Estructura de datos ráster y vectorial

Uno de los objetivos de un GIS es representar los objetos espaciales de la mejor forma posible en una pantalla de ordenador. Las bases de datos georreferenciadas forman uno de los componentes del SIG, pero existen otros que por su importancia estudiamos con más detalle.

El primero de ellos es el modelo ráster (Burrough et al., 1998), que divide el espacio a representar en un conjunto regular y finito de elementos homogéneos llamados píxeles (Picture Element), formando una retícula. Éstos se organizan en filas y columnas, de forma que a cada uno se le asigna un par de coordenadas (𝐶𝑂𝐿, 𝐹𝐼𝐿)

en el llamado sistema de coordenadas píxel (también denominado sistema de coordenadas instrumental). En este sistema de coordenadas, 𝐶𝑂𝐿 es el número de columna y 𝐹𝐼𝐿 es el número de fila, considerando el origen de coordenadas en el extremo superior izquierdo de la imagen (Figura 1.5).

Figura 1.5. Representación de la realidad mediante la estructura de datos ráster. A cada píxel se le asigna uno o varios valores numéricos, que cuantifican el valor de una determinada variable, como es

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Cada píxel es el menor elemento espacial de información. Contiene el valor digital (valor numérico resultante del proceso de cuantificación en una conversión analógico-digital) de uno o varios atributos (e.g. color, nivel de intensidad, temperatura, etc.).

A diferencia del anterior, el modelo vectorial (Burrough et al., 1998) no contiene una estructura de píxeles, sino que trata de representar la realidad mediante la combinación de formas geométricas simples (puntos, líneas y polígonos), como se puede ver en la Figura 1.6. En este caso se considera que cualquier polígono está formado por líneas que unen sus vértices (puntos), de los que guardamos también sus coordenadas (𝑥, 𝑦) en un sistema de referencia determinado. Además, a cualquiera de las formas geométricas simples pueden asignársele atributos.

La elección de una estructura u otra para almacenar la información geoespacial en un GIS depende fundamentalmente de la fuente de los datos y de las operaciones topológicas que se quieran realizar (e.g. proximidad, superposición, intersección, conectividad, etc.). Si, por ejemplo, los datos a almacenar son capturados por una cámara fotográfica (digital o no), la forma adecuada para su tratamiento es el formato o estructura de datos ráster. Por otro lado, si se tienen que almacenar observaciones de campo capturadas con una estación total, la forma adecuada para el tratamiento de los datos es el formato o estructura de datos vectorial.

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Figura 1.6. Representación de la realidad mediante la estructura de datos vectorial. El bosque está materializado por puntos, los ríos por líneas y el lago por un polígono.

Los formatos de ficheros ráster más extendidos en los GIS son:

- BMP (ficheros con extensión .bmp), acrónimo del inglés BitMaP. Son imágenes de mapa de bits de Windows® que generalmente se utilizan para almacenar imágenes sin comprimir. Para estar georreferenciado debe llevar un archivo adicional con extensión .bpw.

- BSB (ficheros con extensión .bsb). Formato ráster comprimido sin pérdida de información, utilizado en la distribución de cartas náuticas digitales por MapTech y NOAA (The National Oceanic and Atmospheric Administration). - ECW (ficheros con extensión .ecw), acrónimo del inglés Enhanced Compression Wavelet. Formato ráster comprimido con pérdida de información utilizado por ER Mapper (paquete de software propiedad de la compañía HEXAGON GEOSPATIAL®, que proporciona herramientas de análisis avanzado de imágenes. HEXAGON GEOSPATIAL® también es

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propietaria del software ERDAS IMAGE, aplicación informática de uso extendido para el procesamiento de imágenes ráster en teledetección) (ERDAS, 2014).

- GIF (ficheros con extensión .gif), acrónimo del inglés Graphics Interchange Format. Es un formato de mapa de bits utilizado para imágenes pequeñas con compresión y sin pérdida de información, que para estar georreferenciada necesita un archivo adicional con extensión .gfw. - IMG (ficheros con extensión .img). Se trata del formato usado por el

programa ERDAS IMAGE, que es de uso extendido para trabajar con imágenes multiespectrales1_.

- JPG (ficheros con extensión .jpg, .jpeg, .jpe), acrónimo del inglés Joint Photographic Experts Group. Formato ráster comprimido o no, con pérdida o no de información. Si está georreferenciado debe llevar un fichero adicional de extensión .jgw.

- JPEG 2000 (ficheros con extensión .jp2, .j2c, .j2k, .jpx). Evolución del formato JPG creado para trabajar con imágenes más grandes sin pérdida apreciable de calidad.

- PNG, acrónimo del inglés Portable Network Graphics. Se trata de un formato ráster con compresión y sin pérdida de información que permite manejar imágenes de 16 bits.

- TIFF (ficheros con extensión .tif, .tiff, .tff), acrónimo del inglés Tagged Image File. Es el formato ráster más usado en aplicaciones GIS, ya que permite trabajar con grandes imágenes con múltiples atributos y además permite almacenamiento con y sin compresión. Existe una variante que es GeoTiff, que lleva la información de la georreferenciación en el propio fichero. En caso de usar un fichero externo para georreferencación, éste debe tener la extensión .tfw.

1_{Las imágenes multiespectrales presentan varias capas de información para distintas bandas del espectro electromagnético y}

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Y entre los formatos de ficheros vectoriales más extendidos en los GIS tenemos:

- DGN (ficheros con extensión .dgn), acrónimo del inglés DesiGN. Formato vectorial creado por la compañía Bentley Systems que distribuye el software de dibujo asistido por ordenador MICROSTATION®. Los ficheros de este tipo anteriores al año 2000 están basados en el estándar ISFF (Intergraph Standard File Formats) y los posteriores a este año se basan en una estructura nueva que se aleja de este estándar (Leavy, 1996). - DWG (ficheros con extensión .dwg), acrónimo del inglés DraWinG. Se trata

del formato vectorial nativo del software AUTOCAD® perteneciente a la compañía Autodesk. El principal inconveniente de estos ficheros es que las diferentes versiones existentes no son compatibles entre sí aunque su elevado uso lo ha convertido en un estándar (ODA, 2013).

- DXF (ficheros con extensión .dxf), acrónimo del inglés Drawing Exchange Format. Es un formato vectorial usado por el software AUTOCAD® para el intercambio de información con otros programas de dibujo.

- SHP (ficheros con extensión .shp, .shx, .dbf), acrónimo del inglés SHaPefile. Es un formato creado por la compañía ESRI® (Enviromental Systems Research Institute) propietaria del software ArcGIS® de uso mundialmente extendido. El fichero con extensión .shp almacena los elementos geométricos, el fichero con extensión .shx almacena el índice de los elementos geométricos y por último, el fichero con extensión .dbf almacena la información con los atributos de los elementos geométricos (ESRI, 1998).

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