Guía de estudio · BD geográficas · SIG + OGC

Bases de Datos
Geográficas

El punto central no es mirar un mapa. Es conseguir que una base de datos pueda representar, relacionar, medir, transformar y buscar información geográfica de forma eficiente.

Empezar desde cero Comparar modelos Probar qué sé

Si es tu primera vez: seguí el orden del índice. Está armado para ir de el territorio → el modelo → la persistencia → la consulta.

Territorio · capas

CONTAINS · INTERSECTS DISTANCE · BUFFER

POINT(-60.53 -31.74) SRID 4326 → 32720

representar relacionar consultar

La base no guarda “un dibujito”. Guarda geometrías, atributos y referencias espaciales con operaciones propias.

1 Abstraé el territorio

2 Elegí el modelo correcto

3 Consultá con semántica espacial

02 · Guía definitiva

Todo el tema en seis movimientos

SIG → abstracción → persistencia → TDA → OGC → consulta.

01SIGproblema · componentes · requisitos
02Modelosráster · vectorial · capas
03Persistenciafilas, orden y cierre
04TDAdominio + operaciones
05OGCtipos y semántica común
06Consultarelacionar · medir · transformar

03 · Guía definitiva

La ubicación dejó de ser accesoria

Hoy el lugar donde ocurre un hecho forma parte del análisis.

La coordenada dejó de ser un dato secundario: permite cruzar hechos que antes se analizaban por separado.

01Móviles y GNSS

02Logística e IoT

03Satélites y drones

04Infraestructura

El desafío es sostener volumen, consistencia, interoperabilidad y performance junto con datos transaccionales y estadísticos.

04 · Guía definitiva

¿Qué es un SIG?

Tecnología para gestionar información geográfica y producir decisiones.

SIG / GIS

Hardware y software que gestionan datos espaciales y permiten análisis complejos según criterios de personal especializado.

No es solo un mapa: incluí tecnología, datos, análisis, usuarios y finalidad decisoria.

05 · Guía definitiva

Componentes del SIG

Ninguna pieza aislada constituye el sistema.

01
Equipos
Entrada y salida de información geográfica.
02
Programas
Base funcional adaptable.
03
Bases de datos
Sostienen información y análisis.
04
Recursos humanos
Definen problemas, integran modelos y evalúan resultados.

Sistema = tecnología + información + criterio humano. Si falta una parte, el SIG queda incompleto.

06 · Guía definitiva

Tres requisitos funcionales

Representar, consultar e integrar.

Representar

Guardar límites, ubicaciones, recorridos y áreas.

Consultar

Responder lindancia, cruce, cercanía o inclusión.

Integrar

Unir geometría con propietario, construcción, legajo o impuestos.

Condición transversalEficiencia sobre miles o millones de objetos.

07 · Guía definitiva

Datos gráficos y alfanuméricos

Forma y descripción constituyen una unidad integrada.

GRÁFICOposición
forma
extensión

ALFANUMÉRICOnombre
población
atributos

OBJETO GEOGRÁFICO

Una ciudad combina nombre y población censal con una geometría.

08 · Guía definitiva

Abstraer el mundo real

El modelo se elige según la pregunta.

Geometría: Puntos, líneas y áreas.
Imagen: Fotografías o satélites.
Etiqueta: Direcciones.

EJEMPLO

Un río puede abstraerse como una línea curva o como una secuencia de segmentos.

No existe una representación universalmente mejor: el modelo correcto depende de la pregunta.

09 · Guía definitiva

Ráster y vectorial

Dos representaciones distintas y combinables.

Matriz de píxeles con resolución fija.

Geometrías definidas por coordenadas.

Las relaciones espaciales son tan importantes como la forma.

10 · Guía definitiva

Ráster: estructura

El píxel es la unidad mínima.

La posición está implícita en la matriz; no se almacena una coordenada por cada píxel.

UNIDAD

El píxel es la unidad mínima.

RESOLUCIÓN

El tamaño de la celda determina cuánto detalle puede representar.

TOPOLOGÍA

La vecindad surge de filas y columnas.

11 · Guía definitiva

Ráster: precisión

Zoom no crea detalle ausente.

La convención puede referir la celda a una esquina o al centro; debe conocerse para interpretar posición.

12 · Guía definitiva

Ráster: balance

Simple para overlay; limitado para relaciones exactas.

Lo que resuelve bien

Estructura simple.
Overlay.
Variabilidad espacial.
Imágenes satelitales.

−

Lo que complica

Uso de memoria.
Topología y operaciones exactas.
Sesgo y múltiples resoluciones.

Ampliar un mapa de bits agranda las celdas: termina pixelándose, no ganando detalle.

13 · Guía definitiva

Vectorial: construcción

Punto → secuencia ordenada → contorno cerrado.

“Todo nace a través del punto”. La línea une muchos puntos; el polígono exige un contorno cerrado.

14 · Guía definitiva

Vectorial: relaciones

Posición, forma y vínculo espacial.

Dentropunto en polígono

Crucepuede producir punto, línea o área

Vecindadcomparte frontera, no interior

Contenciónun área incluye otra

15 · Guía definitiva

Vectorial: balance

Precisión a cambio de complejidad.

Fortalezas

Compacto y preciso.
Independiente de resolución.
Apto para cálculos y relaciones exactas.

−

Costos

Modelo más complejo.
Overlay costoso.
Menor naturalidad para fenómenos continuos.

Intercambio central: precisión geométrica a cambio de mayor complejidad.

16 · Guía definitiva

Cómo elegir

La naturaleza del fenómeno manda.

Necesidad	Modelo
Entidad discreta o red	Vectorial
Elevación, temperatura, humedad	Ráster
Modelo completo	Combinación + conversiones

Son orientaciones, no reglas absolutas.

17 · Guía definitiva

Superposición de capas

Cada capa representa otro aspecto del territorio.

riesgo

rutas + ríos

departamentos

imagen satelital

Ráster aporta el fondo continuo: imagen satelital.

Vectorial agrega departamentos, localidades, rutas, ríos, electricidad y riesgo.

Las herramientas de escritorio se trabajan por separado; aquí importa comprender qué representa cada capa.

18 · Guía definitiva

Intento relacional

Para el SGBD siguen siendo números y filas.

nodeK_ID · X · Y

PolygonP_ID · Name

PolygonGeomP_ID · K_ID · NEXT_K_ID

¿Quién garantiza la secuencia y el cierre?

19 · Guía definitiva

Orden y cierre

Los mismos puntos, en otro orden, producen otra figura.

1→2→4→3→1

Mismos puntos, distinto recorrido: cambia el contorno.

Guardar el punto. Cada vértice conserva sus coordenadas.
Guardar cuál sigue. La secuencia define la arista.
Volver al primero. El último enlace garantiza el cierre.

Un triángulo puede modelarse con el punto siguiente; triggers o tablas temporales ayudan a garantizar el cierre.

20 · Guía definitiva

Por qué el modelo ingenuo falla

Cada operación exige reconstrucción y lógica adicional.

Reconstruircada geometría desde filas y enlaces.
Validarorden, cierre y consistencia.
Reprogramarcontiene, cruza o distancia en cada aplicación.
Perderindependencia, rendimiento e índices adecuados.

Resultado: reconstruir rutas mediante joins contra miles de puntos sería prohibitivo.

21 · Guía definitiva

Tipos de datos abstractos

Dominio geométrico y operaciones forman una unidad.

DECLARACIÓNgeom POLYGON

Una columna expresa el dominio geométrico.

INTERFAZContains · Distance · Area

El acceso ocurre mediante operaciones predefinidas.

INTERIORimplementación oculta

Predicados e índices especializados viven dentro del SGBD.

TDA = dominio + operaciones. La estructura interna puede cambiar sin romper a quien usa la interfaz.

22 · Guía definitiva

Encapsular para preservar independencia

La interfaz se conoce; la implementación puede cambiar.

Dominio

Interfaz

Implementación oculta

Independencia

Un TDA puede entenderse como un objeto con comportamiento y representación.

23 · Guía definitiva

¿Solución propietaria?

Sin estándar, cada cliente necesita adaptadores por motor.

SIN CONTRATO COMÚN

Oracle · SQL Server · MySQL · PostgreSQL

un adaptador por motor

→

CON ESTÁNDAR

mismos tipos · mismas operaciones

libertad de implementación física

24 · Guía definitiva

Performance espacial

Guardar no basta: hay que encontrar.

1.000.000objetos no pueden recorrerse uno por uno ante cada consulta.

CONSULTA formula la relación buscada→ÍNDICE reduce candidatos→MOTOR verifica el resultado

El costo de mantener el índice es pequeño frente al beneficio de búsqueda. Los índices de PK y los B+ tree están optimizados para valores ordenados y bloques de disco.

25 · Guía definitiva

Por qué B-tree no alcanza

Una geometría no tiene un único valor ordenable.

ESCALAR10 · 20 · 30 · 40 · 50

Números, textos y fechas admiten un orden total sobre un solo eje.

≠

GEOMETRÍAposición × extensión

Las regiones ocupan 2D: pueden solaparse, contenerse y no poseen un único valor ordenable.

Por eso un B-tree tradicional no expresa bien la proximidad ni el solapamiento espacial.

26 · Guía definitiva

R-tree y MBR

Primero candidatos; luego comparación exacta.

El MBR aproxima cada geometría mediante un rectángulo paralelo a los ejes.

1
AGRUPAR
el R-tree organiza regiones jerárquicamente.
2
FILTRAR
descarta grupos imposibles por sus MBR.
3
REFINAR
compara exactamente solo los candidatos.

Un MBR puede ser candidato aunque la geometría exacta no cumpla.

27 · Guía definitiva

Open Geospatial Consortium

Un contrato común para el ecosistema geoespacial.

OGC

reúne empresas, universidades y organismos estatales para acordar una semántica geoespacial compartida.

Estándares abiertos.
Integración cívica y empresarial.
Arquitecturas abiertas.

OGC define contratos; no ejecuta consultas. No es un motor.

28 · Guía definitiva

Simple Features Standard

Arquitectura común e implementación SQL.

DEFINE

El lenguaje común

Tipos geométricos y operaciones SQL.

NO DEFINE

La estrategia física

Índices, estructura interna ni rangos.

Referencia técnica: Simple Features se identifica habitualmente con ISO 19125; ISO 19115 corresponde a metadatos geográficos.

29 · Guía definitiva

Características y dimensiones

Geoobjetos simples o compuestos.

X · Y

ubican el punto en el plano

agrega altura

incorpora una medida asociada: temperatura, área de servicio o progresiva de un mojón.

Reglas: interpolación lineal y sin topología explícita.

Colecciones: multipunto, multilínea y multipolígono.

Ejemplo: dos carriles de autopista como una multilínea.

30 · Guía definitiva

Jerarquía OGC

Herencia de formas simples y colecciones.

Geometryabstracta

Point0D

Curve1D

LineStringLineLinearRing

Surface2D

PolygonPolyhedralSurfaceTriangle · TIN

GeometryCollectioncolecciones

MultiPointMultiCurve → MultiLineStringMultiSurface → MultiPolygon

Toda geometría se asocia a sistemas de referencia espacial y de medida. Conviene priorizar tipos concretos frente a geometry genérico.

31 · Guía definitiva

Operaciones de Geometry

Contrato común de la tipo base abstracto.

Dimension(g)

Devuelve la dimensión de la geometría.

GeometryType(g)

Devuelve el nombre del tipo geométrico, como LINESTRING o POLYGON.

AsText(g)

Convierte la geometría a su representación textual WKT para intercambio.

AsBinary(g)

Convierte la geometría a la representación binaria interoperable definida por el estándar.

SRID(g)

Devuelve el identificador del sistema de referencia espacial asociado.

IsEmpty(g)

Indica si la geometría no contiene elementos.

IsSimple(g)

Comprueba si cumple la condición de simplicidad definida por OGC; por ejemplo, una línea simple no se autointersecta.

Boundary(g)

Genera la frontera o contorno de la geometría.

Envelope(g)

Genera el rectángulo mínimo paralelo a los ejes que la envuelve: su MBR.

Todos los miembros de GeometryCollection comparten SRS.

32 · Guía definitiva

Point, LineString y Surface

Dimensiones y operaciones propias.

Point

X/Y, frontera vacía, envelope puntual.

LineString

Interpolación lineal, numPoints y pointN; Line tiene dos puntos.

Surface

area, centroid y pointOnSurface. El centroide puede caer fuera; pointOnSurface pertenece a la superficie.

33 · Guía definitiva

Predicados topológicos

Cómo dos geometrías se vinculan.

-- ¿Qué ciudades son atravesadas por ríos?
SELECT Ciudades.name
FROM Ciudades
JOIN Rivers
  ON CROSSES(Ciudades.Geom, Rivers.Geom) = 1;

Equals

idénticas

Disjoint

sin puntos comunes

Intersects

comparten punto

Touches

solo límites

Crosses

cruce

Overlaps

solapamiento parcial

Within

dentro

Contains

contiene

Within / Contains

El punto está dentro del polígono.

Within(punto, polígono) = 1

1 verdadero; 0 falso; -1 o NULL cuando un argumento nulo impide conocer el resultado.

34 · Guía definitiva

Constructoras y métricas

No confundas predicado con geometría resultante.

Buffer(g,d)área a distancia d

ConvexHull(g)menor casco convexo

Intersectionsolo la parte común

Unionreúne ambas

Differenceg1 sin g2 · orden importa

MÉTRICASLength(g) longitudArea(g) superficieDistance(g1,g2) distancia mínimaLas unidades dependen del SRS.

Intersects devuelve verdad; Intersection devuelve geometría.

35 · Guía definitiva

Transform vs SetSRID

Reproyectar no es etiquetar.

TRANSFORMcambia números

Reproyecta: recalcula las coordenadas para expresar el mismo lugar en otro SRS.

SETSRIDcambia etiqueta

Etiqueta: asigna metadatos sin alterar ningún valor de coordenada.

POINT(-60.53 -31.74) · EPSG:4326
Transform(geom, 32720) · reproyección

Atención: Paraná ronda 60,5°O y corresponde a UTM zona 20S, EPSG:32720. EPSG:32722 no corresponde a esa ubicación; verificá siempre la zona antes de transformar.

36 · Guía definitiva

WKT y construcción

Formato textual para intercambiar y crear geometrías.

SELECT Nombre, AsText(Geom) AS Geometry
FROM Ciudades
WHERE Nombre = 'Paunzhausen';

-- Resultado:
-- Paunzhausen | POLYGON ((10 10, 10 20, 20 20, 20 15, 10 10))

POINT(10 10)

LINESTRING(...)

POLYGON((...))

MultiPoint · MULTIPOINT(10 10,20 20)MultiLineString · MULTILINESTRING(...)MultiPolygon · MULTIPOLYGON(...)Collection · GEOMETRYCOLLECTION(...)

Salida interoperableAsText(g) → WKTAsBinary(g) → WKB

WKT→GeomFromText(wkt[,srid])→Geometry

Sin segundo argumento: SRID 0. El ejemplo final construye TRIANGLE.

Buscá por reconocimiento.

SIGTecnología, datos, análisis y personas.

RásterMatriz de píxeles.

VectorialGeometrías por coordenadas.

TDADominio y operaciones.

MBRRectángulo envolvente.

R-treeÍndice de regiones.

OGCConsorcio de estándares.

SFSTipos y operaciones simples.

GeometryTipo base abstracto.

SRIDReferencia espacial.

WKTTexto conocido.

MMedida opcional.

39 · Guía definitiva

Quiz conceptual

Detectá conceptos mezclados.

1. Un requisito SIG es…

solo imágenes

integración espacial-temática

solo ráster