El secreto de las bases de datos espaciales: índices y funciones espaciales

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Normalmente, cuando uno se adentra en el mundo de los Sistemas de Información Geográfica (SIG), lo primero que aprende es administrar y analizar información geográfica utilizando algún software de escritorio, como puede ser ArcMap, QGIS o gvSIG, entre otros.

Posterior a eso, aprende cómo conectar bases de datos comunes (Oracle, DB2, Informix, SQL Server,etc) a esos softwares de escritorio y extraer información no espacial para convertirla en especial, por ejemplo un listado de direcciones.

Pero, ¿por qué usar bases de datos comunes pudiendo utilizar bases de datos espaciales? ¿Qué ventajas ofrece?

Una base de datos espaciales nos permite manipular toda nuestra información geográfica de una manera mucho más rápida y eficaz que una base de datos común, y además, nos permite realizar muchos análisis como un software SIG de escritorio. Todo ello gracias a dos elementos fundamentales.

Base de datos espaciales: Los índices espaciales

Una base de datos común proporciona métodos de acceso, comúnmente conocidos como índices, para permitir un acceso rápido a subconjuntos de datos. El orden natural de los números, cadenas y fechas dentro de un base de datos común es fácil de determinar: cada valor es menor que, mayor que o igual a cualquier otro valor. La indexación de estos tipos de datos (números, cadenas, fechas) se hace generalmente con índices del árbol-B.

Pero debido a que las geometrías de la información espacial (punto, línea y polígono) se pueden superponer, pueden estar contenidos uno dentro de otro, y están dispuestos en un espacio de dos dimensiones (o más), un árbol B no puede ser usado para indexarlos eficientemente. Las bases de datos espaciales reales proporcionan un índice espacial, el cual responde a la preguntas teniendo en cuenta qué objetos están dentro de un cuadro delimitador en particular, llamado bounding box.

Un bounding box es el rectángulo más pequeño capaz de contener una determinada geometría.

Los índices espaciales tienen que realizar búsquedas rápidamente con el fin de ser útiles, así que, en lugar de proporcionar resultados exactos, tal y como lo hacen los árboles B, proporcionan resultados aproximados. La pregunta «¿qué líneas se encuentran dentro de este polígono?”, será interpretada por un índice espacial como «¿qué cuadros delimitadores que contengan líneas se encuentran dentro de la caja de delimitación de este polígono?»

Los índices espaciales reales llevados a cabo por diversas bases de datos varían ampliamente. La aplicación más común es el árbol R, utilizado en PostGIS.

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Base de datos espaciales: Las funciones espaciales.

Para la manipulación de datos durante una consulta, una base de datos común ofrece funciones tales como la concatenación de cadenas, hacer operaciones matemáticas con los números, y extraer información de fechas. Una base de datos espacial proporciona un conjunto completo de funciones para el análisis de componentes geométricos, la determinación de las relaciones espaciales, y la manipulación de geometrías. Estas funciones espaciales sirven como la piedra angular de cualquier proyecto espacial. Se pueden agrupar en cinco categorías:

  • Conversión: convierten unas geometrías en otras.
  • Gestión: gestionan la información acerca de las tablas espaciales.
  • Recuperación: recuperan las propiedades y medidas de una geometría.
  • Comparación: comparan dos geometrías con respecto a su relación espacial.
  • Generación: generan nuevas geometrías a partir de otros.

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Descubre más en nuestro blog sobre Bases de Datos Espaciales

Referencias:

Autor: Miguel Ángel Hurtado Ruiz.

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