> = PARAMETER["<name>", <value>] <value> = <number>

Ejemplo que define uno de los sistemas de coordenadas existentes en nuestro país: