Clase2

Curso Modelo de datos para SIG (720145M )

Clase 2

Modelos y estructuras de datos.

Fabio Andrés Herrera
fandresherrera@hotmail.com

http://cursomdsig.blogspot.com

FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL Y GEOMÁTICA


Modelos
•La construcción de un sistema de información geográfica implica
un proceso de abstracción para pasar de la complejidad del
mundo real a una representación simplificada asequible para el
lenguaje de los ordenadores actuales. El proceso anterior se
divide en varias fases que como es habitual en la construcción
de sistemas informáticos, suele empezar por hacer un diseño
inicial de la base de datos que va a dar soporte a la aplicación.

•La construcción de los modelos de estructuras de datos implica
saber como representar los elementos por objetos geométricos,
representar los objetos por primitivas topológicas y definir el tipo
de control, es decir, como se miden los atributos sobre los
objetos.



Modelar la realidad

Existen varias formas de modelar la realidad geográfica que se
diferencian en los principios de modelado que usan, los medios y
elementos para representar los objetos reales y en los objetivos que
persiguen.
Para construir un modelo hay que identificar los objetos de estudio y
clasificarlos en función de su naturaleza. En geografía se distinguen dos
grandes grupos de objetos:
Discretos: pueden ser naturales o artificiales pero tienen una
manifestación física con límites reconocibles y diferenciables de otros
individuos.
Continuos: prácticamente todos aquellos son de origen natural y su
delimitación es fruto de definiciones. Sus valores son medidas de una
característica de una localización espacial determinada.



diagrama de flujo esquemático



TIPOS DE DATOS
Si consideramos la realidad como una sobre posición 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
extraído de la geometría euclidiana.

Pueden ser clasiﬁcados en
función del número de
dimensiones en tres tipos:



Representación Realidad

– Puntos X ,Y coordenadas
– Líneas conjunto de puntos
– Áreas Conjunto de polígonos



Modelos lógicos - formato raster y
vectorial
El modelo lógico 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.



Modelos lógicos - formato raster y
vectorial



Entidades

• Datos espaciales
– Puntos (0-no dimensión)
– Datos lineales (1-dimensión)
– Datos de área (2-dimensiones)
– Superficies continuas (3-dimensiones)

• Atributos
– Atributos espaciales
– Atributos no espaciales



Modelo Vectorial

•Tiene los atributos como control y el espacio libre.
•Los atributos se miden de forma discreta asignando un
número limitado de valores.
•La representación del mundo real se hace por
segmentos geométricos (puntos, líneas, polígonos).
•Se realiza la individualización de elementos mediante
sus propiedades y su localización.



Modelo Topológico: características

Topología: método para definir
relaciones
espaciales entre puntos, líneas,
polígonos.
• Topología define:
– Contigüidad o similitud:
elementos que tienen
características similares (i.e.
polígonos iguales).
• Todos los SIG usan topología
para el
almacenamiento de datos en La idea de esta topología es muy sencilla y se basa en que la
formato estructuración de toda la información geográfica en pares de
coordenadas, que son la entidad básica de información para este
vectorial. modelo de datos. Con pares de coordenadas (puntos) forma
vértices y nodos, y con agrupaciones de éstos puntos forma
líneas, con las que a su vez puede formar polígonos.



Modelo Topológico: características

Como se puede observar existe una tabla de polígonos que
guarda información de los identificadores de los arcos que lo
forman, además hay tablas para almacenar las coordenadas de
cada arco, así como otras que definen la posición en el plano de
los distintos polígonos.



Modelo Topológico: estructura
Las relaciones se establecen de dos formas:

• Establecimiento de códigos comunes a las entidades.
• Relaciones a través de su posición espacial.



sobre-posición usando polígonos



Operaciones con polígonos



Sobre posición formato vector



Funciones de “búsqueda” (search)



Funciones lógicas
Operadores Booleanos



Modelo Raster

La base de estos modelos es una
estructura matricial que corresponde
al marco de medida en el que utiliza el
espacio como control: existe una
discretización del espacio en
cuadrículas y en ellas se mide
libremente un atributo.

La información es explícitamente
registrada para la unidad básica
de datos (celda, grid o pixel).



Acceso de datos (modelo raster)



Topología en raster
En cuanto a las relaciones entre los elementos que componen
el mapa, lo que se conoce como topología, se encuentra
implícita en la regularidad de la rejilla, conociendo sin
problemas los vecinos más cercanos de cada elemento del mapa.



Calculadora de mapas



Reclasificación de datos usando tablas
(re-asignación basada en columna de atributos)



Operadores lógicos y relacionales



Condicional



Operaciones aritméticas

• Aritméticas (+, - , * , /)
• Relacional (< , > , =)
• Operadores lógicos (and , or , xor , not)
• Condicional ( if , then , else )



Funciones Relacionales



Clasificación automática
El usuario especifica únicamente el número de clase s en el mapa de
salida, el software determina los valores que determinan cada clase
(break points).

Ejemplos: Intervalos iguales y Igual frecuencia



Raster vs Vector



Análisis Espacial
Consultas de información

Proceso de análisis

Sobreposición de información


Ejercicio
Con lo que tenemos hasta el momento, diseñemos un SIG para el salón de
clases, el cual permita conocer lo siguiente.

¿ Cuantos alumnos hay en el salón de clases ?
¿Cuál es la capacidad del salón de clase, y en que edificio se encuentra
ubicado?
¿Cuántos computadores hay disponibles y cuantos son usados por los alumnos
presentes ?
- Liste los alumnos por edades de mayor a menor.
- Área y perímetro del salón.
- Porcentaje de computadores con sistema operativo Windows y Linux.
- Cohorte y Plan de estudios de los alumnos menores de 22 años.
- Alumnos mas cercanos al video beam.
30 minutos


Concepto de modelo de datos
Definición formal
Mecanismo formal para representar y manipular información de manera general
y sistemática.
Debe constar de:
1.- Notación para describir datos
2.- Notación para describir operaciones
3.- Notación para describir reglas de integridad
Historia
1º Modelo es el relacional (basado en grafos) (Codd)
Se recuperan los modelos basados en grafos (1974)
El modelo E/R ( Chen, 1975), otros modelos semánticos
Modelos orientados a objetos (1983, 1986,...)
Modelos lógicos (1986...)


Un modelo de datos semántico: el
modelo E/R
Elementos del modelo:
Entidad: objeto que existe en el “mundo” y que es distinguible de otros (un libro,
un autor...)
Conjuntos de entidades (tipos): grupos de entidades con cualidades similares
(libros, autores....)
Atributos: propiedad asociada a un conjunto de entidades (ISBN, nombre,
etc...). Para cada atributo hay un conjunto de valores permitidos llamado
DOMINIO.
Llave primaria: conjunto de atributos que identifican unívocamente a una
entidad dentro de un conjunto de entidades.
Asociación (relación): conexión semántica entre dos conjuntos de entidades
(escribe, trata...).



modelo E/R

Características de las conexiones
Orden: existen relaciones binarias, ternarias etc...
Cardinalidad: número máximo de elementos de un tipo que se conectan con un
elemento de otro. En el caso de relaciones binarias:

Relaciones n:m (muchos a muchos)
Relaciones 1:m, m:1 (uno a muchos)
Relaciones 1:1 (uno a uno)



modelo E/R
Diagrama entidad/relación:
Esquema gráfico que permite describir cualquier información formulada de
acuerdo con el modelo E/R
Símbolos:



modelo E/R
Ejemplo de diagrama
El sistema de matrícula de alumnos de un programa de la Universidad:
Hipótesis SEMÁNTICAS:
•Se considera que un profesor pertenece a un solo departamento y que debe
pertenecer a alguno.
•Se considera que un profesor imparte varias asignaturas y que una asignatura
ha de estar impartida por al menos un profesor.
•Las asignaturas tienen clases en días, horas y aulas determinadas.
•Los alumnos se matriculan de varias asignaturas, (al menos una), y una
asignatura puede tener varios alumnos matriculados.
•Todo departamento debe tener un director que es un profesor.
•Los atributos de cada entidad son los habituales.



modelo E/R
Ejemplo de diagrama: análisis previo:
Entidades:

Relaciones:



modelo E/R
Diagrama Entidad/Relación del ejemplo



modelo E/R
Elementos adicionales del modelo E/R
Dependencias existenciales:

A se denomina entidad fuerte o subordinante --- con clave primaria
B se denomina entidad débil o subordinada ----- sin clave primaria

Ejemplos
A

B



modelo E/R
Generalización y especialización
El tipo A es una especialización del tipo B si , el conjunto de objetos A está
incluido en el conjunto de objetos B. Alternativamente se dice que B es una
generalización de A, que A es un subtipo de B, o que B es un supertipo de A.
Los subtipos heredan las propiedades de los supertipos.



modelo E/R
Generalización y especialización
Se emplea para resaltar las características comunes de varios conjuntos de
entidades.



Ejercicios

Construya el diagrama E/R correspondiente a cada caso.



Gracias !


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