Métodos de adquisición de datos

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Métodos de adquisición de datos

Sistemas de Información GeográficaMétodos de adquisición de datos y tratamiento de errores – Tema 8Miguel Ángel Sanz Santos


Sistemas de Información Geográfica:Métodos de adquisición de datos y tratamiento de errores – Tema 8Índice.Fuentes de datosMétodos de digitalización manualFuentes de datos vectoriales. Sistemas ymetodología de digitalización vectorialFuentes de datos raster.Conversión entre formatos.Integración y edición de datos.Corrección automática y manual de errores.La cinta de Moebius -EscherMiguel Ángel Sanz Santos


Sistemas de Información Geográfica:Métodos de adquisición de datos y tratamiento de errores – Tema 8Este capítulo tratará de las técnicas de adquisición de datos, así como de los métodosgeneralmente disponibles para incorporar la información de forma digital al SIG. Lamayoría de los métodos conlleva el conocimiento de otras técnicas informáticas, noincluidas dentro de las explicaciones de los Sistemas de Información Geográfica como eldiseño asistido por ordenador, el tratamiento digital de imágenes, el conocimiento deprogramas específicos de gestión de información, el conocimiento del tratamiento de hojasde cálculo, etc.Se dedica un desarrollo amplio en la parte final del tema a la teoría de errores paraplantear las directrices básicas de su tratamiento e incorporación al SIG como un dato mása tener en cuenta; debemos recordar que nuestro SIG es un modelo de la realidadgeográfica y por tanto está sometido a la existencia de errores.Miguel Ángel Sanz Santos


Sistemas de Información Geográfica:Métodos de adquisición de datos y tratamiento de errores – Tema 8?A2Suelo Geología Población ... EconomíaA1BC3...Miguel Ángel Sanz Santos


Sistemas de Información Geográfica:Métodos de adquisición de datos y tratamiento de errores – Tema 8Los métodos de digitalización manual: consiste en la introducción de datos tantocartográficos como de atributos de forma manual. Muchos de los datos que son adquiridostanto de forma bibliográfica como pre-procesados, se encuentran en listas que deben serintroducidas manualmente en programas informáticos que permitan hacer la integración dedichos datos. La introducción de dichos datos se realizara desde el teclado o a través demétodos semi-automáticos con asistencia de programas de reconocimiento de caracteres(OCR).Miguel Ángel Sanz Santos


Sistemas de Información Geográfica:Métodos de adquisición de datos y tratamiento de errores – Tema 8Los programas OCR permiten convertir texto, tablas, esquemas,etc impreso en datos digitales fácilmente asimilables, con mayoro menor tratamiento posterior, por el SIGMiguel Ángel Sanz Santos


Sistemas de Información Geográfica:Métodos de adquisición de datos y tratamiento de errores – Tema 8Para la incorporación de los datos introducidos a mano dentro del SIG es necesariogeneralmente tratarlos con algún programa informático que nos facilite su tabulación, ya seaa través de programas de tratamiento de hojas de cálculo o bien de bases de datos; enambos casos obtenemos una estructura fácilmente reconocible por los gestores deinformación geográfica.Los datos introducidos de esta forma pueden ir destinados a dos tipos de información:Datos de información cartográfica:generalmente tiros o pares de coordenadascorrespondientes a puntos, arcos opolígonos. En el caso de los puntos puedenser localizaciones concretas o masas depuntos para la creación de modelos digitalesdel terreno.Datos de atributos de objetos cartográficos:en este caso la información se añadirá oformará en si una tabla de las bases dedatos relacional.Miguel Ángel Sanz Santos


Sistemas de Información Geográfica:Métodos de adquisición de datos y tratamiento de errores – Tema 8Los métodos de digitalización vectorial son en general semi-automáticos; en el caso de losperiféricos más usados, las tabletas de digitalización, existe una parte manual en la que eloperador introduce los elementos gráficos dibujándolos sobre una masa de dibujo especial ygracias a un instrumento de señalización también especial.Estas operaciones también pueden realizarse sin la necesidad de tabletas digitalizadoras,directamente sobre la pantalla de trabajo, pero en estos casos se necesita una operaciónprevia de adquisición de la información gráfica, generalmente obtenida por la digitalización através de un dispositivo de reconocimiento óptico, escáner.Existen otros métodos semi-automáticos basados en programas parecidos a los OCR, peroespecíficos para el reconocimiento de elementos gráficos.En cualquiera de los casos se requiero un posterior tratamiento de los datos obtenidos paraincorporar el resto de atributos que la parte gráfica necesita para ser operativa en el SIG.Miguel Ángel Sanz Santos


Sistemas de Información Geográfica:Métodos de adquisición de datos y tratamiento de errores – Tema 8Las tabletas digitalizadoras tienen dimensiones variadas que van desde tamaños similares aun sobre hasta grandes mesas de tamaño A00. La mayoría de ellas están constituidas por unentramado de finos hilos dispuestos debajo de la superficie plástica que conforma la mesa,los dispositivos apuntadores (ratones) están formados en su parte indicadora de unapequeña bobina que genera un campo eléctrico detectable por la malla del tablero,estableciendo una referencia de la posición del cursor.Miguel Ángel Sanz Santos


Sistemas de Información Geográfica:Métodos de adquisición de datos y tratamiento de errores – Tema 8El trabajo de digitalización comienza con la creación de un sistema de transformación decoordenadas desde la tableta al software de tratamiento.El software de tratamiento será el encargado de la transformación y la incorporación de loselementos cartográficos a la base de datos geográfica.Xt = 1234 Yt = 123 -> Utmx = 453234 Utmy = 3945235Miguel Ángel Sanz Santos


Sistemas de Información Geográfica:Métodos de adquisición de datos y tratamiento de errores – Tema 8La digitalización en pantalla es muy similar a la que se realiza sobre tableta, si bien la mesade trabajo es la misma pantalla; en este caso la precisión de digitalización estará en funciónde la resolución de la imagen que se use como base de digitalización.La imagen debe estar georeferenciada si se quiere que los datos introducidos se encuentrenen sus coordenadas reales. El proceso de acomodación al sistema de coordenadasgeográficas es previo a su utilización como fondo de trabajo.file title : Bitmap Created From :G:\Documentos\Clases\Prácticas\Sig\idrisicartalinx\Entorno_segovia\Originales\segovia.jpgdata type : 8 bitfile type : BMPcolumns : 827rows : 612ref. system : utm-30nref. units : munit dist. : 1.0000000min. X : 400349.5937500max. X : 406305.5625000min. Y : 4530576.0000000max. Y : 4534986.5000000pos'n error : unknownresolution : 7.2018969165659min. value : unknownmax. value : unknownvalue units : unspecifiedvalue error : unknownflag value : unknownflag def'n : unknownlegend cats : 0Miguel Ángel Sanz Santos


Sistemas de Información Geográfica:Métodos de adquisición de datos y tratamiento de errores – Tema 8En el caso de la digitalización a través de software especifico de vectorización, dependemos,al igual que en el caso anterior, de la definición de la imagen inicial para el nivel de resoluciónfinal; un problema añadido es la discriminación de los elementos a ser digitalizados, si sedesea digitalizar un elemento concreto deberemos previamente individualizarlo, operación quese tendrá que realizar con software específico de tratamiento de imagen digital, o bien,individualizarlo después de la vectorización.Miguel Ángel Sanz Santos


Sistemas de Información Geográfica:Métodos de adquisición de datos y tratamiento de errores – Tema 8Los métodos de digitalización raster o de teselado se encuentran más automatizados que losmétodos vector, si bien no se libran de un cierto tratamiento posterior manual, el cualpermitirá establecer los atributos de la variable geográfica.Salvo el escaneo de las imágenes a través de dispositivos de reconocimiento óptico comoescáner, capturadoras dedeo, cámaras fotográficas digitales, etc, el resto de losdispositivos de obtención de imágenes (satélites, aviones, etc) presentan sus documentoscon una cierto tratamiento de posicionamiento geográfico; en los primeros se deberá, una verincorporados digitalmente al sistema, realizar su correlación con el sistema de coordenadasutilizado.La resolución de los documentos obtenidos dependede las posibilidades de los sensoresencargados de la digitalización, que establecerán el nivel de detalle; este nivel puede sermejorado en ocasiones, con la operación de cruce con capas de mayor resolución; estamejora nunca será mayor a la de la imagen de mayor resolución.Miguel Ángel Sanz Santos


Sistemas de Información Geográfica:Métodos de adquisición de datos y tratamiento de errores – Tema 8Una de las fuentes más importantes de obtención de datos generales de una región son lossensores situados en plataformas extraterrestres (satélites) o los instalados sobreplataformas aéreas (aviones) o navales (barcos). En cualquiera de ellas el funcionamientoes muy similar y como se indicó en el tema 3, existen dos tipos de sensores:Sensores pasivos: son aquellos que selimitan a captar una porción de la longitudesde onda electromagnética reflejada o emitidapor las superficies u objetos de la Tierra.Sensores activos: son aquellos queproporcionan su propias longitudes de ondaelectromagnética y realizan una lectura de laporción reflejada por las superficies u objetosde la Tierra.Miguel Ángel Sanz Santos


Sistemas de Información Geográfica:Métodos de adquisición de datos y tratamiento de errores – Tema 8Las imágenes obtenidas desde los sistemas remotos, suelen servirse parcialmentegeorreferenciadas y en formato digital por lo que su incorporación al sistema requiere menortrabajo que las anteriores. En general las modificaciones se realizan sobre la pantalla delordenador y en muchos casos se encuentran semi-automatizadas, estas operaciones son:Corrección de deformaciones geométricasAjuste de deformaciones esféricas y orbitales.Ajuste de Georreferencia.Miguel Ángel Sanz Santos


Sistemas de Información Geográfica:Métodos de adquisición de datos y tratamiento de errores – Tema 8El sistema de digitalización raster más económicoactualmente son los escáner planos, que al igual a lastabletas digitalizadoras se encuentran en el mercado dediferentes tamaños y precisiones.El funcionamiento de un escáner es muy sencillo y similar alos sensores activos. En este caso el dispositivo dispone deuna fuente de energía en el zona del espectro visible y unsensor que recorre la imagen detectando la luz reflejada porla superficie del documento escaneado. La información esconvertida en valores de tonos de grises para los canales deRGB o CMYK y enviado al software de tratamiento.Su uso más común es la conversión de documentos impresosa formato digital, asimilable por cualquier programa detratamiento de información.Miguel Ángel Sanz Santos


Sistemas de Información Geográfica:Métodos de adquisición de datos y tratamiento de errores – Tema 8El resto de dispositivos de captura óptica digital nosuelen ser utilizados en la introducción directa deinformación para su uso en los Sistemas deInformación Geográfica; su uso suele estar destinado ala documentación gráfica del proyecto, acompañandoa la información del territorio, apoyándola orebatiéndola. Dentro del conjunto de periféricos másusuales actualmente estaría las cámaras digitales,tanto fotográficas como dedeo, capturadoras detelevisión, etc.Miguel Ángel Sanz Santos


Sistemas de Información Geográfica:Métodos de adquisición de datos y tratamiento de errores – Tema 8Conversiones en los formatos obtenidos entre los distintos sistemas de digitalización sonhabituales en los Sistemas de Información Geográfica, sobre todo en lo concerniente avariables cualitativas.La conversión se puede realizar en ambos sentidos, de vector a raster o de raster a vector.En cualquiera de los casos el proceso de conversión tiene sus perdidas y ganancias.La conversión de vector a raster suele ser lamás simple; consiste en establecer el tamañode la malla, es decir , el número de filas ycolumnas que tendrá la imagen final. Estemallado puede superponerse a la imagenvectorial de dos formas para obtener el valordel pixel: establecer el valor másrepresentativo de los que ocupan el área delpixel, o bien, establecer como valor del pixel elvalor situado en su centro.En cualquiera de los casos siempre hay unaperdida de información en favor de una u otraclase de la variable, que será más patentecuanto más grande sea el tamaño del pixel omás pequeños sean los elementos gráficos arasterizar.Miguel Ángel Sanz Santos


Sistemas de Información Geográfica:Métodos de adquisición de datos y tratamiento de errores – Tema 8La transformación desde raster a vector puede ser también muy simple si solamentedeseamos establecer el límite entre las diferentes unidades o clases de la variable temática.En este caso bastará con establecer el límite de los polígonos o elementos lineales en ellímite de los pixels de distintas clases; este procedimiento da resultados óptimos si nosmovemos en la dirección de filas, columnas o en las diagonales a 45º o 135º.Pero en general se pretende que los elementos presenten una forma no tan cuadriculada, queademás supone un gran número de vértices inadecuados en la base de datos cartográfica, enestos casos es necesario un criterio de corte de los pixels, este puede ser los puntoscentrales, los puntos medios de las aristas de los pixels, etc.Miguel Ángel Sanz Santos


Sistemas de Información Geográfica:Métodos de adquisición de datos y tratamiento de errores – Tema 8La integración de los datos dentro del Sistema de Información Geográfica no se queda enla simple digitalización, antes de ser incorporados deben ajustarse una serie deparámetros como son:GeorreferenciaciónAjuste de bases de datosDocumentaciónAlmacenamientoMiguel Ángel Sanz Santos


Sistemas de Información Geográfica:Métodos de adquisición de datos y tratamiento de errores – Tema 8Los tipos de error pueden clasificarse en dos tipos fundamentales según las causas que losgeneran:Errores sistemáticos: son aquellos que serepiten siempre de la misma forma mientraspermanecen las causas que los originan. Sonerrores acumulativos.Errores aleatorios: son aquellos que secausan por procesos externos ymomentáneos externo al proceso de medida.Son difíciles de controlar y su corrección seintenta paliar por estudios estadísticos yprobabilísticosMiguel Ángel Sanz Santos


Sistemas de Información Geográfica:Métodos de adquisición de datos y tratamiento de errores – Tema 8Las causas que producen los errores en las medidas realizas tienen clasificarse en trestipos básicosCausas naturales: son las relacionadas con losagentes atmosféricos, cambio de temperatura,presión atmosférica, humedad, refracción, etc.Causas instrumentales: son debidas a lasimperfecciones y ajustes de los instrumentos demedidaCausas humanas: son debidas a las limitacionesde los sentidos humanos o bien a lasimperfecciones al realizar una cierta tarea.Miguel Ángel Sanz Santos


Sistemas de Información Geográfica:Métodos de adquisición de datos y tratamiento de errores – Tema 8Los errores que se incluyen dentro de los proyectos de Sistemas de Información Geográficapueden ser considerados de dos formas y su estimación se establece de la siguiente forma:MrError absoluto: se toma como la diferenciaentre la verdadera magnitud y la medidarealizadaMme a=Mr− Mme r= e aMrError relativo: es el cociente entre el errorabsoluto y la verdadera magnitudMiguel Ángel Sanz Santos


Sistemas de Información Geográfica:Métodos de adquisición de datos y tratamiento de errores – Tema 8El control de los errores comienza por la eliminación de los errores sistemáticos, fácilmentereconocibles; el problema se plantea en los errores aleatorios y por lo general losdenominados como errores. Su corrección o atenuación se basa fundamentalmente en lateoría de probabilidades y la aplicación de herramientas estadísticas, de las cuales las másusadas son:Valor más probable: es la media aritmética detodas las medidas tomadas. Si se toma como elvalor probable como verdadero, los residualesserán los errores cometidos.Error más probable: representa la mediana delos erroresError medio aritmético: es la media aritmética detodas los errores.M p=n∑i=1nM ie m=n∑i=1ne iR i=M p−M iError medio cuadrático: sería el error más usado,correspondiendo con la varianza.e mc=∑ ni =1 M p− M i 2nMiguel Ángel Sanz Santos


Sistemas de Información Geográfica:Métodos de adquisición de datos y tratamiento de errores – Tema 8En los Sistemas de Información Geográfica la mayor parte de los errores seproducen en el posicionamiento de los datos, la exactitud temática, la temporalidadde los mismos y su integridad.Además de los errores que puedan ser cometidos en la introducción de los datos,existe un problema casi más importante y que conlleva errores difíciles de detectar,estos se basan en el mal uso de los datos dentro del SIG y los derivados de análisis yreutilización de resultados. En estos casos, estos errores se propagan y son difícilesde detectar.Miguel Ángel Sanz Santos


Sistemas de Información Geográfica:Métodos de adquisición de datos y tratamiento de errores – Tema 81.- J. Bosque Sendra Sistemas de Información Geográfica Rialp2.- Javier Gutiérrez Puebla y Michael Gould SIG: Sistemas de Información Geográfica Editorial Síntesis3.- R. Martínez Marín, Javier García García y Juan Calos Ojeda Manrique, Juan Carlos Formulario técnico de geodesia y topografía,con ejercicios y problemas resueltos BelliscoMiguel Ángel Sanz Santos


Sistemas de Información Geográfica:Métodos de adquisición de datos y tratamiento de errores – Tema 8Gabinete: ejercicios de estimación de errores en medidasPrácticas: Dentro de las practicas ya se han realizado la introducción dedatos, utilizando diferentes técnicas de las explicadas en esta parteteórica. Durante las practicas se realizarán algunos procesos deconversión vector -raster y se aplicarán técnicas de suavizado ycorrección.Miguel Ángel Sanz Santos

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