Unidad II Parte B2
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El documento aborda el análisis de datos espaciales incluyendo geoprocesamiento, ingreso de datos y herramientas de análisis espacial. Se discuten operaciones comunes como combinación, unión, intersección y sustracción de elementos, así como introducción a técnicas de geoestadística y sus aplicaciones. Se presentan ejercicios prácticos en ArcGIS para aplicar los conceptos teóricos y realizar análisis espaciales efectivos.
Unidad II Parte B2
- 1. Módulo 2: Análisis de Datos Espaciales - Parte B Prof. RICARDO CUBEROS MEJIA ricardocuberos@gmail.com FACULTAD DE UNIVERSIDAD ARQUITECTURA INSTITUTO DE DEL ZULIA Y DISEÑO INVESTIGACIONES RICARDO CUBEROS MEJÍA – Noviembre 2011 Diplomado Básico T.I.G. Módulo II Parte B
- 2. Objetivos de la parte B del Módulo II Introducción al Geoprocesamiento Ingreso de datos espaciales (vector – raster) Introducción a las imágenes digitales Georeferenciación y rectificación Herramientas de Análisis Espacial Operaciones entre elementos Operaciones entre temas Geoestadística Operaciones estadísticas Interpolación y simulación RICARDO CUBEROS MEJÍA – Noviembre 2011 Diplomado Básico T.I.G. Módulo II Parte B 1-2
- 3. Herramientas de Análisis Espacial RICARDO CUBEROS MEJÍA – Noviembre 2011 Diplomado Básico T.I.G. Módulo II Parte B
- 4. Geoprocesamiento y Análisis Espacial Diferentes interpretaciones del término: Como conjunto de tecnologías orientadas a la recopilación y tratamiento de informaciones espaciales con un objetivo determinado (más amplio que un SIG) La forma de crear nuevos datos espaciales a partir de datos existentes. En la mayoría de los casos, implica la alteración de las propiedades geométricas de los elementos que conforman un conjunto de datos al tiempo que se definen algunas de sus propiedades de atributos RICARDO CUBEROS MEJÍA – Noviembre 2011 Diplomado Básico T.I.G. Módulo II Parte B 1-4
- 5. Procedimientos de Geoprocesamiento Herramientas básicas Herramientas avanzadas Extracción espacial Condicionalidad (recortar, segmentar) Densidad Superposición espacial Generalización (intersectar, unir) Álgebra de mapas Proximidad (área de afectación, cercanía) Vecindad Estadística espacial Análisis multivariable (frecuencia, síntesis) Reclasificación Análisis Zonal Hidrología Radiación solar RICARDO CUBEROS MEJÍA – Noviembre 2011 Diplomado Básico T.I.G. Módulo II Parte B 1-5
- 6. Operaciones comunes de Geoprocesamiento Operaciones entre elementos de un mismo tema Combinación de elementos Unión de elementos Sustracción de elementos Intersección de elementos Integración de elementos Áreas de afectación de elementos Operaciones entre temas Recorte de un tema basado en otro Intersección de dos temas Unión de dos temas Integración de temas Asignación de datos se acuerdo a ubicación RICARDO CUBEROS MEJÍA – Noviembre 2011 Diplomado Básico T.I.G. Módulo II Parte B 1-6
- 7. Combinación de elementos Combina polígonos seleccionados en un elemento integrado Si los polígonos tienen un borde común, éste es removido para crear un polígono continuo Si los polígonos se superponen, el área de solape es removida en el polígono resultante, generando un hueco Si los polígonos no se tocan, se crea un único elemento con varias partes. RICARDO CUBEROS MEJÍA – Noviembre 2011 Diplomado Básico T.I.G. Módulo II Parte B 1-7
- 8. Unión de elementos Une líneas o polígonos seleccionados en un elemento integrado Si dos líneas se encuentran exactamente en el mismo punto, constituirán una línea continua. Si se superponen, el segmento común no es removido. Si no coinciden, se crea un elemento con dos partes. Si los polígonos tienen un borde común, éste es removido para crear un polígono continuo. Si los polígonos se superponen, el área de solape es también se integra al polígono resultante. Si los polígonos no se tocan, se crea un único elemento con varias partes. RICARDO CUBEROS MEJÍA – Noviembre 2011 Diplomado Básico T.I.G. Módulo II Parte B 1-8
- 9. Sustracción de elementos Le sustrae a un polígono el área superpuesta por otro. El elemento “de encima” le sustrae al elemento “de abajo”, la porción superpuesta entre ambos. La porción del elemento “de abajo” que está superpuesta es removida y el elemento “de arriba” permanece sin cambios. RICARDO CUBEROS MEJÍA – Noviembre 2011 Diplomado Básico T.I.G. Módulo II Parte B 1-9
- 10. Intersección de elementos Crea un nuevo polígono a partir del área compartida por dos polígonos superpuestos. En todas las operaciones anteriores en las que se simplifica el número de polígonos (combinación, unión, intersección), el elemento resultante genera un nuevo registro con celdas vacías (no ocurre en la sustracción) RICARDO CUBEROS MEJÍA – Noviembre 2011 Diplomado Básico T.I.G. Módulo II Parte B 1-10
- 11. Integración de elementos Une distintos elementos considerando valores comunes de un atributo determinado. Aplica a líneas y polígonos. Asigna como atributo el valor común y las síntesis estadísticas que se decida agregar RICARDO CUBEROS MEJÍA – Noviembre 2011 Diplomado Básico T.I.G. Módulo II Parte B 1-11
- 12. Áreas de afectación de elementos Crea polígonos (buffers) considerando el área de influencia de líneas o polígonos de acuerdo a una distancia determinada. Puede aplicar una distancia dada o el valor de un atributo, en uno o varias zonas concéntricas, disolviendo o no los polígonos resultantes Distancia de influencia RICARDO CUBEROS MEJÍA – Noviembre 2011 Diplomado Básico T.I.G. Módulo II Parte B 1-12
- 13. Operaciones comunes de Geoprocesamiento Operaciones entre elementos de un mismo tema Combinación de elementos Unión de elementos Sustracción de elementos Intersección de elementos Integración de elementos Áreas de afectación de elementos Operaciones entre temas Recorte de un tema basado en otro Intersección de dos temas Unión de dos temas Integración de temas Asignación de datos se acuerdo a ubicación RICARDO CUBEROS MEJÍA – Noviembre 2011 Diplomado Básico T.I.G. Módulo II Parte B 1-13
- 14. Recorte de un tema considerando otro (Clip) Este proceso crea un nuevo tema recortando un tema de punto, de línea o de polígono, empleando como un “cortador de galletas” un tema de polígonos (o polígonos seleccionados dentro de ese tema) El tema generado sólo contendrá datos del tema que usted está cortando. El tema usado como un cortador de galleta sólo sirve para definir los bordes del recorte. RICARDO CUBEROS MEJÍA – Noviembre 2011 Diplomado Básico T.I.G. Módulo II Parte B 1-14
- 15. Intersección entre dos temas (Intersect) Similar a recortar un tema, excepto que preserva sólo aquellos elementos que están dentro de la extensión espacial como un ambos temas. Los elementos del tema de entrada (líneas o polígonos) son interceptados o recortados por el tema interceptor. El nuevo tema es del mismo tipo del tema de entrada y contiene los datos de atributos del temade entrada y del interceptor. RICARDO CUBEROS MEJÍA – Noviembre 2011 Diplomado Básico T.I.G. Módulo II Parte B 1-15
- 16. Unión de dos temas Crea un nuevo tema combinando dos temas de polígonos. El nuevo tema tiene elementos y atributos de ambos temas, incluyendo su intersección. La unión se diferencia de la intersección sólo por el hecho que todos los elementos de ambos temas son incluidos en el tema resultante incluyendo aquellos elementos que no están superpuestos (en cuyo caso, algunos datos tendrán celdas vacías) RICARDO CUBEROS MEJÍA – Noviembre 2011 Diplomado Básico T.I.G. Módulo II Parte B 1-16
- 17. Integrar múltiples temas (Merge) Similar a la unión, crea un nuevo tema combinando varios temas similares cuyos elementos tienen diferente ubicación. Une un mosaico de varios temas cuyos elementos poseen el mismo tipo de geometría Al integrar temas, se selecciona uno de los temas originales para definir la estructura de la tabla de atributos del nuevo tema. Si los otros temas poseen atributos cuyos campos no están en la tabla del tema seleccionado, éstos no aparecerán en el nuevo tema. Si los otros temas no tienen los mismos campos que el tema que usted ha especificado, se agregarán celdas vacías a la tabla de tributos del nuevo tema. RICARDO CUBEROS MEJÍA – Noviembre 2011 Diplomado Básico T.I.G. Módulo II Parte B 1-17
- 18. Asignar datos de acuerdo a ubicaciones Emplea una relación espacial para adicionar datos de un tema a otro tema. Considera criterios de localización para asignar datos: TEMAS punto línea Polígono punto más cerca más cerca Inscrito línea más cerca parte de inscrito polígono No aplica No aplica Inscrito RICARDO CUBEROS MEJÍA – Noviembre 2011 Diplomado Básico T.I.G. Módulo II Parte B 1-18
- 19. Ejercicio 4. Cambios a un tema Preparación de un plano integrado de polígonos y otro de líneas Ejercicio a realizarse en ArcGIS 10 Duración: 30 minutos Barrios Vías principales RICARDO CUBEROS MEJÍA – Noviembre 2011 Diplomado Básico T.I.G. Módulo II Parte B 1-19
- 20. Ejercicio 5. Operaciones entre temas Relacionar temas Ejercicio a realizarse en ArcGIS 10 Duración: 30 minutos Barrios Vías principales RICARDO CUBEROS MEJÍA – Noviembre 2011 Diplomado Básico T.I.G. Módulo II Parte B 1-20
- 21. Pasos Recortar vulnerabilidad según parroquias Calcular áreas protección cursos de agua a 80 mts Integrar Parroquias con vulnerabilidad Interceptar buffers de cursos con vialidad Asignar buffer ríos a barrios RICARDO CUBEROS MEJÍA – Noviembre 2011 Diplomado Básico T.I.G. Módulo II Parte B 1-21
- 22. Geoestadística RICARDO CUBEROS MEJÍA – Noviembre 2011 Diplomado Básico T.I.G. Módulo II Parte B
- 23. ¿Qué es la Geoestadística? Es el estudio de las variables numéricas distribuidas en el espacio. A partir de un conjunto de datos puntuales y representativos dentro de un área de estudio, se aplican procedimientos geoestadísticos de estimación y/o simulación que permiten la descripción o caracterización de las variables con dos fines diferentes: proporcionar valores estimados en localizaciones de interés y generar valores que en conjunto presenten iguales características de dispersión que los datos originales. RICARDO CUBEROS MEJÍA – Noviembre 2011 Diplomado Básico T.I.G. Módulo II Parte B 1-23
- 24. Principios de Geoestadística Los fenómenos distribuidos en el espacio presentan un carácter mixto, un comportamiento caótico o aleatorio a escala local, pero a la vez estructural a gran escala La geoestadística pretende determinar la función de correlación espacial de los datos con el fin de predecir valores intermedios Interpolación Extrapolación RICARDO CUBEROS MEJÍA – Noviembre 2011 Diplomado Básico T.I.G. Módulo II Parte B 1-24
- 25. Algunos modelos de interpolación IDW (Inverse Distance Weighting): interpolación ponderando cada valor por el inverso de la distancia al punto a interpolar. El valor interpolado es una media ponderada de los valores observados donde los ponderadores son los inversos de las distancias. Spline: interpolación que trabaja con la “mínima curvatura de datos”, manteniendo los valores, ya sea en forma suavizada o tensionada Kriging: utiliza alguna función (por ejemplo la normal) para modelar la correlación espacial de los datos (variograma) y a partir de la función estimada, es decir de la correlación espacial, calcula los ponderadores a utilizar. También usa la distancia, pues supone que la correlación es función de la distancia. RICARDO CUBEROS MEJÍA – Noviembre 2011 Diplomado Básico T.I.G. Módulo II Parte B 1-25
- 26. Características del IDW Asume que valores desconocidos son influidos más intensamente por la cercanía a un valor conocido: la influencia disminuye con la distancia No posee métodos para comprobar la calidad de la predicción, por lo cual la validación sólo puede hacerse por la obtención de datos veraces adicionales Es muy sensible a los valores disímiles, por lo cual puede generar patrones aislados puntuales. RICARDO CUBEROS MEJÍA – Noviembre 2011 Diplomado Básico T.I.G. Módulo II Parte B 1-26
- 27. Funcionamiento del IDW Responde al valor de un campo de interpolación Se puede establecer una relación entre el peso y la distancia (power): a medida que aumenta, hay decrecimiento de la influencia con la distancia. Se puede establecer un radio de puntos vecinos para analizar la interpolación, y barreras para limitar la extensión de la interpolación Usualmente es apropiado para variables con cambios abruptos en sus valores. RICARDO CUBEROS MEJÍA – Noviembre 2011 Diplomado Básico T.I.G. Módulo II Parte B 1-27
- 28. Características del Spline A partir de los datos conocidos se genera una matriz de valores que, al ser representada como una superficie, posee el mínimo cambio posible de pendiente entre puntos, con la mínima curvatura posible. Cada sector interpolado emplea pocos puntos para la estimación, por lo que se puede modificar algunos puntos sin tener que recomputar toda la interpolación Responde a un modo regularizado (suavizado) y a uno de tensión (cambios abruptos de puntos) RICARDO CUBEROS MEJÍA – Noviembre 2011 Diplomado Básico T.I.G. Módulo II Parte B 1-28
- 29. Funcionamiento del Spline Requiere pocos puntos, a diferencia del IDW Produce una patrón sencillo de interpolación Los resultados son sensibles a ubicaciones con valores disímiles No calcula el error, al igual que IDW Los resultados pueden generar superficies muy suavizados Usualmente es apropiado para variables con cambios suaves en sus valores. RICARDO CUBEROS MEJÍA – Noviembre 2011 Diplomado Básico T.I.G. Módulo II Parte B 1-29
- 30. Características del Kriging Similar al IDW, la influencia disminuye con la distancia. Sin embargo, emplea un algoritmo más sofisticado que utiliza un semivariograma de los datos calculados para validar la predicción. Combina un método geoestadístico con uno probabilístico (no es determinístico). Calcula la probabilidad asociada a cada predicción. Asume que las variaciones espaciales de un dato responde a una parte determinística, una parte coprrelacional y una parte casuística. RICARDO CUBEROS MEJÍA – Noviembre 2011 Diplomado Básico T.I.G. Módulo II Parte B 1-30
- 31. Funcionamiento del Kriging Produce cuatro tipos de mapas Mapa de Predicción: valores predecidos Mapa de Probabilidad Mapa de Predicción de Errores Mapas de Cuantiles Emplea ecuaciones con ponderaciones determinadas por semivariogramas Usualmente es apropiado para obtener interpolaciones con cálculo de validación. RICARDO CUBEROS MEJÍA – Noviembre 2011 Diplomado Básico T.I.G. Módulo II Parte B 1-31
- 32. Ejemplo de IDW Aplicando un power de 2, produce una resultado más suave que el Spline RICARDO CUBEROS MEJÍA – Noviembre 2011 Diplomado Básico T.I.G. Módulo II Parte B 1-32
- 33. Ejemplo de Spline Se ajusta a la curvas del terreno, ya que se genera por una simple ecuación polinomial a través de los puntos. RICARDO CUBEROS MEJÍA – Noviembre 2011 Diplomado Básico T.I.G. Módulo II Parte B 1-33
- 34. Ejemplo de Kriging Modelo intermedio a los anteriores, ya que se ajusta a los puntos pero se pondera a partir de probabilidades RICARDO CUBEROS MEJÍA – Noviembre 2011 Diplomado Básico T.I.G. Módulo II Parte B 1-34
- 35. Ejercicio 6. Interpolación de valores Empleo de cotas para construir un modelo digital de elevaciones de terreno y curvas de nivel, probando diferentes modelos de interpolación Ejercicio en ArcGIS 10 Duración: 60 minutos Cota.shp Norte.jpg RICARDO CUBEROS MEJÍA – Noviembre 2011 Diplomado Básico T.I.G. Módulo II Parte B 1-35
- 36. Módulo 2: Análisis de Datos Espaciales - Parte B1 Prof. RICARDO CUBEROS MEJIA ricardocuberos@gmail.com FACULTAD DE UNIVERSIDAD ARQUITECTURA INSTITUTO DE DEL ZULIA Y DISEÑO INVESTIGACIONES RICARDO CUBEROS MEJÍA – Noviembre 2011 Diplomado Básico T.I.G. Módulo II Parte B