1 El modelo conceptual. Entidades y variables

La realidad, por ejemplo el trozo de realidad representado en la figura 22 puede entenderse según dos modelos mentales (conceptuales) en principio contradictorios:

1. Como un continuo definido por una serie de variables que pueden ser de tipo cualitativo (litología, usos del suelo, etc.) o bien tratarse de superficies²³ (elevaciones, precipitación, etc.) (figura 23). De este modo una porción del territorio puede caracterizarse por la superposición de unconjunto de superficies que se consideran como más significativas.
2. Como la yuxtaposición de entidades de límites definidos y con características homogeneas, por ejemplo parcelas de propiedad, nucleos urbanos, carreteras , etc. Cada uno de estos objetos va a tener un identificador único (figuras 24 y 25).Mientras que las variables cubren el espacio de forma completa, una capa formada por un conjunto de objetos puede no hacerlo.

Figura 22: Realidad

Figura 23: Superficie

Figura 24: Objetos

Figura 25: Representación de objetos (carreteras, red de drenaje, nucleos urbanos y límites municipales) en un SIG en las cercanías de la ciudad de Murcia

Figura 26: Capa de objetos (municipio) enlazada a una base de datos (información censal)

1.1 Superficies

En el primer caso podemos estudiar la realidad como un conjunto de superficies definidas por variables cuantitativas (altitud, humedad del suelo, precipitación, densidad de vegetación) que adquieren diferentes valores en diferentes puntos del espacio, siendo estos valores más parecidos cuanto más cerca se encuentren los puntos, a esta propiedad se denomina autocorrelación espacial²⁴.

Las superficies son objetos tridimensionales con dos dimensiones que representan los ejes espaciales y una tercera que representa una tercera variable cuantitativa representada en cada punto del espacio. Este tipo de modelos se suelen denominar como de dos dimensiones topológicas y media (gráficos 2,5D), pues en realidad la tercera dimensión (la Z) no se analiza en su totalidad, no se considera exactamente un hecho volumétrico, sino una superficie (las dos dimensiones) ondulada, levantada en tres dimensiones (la media dimensión). Los gráficos y los análisis verdaderamente 3D necesitan emplear modelos de datos diferentes y bastante más complejos que son de especial utilidad para algunas aplicaciones prácticas como en Geología, Oceanografía o Meteorología.

Mientras que el resto de los objetos son más o menos perceptibles sobre el terreno o utilizando la cartografía apropiada, las superficies suelen ser mucho más difíciles de determinar, ya que en cada punto del territorio los valores son diferentes, al no disponer de un valor para cada punto, es necesario realizar una estimación. Es necesario recurrir a técnicas de interpolación.

El ejemplo más típico de superficie es la elevación sobre el nivel del mar, representada mediante los Modelos Digitales de Elevaciones (MDE)²⁵ . Se trata de una superficie que representa la topografía del terreno, es decir, las alturas en cada punto de un territorio. Pero, en realidad, se puede crear superficies a partir de cualquier variable que cumpla unas mínimas características, esencialmente la continuidad espacial, sin que existan saltos bruscos en el valor de la variable. De este modo, diversos aspectos físicos naturales, tales como las precipitaciones, las temperaturas, la composición litológica o mineral, la acidez o basicidad de los suelos, etc., o también variables sociales: número de habitantes, densidad de población, etc., se pueden representar y analizar como una superficie.

1.2 Entidades

Si consideramos la realidad como una yuxtaposición de objetos, cualquier entidad que aparezca en el espacio (casas, carreteras, lagos, tipos de roca, etc.) puede modelizarse a la escala adecuada como un objeto extraido de la geometría euclidiana. Pueden ser clasificados en función del número de dimensiones en tres tipos:

• Objetos puntuales (figura 27.a). Objetos geométricos de dimensión cero, su localización espacial se representa por un par de coordenadas (X,Y).

• Objetos lineales (figura 27.b). Objetos geométricos de dimensión uno, su localización espacial se representa como una sucesión de pares de coordenadas llamados vértices, salvo el primero y el último que se denominan nodos (en la figura 27 aparecen los vértices en blanco y los nodos en negro).

• Objetos poligonales. Objetos geométricos de dimensión dos. Se representan como una linea cerrada (figura 27.c) o como una sucesión de lineas denominadas arcos (figura 27.d).

El escoger un tipo u otro para representar determinado objeto dependerá en gran manera de la escala y del tipo de abstracción que se pretenda hacer, de forma similar a lo que ocurre en la generalización cartográfica. Así una ciudad puede ser puntual o poligonal y un cauce fluvial lineal o poligonal. Una ciudad sólo tendra sentido considerarla poligonal en estudios de planificación urbana. Para casi todas las aplicaciones hidrológicas tiene más sentido representar los cauces como objetos lineales y codificar su anchura y profundidad como propiedades espaciales.

Figura 27: Tipos de objetos en formato vectorial a) Punto, b) Linea, c) Polígono en formato OO, d) Polígono en formato Arco-Nodo.

Podemos considerar a priori 6 categorías de información que caracterizan a los diferentes entidades que aparecen en el espacio:

1. Identificador. Se trata de una variable cuantitativa que identifica cada objeto dentro de un conjunto de objetos del mismo tipo. Cada entidad recibe por tanto un identificador único.

2. Posición. Indica la ubicación del objeto en un espacio, generalmente bidimensional. Implicitamente indica también su dimensión y su forma. De este modo cada tipo de objeto tiene, en función de su número de dimensiones, una serie de propiedades espaciales de tamaño y forma directamente extraibles de su codificación espacial:
   • Los objetos lineales tienen longitud, sinuosidad y orientación.
   • Los objetos poligonales tienen area, perímetro, elongación máxima y diversos índices de forma directamente calculables a partir de estas.

3. Propiedades espaciales. Son variables cuantitativas medidas en magnitudes espaciales y que indican algún aspecto de la extensión espacial de los objetos no representable debido a la escala de trabajo, a tratarse de una magnitud en la tercera dimensión o a la dificultad de representarla por el tipo de abstracción que implica su representación (por ejemplo la profundidad de un cauce o la anchura de una carretera).

4. Propiedades no espaciales. Son variables cualitativas o cuantitativas que no tienen nada que ver con el espacio pero que se relacionan con el objeto. Resultan de mediciones simples o de descripciones. Pueden ser constantes o variables en el tiempo. Por ejemplo toda la información relativa a la demografía de un municipio. Existen diversas operaciones que permiten derivar propiedades nuevas a partir de otras ya existentes.
   • Combinación aritmética: Densidad = Poblacion/Superficie
   • Combinación lógica: Si Poblacion < x & PIB > y => Riqueza = 1
   • Reclasificación: Si Poblacion < 1000 & Poblacion > 500 => Recl = 2

5. Relaciones con el entorno. Todos los objetos geográficos tienen unas relaciones con su entorno, es decir con el resto de los objetos del mismo o distinto tipo que aparecen a su alrededor. Estas relaciones pueden ser de tipo puramente topológico (polígonos vecinos) o de tipo físico (cauces tributarios que se conectan al cauce principal). Pueden codificarse de forma explícita en la base de datos asociada al objeto o estar implícita en al codificación de su localización espacial. Estas relaciones pueden dar lugar a la creación de tipos compuestos (redes, mapas de polígonos, etc.).