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El modelo logico hace referencia a como se muestrean y organizan las variables y objetos para lograr una representación lo más adecuada posible. En un SIG existen básicamente dos modelos lógicos que se conocen como formato raster y formato vectorial y que dan lugar a los dos grandes tipos de capas de información espacial.
En el formato raster se divide el espacio en un conjunto regular de celdillas, cada una de estas celdillas contiene un número que puede ser el identificador de un objeto (si se trata de una capa que contiene objetos) o del valor de una variable (si la capa contiene esta variable).
En el formato vectorial los diferentes objetos se representan como puntos, lineas o polígonos (figura 27). La representación de puntos o lineas es inmediata, sin embargo al representar polígonos aparecen dos situaciones diferentes (figura 25):
Si los polígonos se yuxtaponen, como en el caso de los términos municipales, codificar los polígonos como lineas cerradas tiene el problema de que habría que repetir cada una de las lineas interiores; por ejemplo el límite entre Murcia y Librilla (figura 26 debería introducirse dos veces, una al codificar Murcia y otra al codificar Librilla.
La mayor virtud del modelo Arco-Nodo es ahorrar memoria, facilitar la digitalización y algunas de las operaciones de análisis SIG, siendo hoy día el modelo más utilizado.
Generalmente se considera que el formato vectorial es más adecuado para la representación de entidades o variables cualitativas y el formato raster para representar superficies. Sin embargo esto no es necesariamente así.
Para representar superficies podemos considerar hasta 4 modelos posibles (figura 28):
Los tres primeros son representaciones en formato vectorial ya que se utilizan puntos o lineas para representar variables regionalizadas. El problema fundamental que plantean es que no representan a la totalidad del espacio, por tanto requieren una interpolación más o menos compleja para saber cual es el valor en un punto concreto. El modelo raster completa el espacio y la obtención del valor en cualquier punto es inmediata.
Para representar variables cualitativas existen dos alternativas (figura 29)
Para representar objetos las alternativas son (figura 30):
En el caso de variables cualitativas y objetos, el formato raster define de forma explícita el interior y de forma implícita el exterior, en el caso del formato vectorial es al revés.
El debate acerca de la conveniencia de uno u otro modelo ha dado lugar a una abundante bibliografía, la decisión entre un modelo u otro debe, en todo caso, basarse en el tipo de estudio o enfoque que se quiera hacer, pero también del software y fuentes de datos disponibles.
Está claro que las superficies se representan más eficientemente en formato raster y sólo pueden representarse en formato vectorial mediante los modelos híbridos (mallas de puntos, TIN e isolineas) que no resultan adecuados para la realización de posteriores análisis ya que todas las operaciones que permite el modelo ráster resultaran mucho más lentas con el modelo vectorial. En general, cualquier tipo de modelización física de procesos naturales que se base en Sistemas de Información Geográfica requiere una modelo de datos de tipo ráster.
Tradicionalmente se ha considerado que para la representación de los objetos resulta más eficiente la utilización de un formato vectorial ya que ocupa menos espacio en disco duro (aunque este último problema puede compensarse mediante diversos sistemas de compresión y en todo caso es cada vez menos relevante debido a la cada vez mayor capacidad de los discos duros) y los ficheros se manejan de forma más rápida si lo que se quiere es simplemente visualizar la capa. Sin emabargo el formato vectorial es más lento que el raster para la utilización de herramientas de análisis espacial y consultas acerca de posiciones geográficas concretas.
En el caso de las variables cualitativas estaríamos en un caso intermedio entre los dos anteriores.
Las ventajas del modelo ráster incluyen la simplicidad, la velocidad en la ejecución de los operadores y que es el modelo de datos que utilizan las imágenes de satélite o los modelos digitales de terreno. Entre las desventajas del modelo ráster destaca su inexactitud que depende de la resolución de los datos y la gran cantidad de espacio que requiere para el almacenamiento de los datos. Este último problema puede compensarse mediante diversos sistemas de compresión. Además en muchos casos se confunde precisión y exactitud cuando se trabaja con datos vectoriales de modo que la exactitud en las coordenadas del modelo vectorial es más teórica que real.
Hoy en dia se tiende a compaginar ambos modelos facilitada por el aumento en la capacidad de los ordenadores. Se trata de representar los diferentes fenómenos espaciales con el modelo de datos más apropiado en cada caso. En líneas generales se pueden codificar las formas en un modelo vectorial y los procesos con un modelo ráster, para ello se requieren herramientas eficaces de paso de un formato al otro. Resulta sencillo, finalmente, la visualización simultánea de datos en los dos formatos gracias a la capacidad gráfica actual.
Cada uno de los modelos lógicos puede implementarse de diferentes formas dando lugar a diferentes modelos digitales (formatos de ficheros) diferentes y por tanto incompatibles entre diferentes programas. Los formatos de ficheros pueden ser públicos (con lo cual resulta más sencillo desarrollar herramientas de importación-exportación) o privados (con lo que para implementar estas herramientas habría que pagar derechos). En los temas 4 y 9 se analizarán en detalle las características de los modelos digitales en formato raster y vectorial respectivamente.
El concepto tradicional de escala en cuanto relación entre dos longitudes, no tiene sentido en un SIG. Las herramientas de zoom, disponibles en cualquier programa gráfico, permiten un cambio en la escala de representación en la pantalla o en una salida impresa, sin embargo este cambio de escala de representación no implica una cambio en la escala original de los datos.
En general podemos asumir que la escala de un SIG es la de los mapas que se han utilizado como información de entrada (en realidad la del mapa con escala inferior si se han utilizado varias). Sin embargo no toda la información de entrada procede de mapas (conjuntos de puntos de muestreo, imágenes de satélite, etc.). En el caso de los mapas de puntos la resolución se relaciona, aunque de manera algo difusa, con la distancia media entre los puntos.
En SIG podemos sustituir el concepto de escala por otro concepto, algo difuso, que es el de precisión espacial de los datos. En el caso del formato raster la precisión se relaciona claramente con el tamaño de las celdillas. Si hacemos un zoom excesivo aparecerán los bordes de estas como advertencia de que la profundidad del zoom es excesiva, en el caso del formato vectorial no tenemos este mecanismo de advertencia y en muchos casos se fuerzan los zoom para obtener una precisión completamente ilusoria.
