4.4.2.
(MDT)
Como ya se ha visto en el capítulo anterior, básicamente existen dos tipos de MDT, estructura TIN y cuadrícula regular o estructura matricial.
El formato TIN es una estructura de datos cada vez más utilizada. Es la que se compone de un conjunto de triángulos irregulares que se construyen definiendo un plano con tres puntos cercanos no colineales que se adosan sobre el terreno formando un mosaico que puede adaptarse a la superficie con diferente grado de detalle, en función de la complejidad del relieve. Se trata de una estructura en la que el terreno queda representado por el conjunto de superficies planas que se ajustan a una estructura anterior de puntos. La estructura de triángulos están internamente organizados en función de su vecindad mediante un conjunto de información bastante complejo que hace posible un manejo relativamente ágil y eficaz frente a alternativas menos estructuradas.
La estructura matricial (rejilla, “grid”, cuadrícula regular) tiene antecedentes relativamente remotos: Chapman en 1952 propone, (Felicísimo, 1994), ya métodos de análisis topográfico basado en matrices regulares. Esta estructura es el resultado de superponer una retícula sobre el terreno y extraer la altitud media de cada celda (aunque habitualmente se utiliza un valor puntual, asociado a cada nudo de la retícula o punto medio de la celda, con lo que esencialmente se construye un modelo vectorial de puntos). La retícula puede adoptar formas variadas pero la más utilizada es una red regular de malla cuadrada con filas y columnas equiespaciadas. En esta estructura, la localización espacial de cada dato está implícitamente determinada por su situación en la matriz, una vez definidos su origen y el intervalo entre filas y columnas. Las matrices de altitudes suelen ser generadas por interpolación a partir de un modelo previo de contornos o por métodos fotogramétricos.
Existe otra estructura denominada “matrices de resolución variable” que reside en la posibilidad de solucionar el principal problema de las matrices regulares (su resolución espacial prefijada), manteniendo, en principio, sus principales ventajas: la sencillez conceptual y operacional. En este tipo de matrices, los elementos pueden ser, bien datos elementales (como en las matrices regulares), bien submatrices con un nivel de resolución diferente. La estructura final es un árbol jerárquico y dinámico de submatrices con una profundidad en principio arbitraria y cuya resolución espacial se duplica en cada nivel. Se trata de una estructura análoga a los “quadtrees” (Felicísimo, 1994).
El formato de los ficheros de modelos digitales del terreno pueden ser de dos tipos, como casi todo tipo de archivo, binario o ASCII. Dentro de los formatos binarios su estructura depende de la aplicación que lo ha generado y, por lo tanto, inaccesible si no se dispone de la estructura y secuencia de cómo se almacenaron los datos.
Las estructuras TIN se suelen guardar en ficheros con formato binario, aunque también se utiliza el ASCII como formato de intercambio. Mientras que por el contrario, el formato más
estándar para el modelo de rejilla es el ASCII, aunque también existen ficheros de estructura de rejilla almacenada en formatos binarios.
Los ficheros TIN de 3D y, sobre todo, los correspondientes a aplicaciones de la ingeniería industrial donde los ficheros de modelos digitales se guardan según un patrón denominado STL, pudiendo ser estos, de dos tipos, binario STL-B y ASCII, llamándolos STL-A.
La denominación STL, adopta la sigla del inglés ‘STereo Lithography’, muy utilizados en ingeniería industrial y en impresiones 3D y es el formato estándar para las tecnologías de fabricación aditiva. Utiliza una malla de triángulos cerrada para definir la forma de un objeto. Cuanto más pequeño son estos triángulos, mayor será la resolución del fichero final; el tamaño de los triángulos está directamente proporcionado con el peso del fichero, por lo que es aconsejable llegar a un equilibrio entre la resolución y el peso del fichero.
Dado que la información de la que se hace uso en la aplicación desarrollada para la presente tesis es la procedente del PNOA (Plan Nacional de Ortofotografía Aérea), cuyo sistema de difusión de los MDT es en formato ASCII, a continuación se desarrolla el formato de los mismos.
A los ficheros de MDT con formato ASCII, se les suele denominar, formato de archivo ASCII matriz ESRI, y la información está guardada, como es lógico secuencialmente, y su está estructurada de una de las dos maneras siguientes:
Coordenadas en el centro de la primera celda:
NCOLS: valor número de columnas de la matriz NROWS: valor número de filas de la matriz
XLLCenter X: coordenada del centro de la celda de la esquina inferior izquierda YLLCenter Y: coordenada del centro de la celda de la esquina inferior izquierda CELLSIZE valor: tamaño del paso de malla
NODATA_VALUE: valor nulo o sin dato
Coordenadas en la esquina de la primera celda:
NCOLS valor: número de columnas de la matriz NROWS valor: número de filas de la matriz
XLLCorner X: coordenada X del centro de la celda de la esquina inferior izquierda YLLCorner Y: coordenada Y del centro de la celda de la esquina inferior izquierda CELLSIZE valor: tamaño del paso de malla
NODATA_VALUE: valor nulo o sin dato
Las cotas de la malla están expresadas en metros, con un espacio en blanco entre valor y valor, y describen el terreno de norte a sur y de oeste a este.
A la información anterior se la denomina cabecera, debido a que son los primeros datos registrados en el fichero. Seguidamente están grabadas las altitudes de forma secuencial, correspondiente a cada celda de las correspondientes a la hoja de la cartografía seleccionada (MDT05, MDT25 o MDT200).
Secuencia de carga del MDT, de ficheros ASCII con formato ESRI:
0,0 0,1 0,2 0,3 0,i 0,… 0,c 1,0 1,1 1,2 1,3 1,i 1,… 1,c 2,0 2,1 2,2 2,3 2,i 2,… 2,c 3,0 3,1 3,2 3,3 3,i 3,… 3,c j,0 j,1 j,2 j,3 j,i j,… j,c …,0 …,1 …,2 …,3 …,i …,… …,c f,0 f,1 f,2 f,3 f,i f,.. f,c
Figura 80. Estructura del formato del MDT
Se ha tener en cuenta que el número de altitudes que se deberían cargar en memoria, suponiendo cargado un MDT05, ya se verá más adelante, corresponde a un paso de malla de 5 m sobre una hoja MTN 1/25000, será de 22.435.000 aproximadamente (depende de las características de la hoja), lo cual genera que la interactividad gráfica sea lenta.