Diplomado Básico en Tecnologías de Información Geográfica. Instituto de Investigaciones IFAD - Facultad de Arquitectura y Diseño. Universidad del Zulia. Arq. Ricardo Cuberos. Maracaibo Edo. Zulia. Venezuela. Nov. 2011

1. Módulo 2: Análisis de
Datos Espaciales - Parte B
Prof. RICARDO CUBEROS MEJIA
ricardocuberos@gmail.com
FACULTAD DE
UNIVERSIDAD ARQUITECTURA INSTITUTO DE
DEL ZULIA Y DISEÑO INVESTIGACIONES
RICARDO CUBEROS MEJÍA – Noviembre 2011 Diplomado Básico T.I.G. Módulo II Parte B

2. Objetivos de la parte B del Módulo II
 Introducción al Geoprocesamiento
 Ingreso de datos espaciales (vector – raster)
 Introducción a las imágenes digitales
 Georeferenciación y rectificación
 Herramientas de Análisis Espacial
 Operaciones entre elementos
 Operaciones entre temas
 Geoestadística
 Operaciones estadísticas
 Interpolación y simulación
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3. Herramientas de
Análisis Espacial
RICARDO CUBEROS MEJÍA – Noviembre 2011 Diplomado Básico T.I.G. Módulo II Parte B

4. Geoprocesamiento y Análisis Espacial
 Diferentes interpretaciones del término:
 Como conjunto de tecnologías orientadas a la
recopilación y tratamiento de informaciones
espaciales con un objetivo determinado (más amplio
que un SIG)
 La forma de crear nuevos datos espaciales a partir de
datos existentes. En la mayoría de los casos, implica
la alteración de las propiedades geométricas de los
elementos que conforman un conjunto de datos al
tiempo que se definen algunas de sus propiedades de
atributos
RICARDO CUBEROS MEJÍA – Noviembre 2011 Diplomado Básico T.I.G. Módulo II Parte B 1-4

5. Procedimientos de Geoprocesamiento
 Herramientas básicas  Herramientas avanzadas
 Extracción espacial  Condicionalidad
(recortar, segmentar)
 Densidad
 Superposición espacial
 Generalización
(intersectar, unir)
 Álgebra de mapas
 Proximidad (área de
afectación, cercanía)  Vecindad
 Estadística espacial  Análisis multivariable
(frecuencia, síntesis)
 Reclasificación
 Análisis Zonal
 Hidrología
 Radiación solar
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6. Operaciones comunes de Geoprocesamiento
 Operaciones entre elementos de un mismo tema
 Combinación de elementos
 Unión de elementos
 Sustracción de elementos
 Intersección de elementos
 Integración de elementos
 Áreas de afectación de elementos
 Operaciones entre temas
 Recorte de un tema basado en otro
 Intersección de dos temas
 Unión de dos temas
 Integración de temas
 Asignación de datos se acuerdo a ubicación
RICARDO CUBEROS MEJÍA – Noviembre 2011 Diplomado Básico T.I.G. Módulo II Parte B 1-6

7. Combinación de elementos
 Combina polígonos seleccionados en un elemento
integrado
 Si los polígonos tienen un borde común, éste es
removido para crear un polígono continuo
 Si los polígonos se superponen, el área de solape es
removida en el polígono resultante, generando un hueco
 Si los polígonos no se tocan, se crea un único elemento
con varias partes.
RICARDO CUBEROS MEJÍA – Noviembre 2011 Diplomado Básico T.I.G. Módulo II Parte B 1-7

8. Unión de elementos
 Une líneas o polígonos seleccionados en un elemento
integrado
 Si dos líneas se encuentran exactamente en el mismo punto,
constituirán una línea continua. Si se superponen, el segmento
común no es removido. Si no coinciden, se crea un elemento
con dos partes.
 Si los polígonos tienen un borde común, éste es removido para
crear un polígono continuo. Si los polígonos se superponen, el
área de solape es también se integra al polígono resultante. Si
los polígonos no se tocan, se crea un único elemento con varias
partes.
RICARDO CUBEROS MEJÍA – Noviembre 2011 Diplomado Básico T.I.G. Módulo II Parte B 1-8

9. Sustracción de elementos
 Le sustrae a un polígono el área superpuesta por otro.
El elemento “de encima” le sustrae al elemento “de
abajo”, la porción superpuesta entre ambos.
 La porción del elemento “de abajo” que está
superpuesta es removida y el elemento “de arriba”
permanece sin cambios.
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10. Intersección de elementos
 Crea un nuevo polígono a partir del área compartida por
dos polígonos superpuestos.
 En todas las operaciones anteriores en las que se
simplifica el número de polígonos (combinación, unión,
intersección), el elemento resultante genera un nuevo
registro con celdas vacías (no ocurre en la sustracción)
RICARDO CUBEROS MEJÍA – Noviembre 2011 Diplomado Básico T.I.G. Módulo II Parte B 1-10

11. Integración de elementos
 Une distintos elementos considerando valores comunes
de un atributo determinado.
 Aplica a líneas y polígonos.
 Asigna como atributo el valor común y las síntesis
estadísticas que se decida agregar
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12. Áreas de afectación de elementos
 Crea polígonos (buffers) considerando el área
de influencia de líneas o polígonos de acuerdo a
una distancia determinada.
 Puede aplicar una distancia dada o el valor de
un atributo, en uno o varias zonas concéntricas,
disolviendo o no los polígonos resultantes
Distancia de
influencia
RICARDO CUBEROS MEJÍA – Noviembre 2011 Diplomado Básico T.I.G. Módulo II Parte B 1-12

13. Operaciones comunes de Geoprocesamiento
 Operaciones entre elementos de un mismo tema
 Combinación de elementos
 Unión de elementos
 Sustracción de elementos
 Intersección de elementos
 Integración de elementos
 Áreas de afectación de elementos
 Operaciones entre temas
 Recorte de un tema basado en otro
 Intersección de dos temas
 Unión de dos temas
 Integración de temas
 Asignación de datos se acuerdo a ubicación
RICARDO CUBEROS MEJÍA – Noviembre 2011 Diplomado Básico T.I.G. Módulo II Parte B 1-13

14. Recorte de un tema considerando otro (Clip)
 Este proceso crea un nuevo tema recortando un tema
de punto, de línea o de polígono, empleando como un
“cortador de galletas” un tema de polígonos (o
polígonos seleccionados dentro de ese tema)
 El tema generado sólo contendrá datos del tema que
usted está cortando. El tema usado como un cortador
de galleta sólo sirve para definir los bordes del recorte.
RICARDO CUBEROS MEJÍA – Noviembre 2011 Diplomado Básico T.I.G. Módulo II Parte B 1-14

15. Intersección entre dos temas (Intersect)
 Similar a recortar un tema, excepto que preserva sólo
aquellos elementos que están dentro de la extensión
espacial como un ambos temas.
 Los elementos del tema de entrada (líneas o polígonos)
son interceptados o recortados por el tema interceptor.
El nuevo tema es del mismo tipo del tema de entrada y
contiene los datos de atributos del temade entrada y del
interceptor.
RICARDO CUBEROS MEJÍA – Noviembre 2011 Diplomado Básico T.I.G. Módulo II Parte B 1-15

16. Unión de dos temas
 Crea un nuevo tema combinando dos temas de
polígonos. El nuevo tema tiene elementos y atributos de
ambos temas, incluyendo su intersección.
 La unión se diferencia de la intersección sólo por el
hecho que todos los elementos de ambos temas son
incluidos en el tema resultante incluyendo aquellos
elementos que no están superpuestos (en cuyo caso,
algunos datos tendrán celdas vacías)
RICARDO CUBEROS MEJÍA – Noviembre 2011 Diplomado Básico T.I.G. Módulo II Parte B 1-16

17. Integrar múltiples temas (Merge)
 Similar a la unión, crea un nuevo tema combinando varios temas
similares cuyos elementos tienen diferente ubicación. Une un
mosaico de varios temas cuyos elementos poseen el mismo tipo de
geometría
 Al integrar temas, se selecciona uno de los temas originales para
definir la estructura de la tabla de atributos del nuevo tema. Si los
otros temas poseen atributos cuyos campos no están en la tabla
del tema seleccionado, éstos no aparecerán en el nuevo tema.
 Si los otros temas no tienen los mismos campos que el tema que
usted ha especificado, se agregarán celdas vacías a la tabla de
tributos del nuevo tema.
RICARDO CUBEROS MEJÍA – Noviembre 2011 Diplomado Básico T.I.G. Módulo II Parte B 1-17

18. Asignar datos de acuerdo a ubicaciones
 Emplea una relación espacial para adicionar datos de un
tema a otro tema. Considera criterios de localización
para asignar datos:
TEMAS punto línea Polígono
punto más cerca más cerca Inscrito
línea más cerca parte de inscrito
polígono No aplica No aplica Inscrito
RICARDO CUBEROS MEJÍA – Noviembre 2011 Diplomado Básico T.I.G. Módulo II Parte B 1-18

19. Ejercicio 4. Cambios a un tema
 Preparación de un plano integrado de polígonos
y otro de líneas
 Ejercicio a realizarse en ArcGIS 10
 Duración: 30 minutos
 Barrios
 Vías principales
RICARDO CUBEROS MEJÍA – Noviembre 2011 Diplomado Básico T.I.G. Módulo II Parte B 1-19

20. Ejercicio 5. Operaciones entre temas
 Relacionar temas
 Ejercicio a realizarse en ArcGIS 10
 Duración: 30 minutos
 Barrios
 Vías principales
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21. Pasos
 Recortar vulnerabilidad según parroquias
 Calcular áreas protección cursos de agua a 80 mts
 Integrar Parroquias con vulnerabilidad
 Interceptar buffers de cursos con vialidad
 Asignar buffer ríos a barrios
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22. Geoestadística
RICARDO CUBEROS MEJÍA – Noviembre 2011 Diplomado Básico T.I.G. Módulo II Parte B

23. ¿Qué es la Geoestadística?
 Es el estudio de las variables numéricas distribuidas en
el espacio.
 A partir de un conjunto de datos puntuales y
representativos dentro de un área de estudio, se aplican
procedimientos geoestadísticos de estimación y/o
simulación que permiten la descripción o
caracterización de las variables con dos fines
diferentes:
 proporcionar valores estimados en localizaciones de
interés y
 generar valores que en conjunto presenten iguales
características de dispersión que los datos originales.
RICARDO CUBEROS MEJÍA – Noviembre 2011 Diplomado Básico T.I.G. Módulo II Parte B 1-23

24. Principios de Geoestadística
 Los fenómenos distribuidos en el espacio
presentan un carácter mixto, un
comportamiento caótico o aleatorio a escala
local, pero a la vez estructural a gran escala
 La geoestadística pretende determinar la
función de correlación espacial de los datos
con el fin de predecir valores intermedios
 Interpolación
 Extrapolación
RICARDO CUBEROS MEJÍA – Noviembre 2011 Diplomado Básico T.I.G. Módulo II Parte B 1-24

25. Algunos modelos de interpolación
 IDW (Inverse Distance Weighting): interpolación ponderando
cada valor por el inverso de la distancia al punto a interpolar.
El valor interpolado es una media ponderada de los valores
observados donde los ponderadores son los inversos de las
distancias.
 Spline: interpolación que trabaja con la “mínima curvatura de
datos”, manteniendo los valores, ya sea en forma suavizada
o tensionada
 Kriging: utiliza alguna función (por ejemplo la normal) para
modelar la correlación espacial de los datos (variograma) y a
partir de la función estimada, es decir de la correlación
espacial, calcula los ponderadores a utilizar. También usa la
distancia, pues supone que la correlación es función de la
distancia.
RICARDO CUBEROS MEJÍA – Noviembre 2011 Diplomado Básico T.I.G. Módulo II Parte B 1-25

26. Características del IDW
 Asume que valores desconocidos son influidos
más intensamente por la cercanía a un valor
conocido: la influencia disminuye con la
distancia
 No posee métodos para comprobar la calidad
de la predicción, por lo cual la validación sólo
puede hacerse por la obtención de datos
veraces adicionales
 Es muy sensible a los valores disímiles, por lo
cual puede generar patrones aislados
puntuales.
RICARDO CUBEROS MEJÍA – Noviembre 2011 Diplomado Básico T.I.G. Módulo II Parte B 1-26

27. Funcionamiento del IDW
 Responde al valor de un campo de interpolación
 Se puede establecer una relación entre el peso
y la distancia (power): a medida que aumenta,
hay decrecimiento de la influencia con la
distancia.
 Se puede establecer un radio de puntos vecinos
para analizar la interpolación, y barreras para
limitar la extensión de la interpolación
 Usualmente es apropiado para variables con
cambios abruptos en sus valores.
RICARDO CUBEROS MEJÍA – Noviembre 2011 Diplomado Básico T.I.G. Módulo II Parte B 1-27

28. Características del Spline
A partir de los datos conocidos se genera una
matriz de valores que, al ser representada como
una superficie, posee el mínimo cambio posible
de pendiente entre puntos, con la mínima
curvatura posible.
 Cada sector interpolado emplea pocos puntos
para la estimación, por lo que se puede
modificar algunos puntos sin tener que
recomputar toda la interpolación
 Responde a un modo regularizado (suavizado) y
a uno de tensión (cambios abruptos de puntos)
RICARDO CUBEROS MEJÍA – Noviembre 2011 Diplomado Básico T.I.G. Módulo II Parte B 1-28

29. Funcionamiento del Spline
 Requiere pocos puntos, a diferencia del IDW
 Produce una patrón sencillo de interpolación
 Los resultados son sensibles a ubicaciones con
valores disímiles
 No calcula el error, al igual que IDW
 Los resultados pueden generar superficies muy
suavizados
 Usualmente es apropiado para variables con
cambios suaves en sus valores.
RICARDO CUBEROS MEJÍA – Noviembre 2011 Diplomado Básico T.I.G. Módulo II Parte B 1-29

30. Características del Kriging
 Similar al IDW, la influencia disminuye con la
distancia. Sin embargo, emplea un algoritmo
más sofisticado que utiliza un semivariograma
de los datos calculados para validar la
predicción.
 Combina un método geoestadístico con uno
probabilístico (no es determinístico). Calcula la
probabilidad asociada a cada predicción.
 Asume que las variaciones espaciales de un
dato responde a una parte determinística, una
parte coprrelacional y una parte casuística.
RICARDO CUBEROS MEJÍA – Noviembre 2011 Diplomado Básico T.I.G. Módulo II Parte B 1-30

31. Funcionamiento del Kriging
 Produce cuatro tipos de mapas
 Mapa de Predicción: valores predecidos
 Mapa de Probabilidad
 Mapa de Predicción de Errores
 Mapas de Cuantiles
 Emplea ecuaciones con ponderaciones
determinadas por semivariogramas
 Usualmente es apropiado para obtener
interpolaciones con cálculo de validación.
RICARDO CUBEROS MEJÍA – Noviembre 2011 Diplomado Básico T.I.G. Módulo II Parte B 1-31

32. Ejemplo de IDW
 Aplicando un power de 2, produce una resultado más
suave que el Spline
RICARDO CUBEROS MEJÍA – Noviembre 2011 Diplomado Básico T.I.G. Módulo II Parte B 1-32

33. Ejemplo de Spline
 Se ajusta a la curvas del terreno, ya que se genera por
una simple ecuación polinomial a través de los puntos.
RICARDO CUBEROS MEJÍA – Noviembre 2011 Diplomado Básico T.I.G. Módulo II Parte B 1-33

34. Ejemplo de Kriging
 Modelo intermedio a los anteriores, ya que se ajusta a
los puntos pero se pondera a partir de probabilidades
RICARDO CUBEROS MEJÍA – Noviembre 2011 Diplomado Básico T.I.G. Módulo II Parte B 1-34

35. Ejercicio 6. Interpolación de valores
 Empleo de cotas para construir un modelo
digital de elevaciones de terreno y curvas de
nivel, probando diferentes modelos de
interpolación
 Ejercicio en ArcGIS 10
 Duración: 60 minutos
 Cota.shp
 Norte.jpg
RICARDO CUBEROS MEJÍA – Noviembre 2011 Diplomado Básico T.I.G. Módulo II Parte B 1-35

36. Módulo 2: Análisis de
Datos Espaciales - Parte B1
Prof. RICARDO CUBEROS MEJIA
ricardocuberos@gmail.com
FACULTAD DE
UNIVERSIDAD ARQUITECTURA INSTITUTO DE
DEL ZULIA Y DISEÑO INVESTIGACIONES
RICARDO CUBEROS MEJÍA – Noviembre 2011 Diplomado Básico T.I.G. Módulo II Parte B