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Sistemas de Gestión de Bases de datosSIG y bases de datos relacionales: El modelo Geo-relacional

GeodatabasesGeoprocesamiento con PostGIS

Sistemas de Información Geográfica

Tema 4. Geoprocesamiento en formato vectorial.

Tema 4. Geoprocesamiento en formato vectorial. Sistemas de Información Geográfica

Características de un SGBDModelos de bases de datosIntroducción a SQL

Sistemas de Gestión de Bases de datos

Una Base de datos es una colección de datosinterrelacionados almacenados de forma coherente.Un SGBD consiste en un conjunto de programas paraacceder a una base de datosA lo largo del desarrollo de los SIG se observa unaimportancia cada vez mayor del uso de SGBD para lagestión de datos temáticos (modelo Geo-relacional)Hoy en día se están empezando a utilizar además para elalmacenamiento de la información geométrica de lasentidades espaciales (Geodatabases)

Características fundamentales de un SGBD

El método de almacenamiento y el programa que gestiona losdatos (servidor) son independientes del programa desde el quese lanzan las consultas (cliente)

El ojetivo fundamental es permitir consultas complejas, cuyaresolución está optimizada, expresadas mediante un lenguajeformal (SQL).

El almacenamiento de los datos se hace de forma eficienteaunque oculta para el usuario y normalmente tiene poco quever con la estructura con la que los datos se presentan alusuario.

Se garantiza el acceso concurrente de múltiples usuarios sinproblemas de seguridad o integridad.

Incluye herramientas propias de copia de seguridad yrecuperación de datos

Esquema de un SGBD

Modelos de bases de datos

Bases de datos relacionalesLenguaje SQLModelo Geo-relacional

Bases de datos orientadas a objetos (modelo OO)Bases de datos objeto-relacionales (modelo OR)

Bases de datos relacionales

Cada tabla almacena entidades de una misma claseEl número de columnas debe ser el mismo para todos losregistros de una tabla.Cada columna tiene un único tipo de dato (tiposatómicos), estos pueden ser:

Números enterosNúmeros realesCadena de caracteres de longitud variableFechas

Cada tabla almacena entidades de una misma claseEl número de columnas debe ser el mismo para todos losregistros de una tabla.Cada columna tiene un único tipo de dato (tiposatómicos), estos pueden ser:

Números enterosNúmeros realesCadena de caracteres de longitud variableFechas

Las tablas comparten algún campo entre ellas, quepermite establecer relaciones entre las tablas.Claves primarias y claves foránea

urbanosColumna Tipocat integernombre character varying(50)municipio integerpoblacion integer

municipiosColumna Tipoident integernombre character varying(25)cod_comarc integercomarca character varying(28)poblacion integerrenta95 integerrenta00 integersecano integerregadio integerparcelas integerpresupuesto_per_capita integer

Es posible crear múltiples vistas simplesEn la definición de las tablas es posible introducirrestriccionesPueden introducirse índices sobre las columnas

Proyección:SELECT ident, nombre, poblacionFROM municipios

Selección:SELECT *FROM municipiosWHERE poblacion>20000;

Lo habitual será hacer unacombinación de ambas:SELECT cat, nombre, poblacionFROM municipiosWHERE poblacion>20000;

SQL: Ordenar registros

Ordenar registrosSELECT id,nombre,poblacionFROM municipiosORDER BY poblacion;

Ordenar registros por mas de un campo:SELECT nombre,comarca,poblacionFROM municipiosORDER BY cod_comarc,poblacion;

Obtener registros únicos:SELECT DISTINCT cod_comarc,comarcaFROM municipios;

SQL: Agrupar y limitar registros

Agrupar registros:SELECT comarca, AVG(poblacion) AS pobFROM municipios2GROUP BY comarca;

Limitar el número de registros:SELECT nombre,poblacionFROM municipios2ORDER BY poblacion DESCLIMIT 5;

SQL: Agrupar y limitar registros

Agrupar registros:SELECT comarca, AVG(poblacion) AS pobFROM municipios2GROUP BY comarca;

Limitar el número de registros:SELECT nombre,poblacionFROM municipios2ORDER BY poblacion DESCLIMIT 5;

SQL: Operación JOIN

Join:SELECT m.nombre,u.nombreFROM municipios2 m, urbanos uWHERE m.ident=u.municipioORDER BY m.nombre,u.nombre

SelecciónReclasificaciónCreación de capas con una capa de entradaCreación de capas con dos capas de entrada

Modelo Geo-relacional

Selección temática

Permite seleccionar objetos procedentes de una capavectorial y crear una nueva capa que contiene sólo losobjetos seleccionados.La selección se realiza en función de los identificadores delos objetos o de los valores almacenados en la tabla deatributosLos objetos conservan su identificador y por tanto se copiala tabla de atributos de la capa de entrada

v.extract municipios type=area output=extrac list=1-12

CREATE TABLE extrac ASSELECT *FROM municipiosWHERE cat<=12;

sas kaka

v.extract municipios type=area output=extrac where="cod_comarc=5"

CREATE TABLE extrac ASSELECT *FROM municipiosWHERE cod_comarc=5;

sas kaka

v.extract -d municipios type=area output=extrac where="cod_comarc=5"

CREATE TABLE extrac ASSELECT *FROM municipiosWHERE cod_comarc=5;

sas kaka

Selección espacial

Permite seleccionar objetos de un mapa vectorial a partir delos objetos presentes en otro.

Selección espacial

v.select ainput=municipios binput=marco output=seleccion

Selección espacial

v.extract municipios output=temp where="ident=31"

v.select ainput=observatorios binput=temp output=clima_31

Reclasificación

La reclasificación permite crear una nueva capa vectorialpartiendo de la reclasificación de otra anterior.Las propiedades geométricas de la capa resultantepermanecen inalteradas y los identificadores se modificanen función de los resultados de consultas SQL a la tablade atributos.Un siguiente paso podría ser la fusión de polígonosadyacentes con igual identificador eliminando los límitesentre ellos.

Reclasificación

v.reclass municipios output=temp column=cod_comarc

v.dissolve temp output=comarcas

Creación de una capa a partir de otra

Buffer (área de influencia),permite establecer áreas deinfluencia alrededor dedeterminados objetos(puntos, lineas o polígonos)

v.buffer input=vertices50 output=buffer type=point buffer=1000

Conjunto convexo, generael polígono convexo de menorárea que envuelve todos losobjetos de la capa deentrada.

v.hull input=vertices50 output=hull

Triangulación de Delaunay,genera una Red Irregular deTriángulos cuyos vértices sesitúan en los puntos de lacapa de entrada que debe serde puntos

v.delaunay input=vertices50 output=delaunay

Polígonos de Thiessen,genera una capa depolígonos centrados en lospuntos de la capa de entrada.Todo punto del interior de unpolígono esté más cerca delpunto que ha quedado dentroque de cualquier otro punto

v.voronoi input=vertices50 output=voronoi

Creación de una capa a partir de 2 anteriores

Municipios Hidrogeología

Intersección, aplicado a dos capas de polígonos, devuelve toda intersecciónde un polígono de la capa A y un polígono de la capa B. Equivale al operadorlógico AND.v.overlay ainput=hidrogeologia binput=municipios output=intersec

operator=and

Intersección, aplicado a dos capas de polígonos, devuelve toda intersecciónde un polígono de la capa A y un polígono de la capa B. Equivale al operadorlógico AND.v.overlay ainput=hidrogeologia binput=municipios output=intersec

operator=and

Unión, genera una nueva capa en la que cada polígono es la unión de variospolígonos que se superponen en las dos capas de entrada. Equivale aloperador lógico OR.v.overlay ainput=hidrogeologia binput=municipios output=union

operator=or

Unión, genera una nueva capa en la que cada polígono es la unión de variospolígonos que se superponen en las dos capas de entrada. Equivale aloperador lógico OR.v.overlay ainput=hidrogeologia binput=municipios output=union

operator=or

Diferencia, devuelve la parte de la primera geometría que no formaintersección con la segunda geometría. Equivale a la operación lógica NOT.v.overlay ainput=hidrogeologia binput=municipios output=diferencia

operator=not

Diferencia, devuelve la parte de la primera geometría que no formaintersección con la segunda geometría. Equivale a la operación lógica NOT.v.overlay ainput=hidrogeologia binput=municipios output=diferencia

operator=not

Diferencia simétrica, devuelve la diferencia simétrica (el equivalente espacialde la operación lógica XOR) de dos geometrías.v.overlay ainput=hidrogeologia binput=municipios output=simdif

operator=xor

Diferencia simétrica, devuelve la diferencia simétrica (el equivalente espacialde la operación lógica XOR) de dos geometrías.v.overlay ainput=hidrogeologia binput=municipios output=simdif

operator=xor

Bases de datos objeto-relacionales

Bases de datos objeto-relacionales (modelo OR)

Geodatabases

Modelo en desarrollo bajo las especificaciones del OpenGeospatial Consortium (www.opengeospatial.org)

Deben poder definirse nuevos tipos de datos que permitanalmacenar la geometría (puntos, lineas, polígonos, etc.).

El lenguaje SQL se adapta y extiende para manipular datosespaciales con operadores y funciones específicos:SELECT o.ident,o.puntoFROM observatorios o, municipios mWHERE ST_Within(o.punto,m.poligono) andm.nombre=’Murcia’;

A nivel físico (modelo digital) se requieren cambios profundos.

Ventajas: Acceso concurrente, inclusión de geometría, topologíay datos temáticos en una sola base de datos, operadores yfunciones geométricos y topológicos

Geodatabases

SELECT o.ident,o.puntoFROM observatorios o, municipios mWHERE ST_Within(o.punto,m.poligono) andm.nombre=’Murcia’;

Geodatabases

Funciones que devuelven un númeroFunciones topológicasFunciones que crean nuevas capas

Funciones que devuelven un número

x(geometria)

y(geometria)

z(geometria)

ST_Length(geometria)

ST_Area(polígono)

ST_Perimeter(polígono)

ST_NumPoints(geometria)

ST_Distance(geometria,geometria)

Funciones que devuelven un número

Obtención de variables relativas a los objetos geométricos

SELECT X(geom),Y(geom)FROM vertices50WHERE X(geom)>600000;

SELECT nombre,ST_PERIMETER(geom) AS perim,ST_AREA(geom) AS areaFROM municipios;

Funciones topológicas, devuelven cierto o falso

Toca, cierto si ambas geometrías se tocan, es decir si doslineas tienen un nodo común o si dos polígonos estánseparados por un arco común.

ST_Touches(X,Y)

Contiene, cierto si ningún punto de X está en el exterior delobjeto Y y al menos un punto del interior de X está en elinterior de Y.

ST_Contains(Y,X)

Cubre, cierto si ningún punto del objeto X está en elexterior del objeto Y.La diferencia entre esta función y ST_Contains(Y,X) esbasante sutil.

ST_Covers(Y,X)

Dentro de, cierto si la geometría X está dentro de lageometría YST_Within(X,Y)=ST_Contains(Y,X)

ST_Within(X,Y)

Se superpone, cierto si hay solapamiento entre ambasgeometrías, es decir el interior de ambas geometrías formaintersección con el perímetro y el interior de la otra.

ST_Overlaps(X,Y)

Igual a, cierto si ambas geometrías son iguales,independientemente del orden en que estén especificadassus coordenadas.

ST_Equals(X,Y)

Atraviesa, cierto si la geometria Z cruza la geometríaX(ambas pueden tener diferente número de dimensiones)

ST_Crosses(Z,C)

Disjunto, , cierto si no se produce intersección entre ambasgeometrías.

ST_Disjoint(X,Y)

Funciones topológicas

El siguiente ejemplo producirá un listado de todos lostérminos municipales atravesados por el cauce del Segura

SELECT m.municipiosdFROM red_drenaje r, municipios mWHERE ST_Crosses(r.linea, m.poligono)

and r.nombre=’Segura’;

Funciones que crean nuevas capas a partir de unaúnica capa de entrada

Buffer o área de influenciaST_Buffer(geometria,distancia),Conjunto convexoST_ConvexHull(geometria),

Funciones que crean nuevas capas a partir de doscapas de entrada

Intersección (and)ST_Intersection(polígono,geometria)

Unión (or)ST_Union(geometriaA, geometriaB),DiferenciaST_Difference(geometriaA,geometriaB),Diferencia simétricaST_SymDifference(geometriaA,geometriaB)

Funciones que crean nuevas capas

El siguiente ejemplo creará la intersección entre lassubcuencas y el municipio de Murcia (código 31).

CREATE TABLE interseccion ASSELECT s.num_cuenca,ST_Intersection(m.geom,s.geom)FROM municipios m, chs_subcuencas s

WHERE m.codigo=31;

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