3 Modelos y estructuras de datos

La función de cualquier programa informático es ejecutar un conjunto de instrucciones, escritas en un lenguaje formal²¹ capaces de manipular símbolos que representan algún tipo de situación del mundo real; en el caso de un SIG objetos y variables espaciales. El ser humano es capaz de desenvolverse sin mayores problemas a pesar de que su conocimiento del mundo es ambiguo e incompleto; no ocurre lo mismo con los ordenadores, las descripciones de la realidad que manejan no deben contener ambiguedad alguna. Por tanto los lenguajes formales siguen estrictas reglas lógicas y asumen un conocimiento preciso de las situaciones del mundo real que se simbolizan.

Un buen ejemplo de esto es el de las curvas de nivel cortadas para insertar el texto que describe su altitud (figura 20). Esta opción es adecuada para un mapa en papel que debe interpretar un usuario humano, pero un ordenador interpretara que las curvas se han cortado y que existen otras curvas pequeñas que generan patrones extraños. Por otra parte para que el ordenador procese adecuadamente estas curvas, su altitud debe integrarse como una variable enlazada al objeto y no como un rótulo escrito al lado.

Figura 20: Curvas de nivel cortadas para insertar texto

En SIG, al margen de asignar a cada punto de la superficie un par de coordenadas siguiendo un sistemas de proyección, debemos definir, formalmente, estructuras de datos (conjunto finito de datos discretos y fácilmente manipulables con un ordenador) que representen entidades y variables y las instrucciones que utilizará el ordenador para manipular estas estructuras de datos. Se trata en definitiva de un problema de lenguaje. En este tema se tratará la base teórica de la codificación de los diferentes elementos y atributos de la superficie terrestre en formato digital para su tratamiento con un programa SIG.

Por ejemplo, en el Sistema de Información de una empresa, los distintos trabajadores se codificarían mediante estructuras de datos similares a esta:

trabajador{
        Nombre (80 caracteres)
        NIF (9 caracteres)
        Dirección (120 caracteres)
        Edad (número entero)
        Año de contratación (número entero)
        Categoría (20 caracteres)
}

de manera que toda la información relevante queda codificada mediante elementos simples (cadenas de caracteres y números enteros). Las instrucciones deberían permitir responder a consultas como obtener el número de trabajadores que llevan más de 20 años en la empresa.

Partiendo de la definición de modelo como representación simplificada de la realidad, que refleja lo fundamental de esta ignorando los detalles accesorios, en informática se denomina modelo de datos al conjunto de reglas utilizadas para representar las diferentes entidades que deben almacenarse en la base de datos (trabajadores, proveedores, clientes, etc.) mediante elementos sencillos.

Existe una diferencia fundamental entre el SI de una empresa como el pesentado anteriormente y un SIG. Los elementos que deberán integrar un SIG incluyen variables que, como la temperatura, varían constantemente de un punto a otro del espacio y en muchas ocasiones se desconoce su valor preciso, por otro lado se manejan entidades que no tienen límites precisos, por ejemplo la Sierra de Carrascoy, finalmente habrá entidades con límites precisos pero variables con el tiempo.

Codificar toda la información relevante acerca de una porción del territorio en forma de estructura de datos es, por tanto, mucho más complejo que en el caso anterior. Supone un gran salto que se entiende mejor si consideramos la existencia de varios niveles de abstracción:

1. Realidad perceptible (montañas, lagos, campos de cultivo, etc.). Nivel propio de los gestores preocupados por problemas de gestión y planificación del espacio.
2. Modelo conceptual. Nivel de los científicos (geógrafos, geólogos, ecólogos, etc.) que desarrollan, verifican o aplican teorías e hipótesis sobre variables y procesos que tienen lugar en el espacio. Estos consideran la existencia de dos tipos fundamentales de elementos sobe la superficie terrestre: entidades²² y variables. Deben ser capaces de tomar un problema abstracto del nivel anterior y determinar las variables implicadas en su resolución.
3. Modelo lógico. Nivel de los técnicos en SIG que utilizan las herramientas del sistema para llevar a cabo, en el ordenador, las tareas requeridas por gestores o científicos. En lugar de trabajar con la realidad trabajan con representaciones de la misma que suelen ser de dos tipos: raster y vectorial. Deben decidir cual es la más adecuada para representar las variables obtenidas en el desarrollo del modelo conceptual y cuales son los procedimientos más adecuados para obtenerla con los datos de partida disponibles.
4. Modelo digital o estructura de datos. Nivel de informáticos, y desarrolladores de SIG cuya misión es optimizar las estructuas de datos utilizadas para almacenar la información y ampliar el repertorio de herramientas para cumplir en la medida de lo posible las necesidades de los científicos y técnicos en SIG.

Tal como aparece en la figura 21, cada uno de estos pasos está interrelacionado con los demás. La comunicación entre unos y otros se hace cada vez más difícil cuanto más alejados se encuentren en la anterior jerarquía, por tanto es necesaria la existencia de especialistas de los diferentes niveles para el adecuado desarrollo de un proyecto, al mismo tiempo se requiere un diálogo constante entre los mismos. No obstante suele darse el caso de personas que abarcan varios niveles de esta jerarquía, especialmente cuando la introducción de los SIG en una organización está dando sus primeros pasos.

Figura 21: Esquema de la modelización de datos en SIG