DEFINICIÓN
Una base de datos espacial “es una colección de datos referenciados en el espacio que actúa como un modelo de la realidad». (NCGIA, 1990)
“Una base de datos espacial es una colección de datos referenciados espacialmente, que actúan como un modelo de la realidad; en el sentido de que ella representa una serie o aproximación de fenómenos. Esos fenómenos seleccionados son considerados suficientemente importantes para ser representados en forma digital. La representación digital puede ser para el pasado, presente o futuro”. (Haithcoat, 1999)
“Una Base de Datos Geográfica es una colección de datos organizados de tal manera que sirvan efectivamente para una o varias aplicaciones SIG. Esta base de datos comprende la asociación entre sus dos principales componentes: datos espaciales y atributos o datos no espaciales”. (ESRI, 2002).
Las bases de datos espaciales necesitan contar con procedimientos que hagan posible su mantenimiento en lo que respecta a su documentación así como su administración. La eficiencia estará sujeta a los diferentes tipos de datos almacenados en diferentes estructuras y los objetos espaciales estarán organizados por capas de información. La modelación del mundo real por medio de entidades primitivas de dibujo siguen reglas que constituyen el modelo de datos.Para ser un poco mas general podemos plantear que una base de datos espacial es un sistema administrador de bases de datos que se encarga del manejo de datos espaciales, que debe ser capaz de gestionar asimismo la localización y relación entre objetos definidas por un marco de referencia establecido por el espacio. Por lo general el espacio utilizado es el físico, por sus posibilidades de perceptibilidad, manipulación y porque sirve de referencia. Evidentemente es necesario lograr una alta abstracción para lograr traducir la complejidad del mundo real a una representación simple que puedan asimilar las computadoras. Inicialmente se concibe la estructura de la base de datos, por lo general en capas y luego si se llega a determinar su necesidad se seleccionan capas temáticas que se pueden incluir.
DISEÑO
Al diseñar una base de datos hay que tener en cuenta: el desarrollo de su estructura, la definición de sus contenidos y la determinación de los datos.
Diseño de Modelo Conceptual
Diseño del Modelo Lógico
Diseño del Modelo Físico
Diseño de Modelo Conceptual
Concierne a la forma en como están caracterizados las entidades del mundo real cuando se almacenan en la base de datos.
Diseño del Modelo Lógico
Se encarga de detallar el modelo conceptual (donde se encuentra la descripción de cada una de las entidades) así como de desarrollarlo completamente, del diseño de las tablas, los niveles de información gráfica, con sus atributos, relaciones, identificadores, longitud del dato, tipo de dato, y geometría (punto, línea o polígono); que constituyen la base de datos espacial.
Ambos modelos (conceptual y lógico), tienen independencia de los programas y equipos que se vayan a utilizar; de la correcta concepción de ellos depende el correcto funcionamiento y el éxito del Sistema de información geográfica (SIG).
Diseño del Modelo Físico
Se corresponde con la implementación de la base de datos espacial en un software o programa en particular. Las especificaciones estarán dadas por el software a utilizar.
Diccionario de Datos.
Los software de gestión de bases de datos convencionales y de bases de datos espaciales, posibilitan generar el diccionario de datos automáticamente. Ahí están contenidos la denominación técnica de las entidades, fuente de los datos, su definición, geometría, atributos, criterio de registro, dominio, relaciones y restricciones, etc.
DATOS ESPACIALES
Información del mundo real traducido en capas temáticas. Un modelo de datos geográfico es una abstracción del mundo real que utiliza un conjunto de objetos dato, para dar soporte al despliegue de mapas, consultas, edición y análisis. Mediante mapas y símbolos se representan de manera subjetiva los datos geográficos que son la traducción de la geografía real utilizando formas geométricas a los cuales se le asocian atributos que los definen y describen. Normalmente se utilizan datos vectoriales, los cuales pueden ser expresados mediante tres tipos de objetos espaciales.
Puntos
Están determinados por las coordenadas terrestres medidas por latitud y longitud. Por ejemplo, aduanas, centros de interés cultural, ciudades, etc.
Líneas
Describen objetos formados por la unión de varios puntos o nodos. Ejemplo de ellas son las carreteras, ríos, líneas de teléfono.
Polígonos
Objetos que definen un área determinada como por ejemplo edificios, lagos, países. Otra manera de representar los datos espaciales es mediante rasterización, este método posibilita asociar datos a una imagen; dicho de otra manera, permite establecer una relación entre paquetes de información y píxeles de una imagen digitalizada.
De igual manera un dato espacial se caracteriza por su naturaleza geo-referenciada y multidireccional. La geo-referenciación se refiere a que la posición relativa o absoluta de cualquier elemento sobre el espacio contiene información valiosa, pues la localización debe considerarse explícitamente en cualquier análisis. Por multidireccional se entienden aquellas relaciones complejas no lineales, o sea, la relación de los elementos con sus vecinos y con regiones lejanas, por lo que la relación entre todos los elementos no es unidireccional.
Álgebra
Las bases de datos espaciales utilizan un álgebra denominada ROSE (RObust Spatial Extensión) basada en los tipos de datos espaciales reales (STD - spatial data types), pero en este caso, los objetos no están definidos en el espacio Euclidiano continuo sino en términos de la malla que discretiza el espacio haciendo posible los cálculos computacionales. Los operadores espaciales se definen de la siguiente forma.
Operadores de selección
Point Query (PQ)
Dado un punto p, encontrar todos los objetos espaciales O que lo contienen.
PQ(p)={O|p pertenece a O.G ≠ Ø}
Range or región query (WQ)
Dado un polígono P de consulta, encuentre todos los objetos O que intersectan P. Cuando P es rectangular, se llama windows query.
WQ(P)={O|O.G ∩ P.G ≠ Ø}
Agregación espacial
Es una variante de búsqueda por vecino más cercano. Dado un objeto O’, encuentre los objetos o que tiene una mínima distancia de o’.
NNQ(o’)={o | para todo o: dist (o’.G,o.G) ≤ dist(o’.G,o.G)}
Join espacial
Sean dos tablas R y S unidas basado en un predicado espacial ?, denominamos esta unión como espacial. Los SIG utilizan superposición de mapas (map overlay) que no es más que una variante del join espacial. Es así como a partir de dos conjuntos de objetos espaciales es posible generar uno nuevo. Los atributos no espaciales asignados por la operación de superposición definen las fronteras de este conjunto.
MÉTODOS DE ACCESO ESPACIAL
Los índices minimizan la cantidad de elementos a visitar en la base de datos en los procedimientos de consulta evitando de esta manera revisiones exhaustivas. Existen tres categorías de métodos de acceso espacial, ellos son:
PAM (Point Access Method).
R-Tree.
SAM (Spatial Access Method).
Que son utilizados en dependencia del tipo de datos en que aparezca la base de datos espacial, dígase ráster o vectorial.
LENGUAJES DE CONSULTA ESPACIAL
No existe un conjunto de operadores que sirvan como elemento básico para la evaluación de consultas en las bases de datos espaciales debido al enorme volumen de objetos complejos desordenados en una dimensión que estas manejan, de ahí que existan algoritmos para evaluar predicados espaciales. Las consultas se realizan generalmente SSQL (Spatial SQL), un lenguaje que introduce por medio de extensiones los conceptos ROSE dentro del SQL estándar. Las tres categorías fundamentales de consultas en un sistema de información espacial son:
Consultas exclusivamente de propiedades espaciales.
Consultas sobre propiedades no espaciales.
Consultas que combinan propiedades espaciales con no espaciales
Las consultas también pueden ser realizadas mediante PSQL (Pictoral SQL) que se utiliza para los datos obtenidos mediante rasterización, donde cada objeto espacial se extiende mediante un atributo loc (localización) y que es referenciado en la cláusula SELECT para una salida gráfica y una cláusula específica para tratar relaciones espaciales. Se destaca también dentro de estos leguajes de modelado de información espacial el GML que no es mas que una codificación del modelo geométrico de rasgo simple del OGC (Open Geospatial Consortium simple feature) usando XML. OGC define un rasgo geográfico (geographic feature) como "una abstracción del fenómeno del mundo real, si éste está asociado con una posición relativa a la Tierra".
APLICACIONES
Los SIS (Sistemas de Información Estratégicos) o SIG (Sistemas de Información Geográfica) son los “usuarios más comunes” de las bases de datos espaciales. La información geográfica consta de una referencia territorial explícita como latitud y longitud o una referencia implícita como domicilio o código postal. Las referencias implícitas pueden ser derivadas de referencias explicitas mediante geocodificación. Es la información geográfica quien describe a un Sistema de Información Geográfica y lo diferencia del resto de los Sistemas de Información; así, es como se distingue este tipo de información que contiene dos vertientes diferentes: la vertiente espacial y la vertiente temática de los datos.
SIG Puros
Son bases de datos espaciales que no contienen capas intermedias donde se realizan de manera nativa las operaciones de selección espacial. Gozan de modularidad, extensibilidad e interfaz amigable y tienen la capacidad de generar una interfaz gráfica amigable para las bases de datos comunes, de tal manera de utilizar datos espaciales ya almacenados en estas tecnologías.
Ad-hoc
Sistemas desarrollados para aplicaciones específicas, utilizan un sistema de manejo de archivos y de administración de datos propios, de ahí que no sean modulares, ni reutilizables. La ventaja es que son muy eficientes.
Bases de datos con extensiones para bases de datos espaciales
Sistemas de bases de datos comunes que cuentan con una capa agregada para el manejo de la geometría y hacer el "traspaso"desde datos tradicionales a datos espaciales transparente al usuario.
CONCLUSIONES
Las bases de datos espaciales se imponen a la hora de manipular datos de tan alta complejidad y son el soporte fundamental de los sistemas de información que utilizan componentes geo-espaciales. Son difíciles de mantener y complejas pero muy necesarias y eficientes a la hora de brindar informaciones para la toma de decisiones en cualquier esfera de la sociedad.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
(ESRI,2002).
www.esri.com
Haithcoat, Tim. Bases de Datos Espaciales como modelos de la realidad (Spatial Databases as Models of Reality). University of Missouri Columbia. (06-07-1999){07-05-2004}
.http://msdisweb.missouri.edu/presentations/intro_to_gis/pdf/spatial.pdf
(NCGIA,1990).
www.ncgia.ucsb.edu
BIBLIOGRAFÍA
Sistemas de información geográfica como herramienta. Consultado: Mayo 2008
http://www.clas.umss.edu.bo/general/sig_n.htm
Software para la Manipulacion de Datos espaciales. PostGIS.A. Baksai Elespuru, MGutierrez Valenzuela. Consultado: Mayo 2008
http://www.sigte.udg.es/jornadassiglibre2007/común/1pdf/14.pdf
SHAHABI,Cyrus. Introduction to Spatial Database. Sistemas de gestión de bases de Datos espaciales (01-10-1994){14-05-2004}
http://infolab.usc.edu/csci599/Fall2001/presentations/session11.pdf
Anónimo