Datos+espaciales

Los **datos espaciales** son referencias a posiciones de objetos sobre la superficie de la tierra. Para usar números de referencia se puede acudir a Un modelo elemental de la tierra, la cual se la podría considerar una esfera. En su superficie se pueden medir posiciones con unidades angulares llamadas latitud y longitud. Donde **latitud** (φ) mide el ángulo entre el plano ecuatorial y la línea que pasa a través de ese punto y es normal a la superficie. Luego se considerando la l**ongitud** (λ) como la medida angular que va de este a oeste pasando por meridianos de referencia.

Los números que así determinan objetos usando una **coordenada** compuesta por una medida de latitud y otra de longitud, pueden expresarse en grados minutos, segundos o en grados decimales. Por ejemplo: Grados en minutos y segundos para la Estatua de la Libertad es igual a latitud 40° 41' 21"N, longitud 74° 2' 40" W con grados, minutos y segundos o 40.689167, -74.044444 y con grados decimales se expresaría como latitud 40.689167, longitud -74.044444.

La geodesia ha determinado que la forma real de la tierra es un geoide. Para fines prácticos, en las proyecciones, trabajar con un geoide es demasiado complicado por eso se la define como un elipsoide. El elipsoide es descrito por su eje semi principal (radio ecuatorial) y aplanamiento. Diferencias de modelos de representación de la superficie de la tierra
 * Geoide, la verdadera forma de la superficie de la tierra**

El Geoide es la superficie teórica equipotencial del campo gravitatorio de la Tierra, coincidente aproximadamente con el nivel medio del mar. Lejos de lo que se podría imaginar, esta superficie no es uniforme, sino que presenta una serie de irregularidad es, causadas por la distinta composición mineral del interior de la Tierra y de sus distintas densidades, lo que implica que para cada punto de la superficie terrestre exista una distancia distinta desde el centro de la Tierra al punto del geoide.

**Proyectando la tierra sobre un plano** De forma burda, proyectar la tierra sobre un plano es como querer aplastar la cáscara de una naranja sobre una mesa. Si se piensen la piel de naranja como la superficie de la tierra, está claro que no se puede tener una representación de la superficie sin que incluya una gran cantidad de distorsión. Los cartógrafos representan la superficie curva de la tierra por medio de una operación matemática llamada proyección. De hecho hay varias proyecciones diferentes desarrolladas en los últimos siglos por cartógrafos. No existe un método matemático para transferir la esfera o un elipsoide a un espacio de dos dimensiones sin distorsión. Por lo tanto, las proyecciones modifican los datos e incluyen algunas deformaciones sobre longitudes, áreas o formas que se pueden observar en los mapas. Podemos clasificar proyecciones de acuerdo con las características geográficas y propiedades que conservan:
 * proyecciones equidistantes, si conserva las distancias.
 * proyecciones equivalentes, si conservan las superficies.
 * proyecciones conformes, si conservan las formas (o, lo que es lo mismo, los ángulos).

Es importante entender que no existe la mejor proyección, sino cada uno debe elegir la que más le convenga a sus intereses. La proyección más usada es la Mercator (de tipo cilíndrico) dado que presenta una buena exactitud en su zona central, pero las zonas superior e inferior correspondientes a norte y sur presentan grandes deformaciones.

Los sistemas de coordenadas (o proyecciones cartográficas) utilizan los conceptos de forma de la tierra y proyección para construir el marco de referencia para posicionar los objetos en la superficie de la tierra. Hay dos tipos de sistemas de coordenadas: Sistemas de coordenadas proyectadas de coordenadas y sistemas de coordenadas geográficas. **SRS - Sistema espacial de referencia** Son sistemas de coordenadas que se usan para ubicar objetos en un mapa o en un globo terráqueo. Se les conoce también como SRS (Spatial Reference System) o CRS (Coordinate Reference System ). Los sistemas de coordenadas tienen: un eje X (horizontal) y un eje Y (vertical). En algunas ocasiones hay un eje Z. Un SRS está determinado por:
 * Sistemas de coordenadas**

Un "**datum**" es un elemento geodésico basado en un conjunto de puntos de referencia en la superficie terrestre que se usan como base para tomar medidas de posición de acuerdo con un modelo de la forma de la tierra (un elipsoide y/o geoide) para así definir un sistema de coordenadas. Un datum define el origen y la orientación de un SRS. Algunos datums de uso común son: NAD27, NAD83 (GRS80), WGS84.
 * Un datum (Que a su vez está determinado por un elipsoide)
 * Una proyección cartográfica.
 * Parámetros adicionales como la ubicación del eje Y (meridiano central) o del eje X (paralelo central).
 * Cada SRS tiene también asociado una unidad de medida (metros, grados, etc.).

Las proyecciones cartográficas son transformaciones de la superficie curvada de la Tierra en un plano. Esta transformación no puede realizarse sin causar alguna distorsión de: área, forma, escala, dirección.

A un SRS se lo puede referenciar de varias maneras: a) Por la sintaxis Well-known text (WKT), por la sintaxis PROJ.4, por los **códigos EPSG**.

A continuación se muestra un ejemplo de formato WKT (del estándar OGC) que se usa para especificar los componentes de un SRS y sus respectivos valores. Corresponde a un SRS WGS84 (código 4326):

GEOGCS["WGS 84", DATUM["WGS_1984", SPHEROID["WGS 84",6378137,298.257223563, AUTHORITY["EPSG","7030"]], AUTHORITY["EPSG","6326"]], PRIMEM["Greenwich",0, AUTHORITY["EPSG","8901"]], UNIT["degree",0.01745329251994328, AUTHORITY["EPSG","9122"]], AUTHORITY["EPSG","4326"]] El conjunto de códigos EPSG (European Petroleum Survey Group) hacen referencia a una gran cantidad de sistemas SRS y se usan como un standar para configurar bases de datos geográficas y SIG. Algunos códigos EPSG de uso común son:


 * 4326. Del SRS WGS84 (coordenadas geográficas, latitud y longitud). Es usado por el sistema GPS.
 * 3857. Del SRS WGS84/Pseudo Mercator, usado por los principales servicios de mapas en Internet (Google Maps, OpenStreetMap, Bing Maps y otros). Puede encontrarse con el código alterno 900913.

La base de datos de códigos EPSG está en @http://www.epsg.org/



En el sistema la **Longitud** es medida en grados del ángulo entre el meridiano 0 y cualquier punto de la Tierra, con el centro del planeta como vértice. Su rango va desde 0 hasta 180. Se mide hacia el este (E) o hacia el oeste (W). La **latitud** es medida también en grados, correspondientes al ángulo entre el ecuador y cualquier punto de la Tierra, con el centro del planeta como vértice. Su rango va desde 0 (el ecuador) hasta 90 (los polos) Se mide hacia el norte (N) o hacia el sur (S). **Sistemas de coordenadas** Los sistemas de coordenadas permiten establecer de forma unívoca la posición que ocupa cada objeto en la superficie terrestre. Se basan en una serie de puntos cuya posición absoluta es conocida, a partir de los cuales se establece la posición de los demás mediante indicaciones de dirección y distancia.

Tipos de sistemas de coordenadas **Formato de coordenadas**
 * Cartesianas tridimensionales X,Y,Z (las del sistema de referencia geodésico)
 * Geodésicas/geográficas/elipsódicas, (longitud, latitud),
 * Proyectadas (planas x,y). Establecidas a partir de la proyección de la superficie de referencia en un plano (proyecciones cartográficas)


 * - Formato sexagecimal (Grados°Minutos' Segundos”) 85°6'36,27385" W; 9°33'16,98669" N
 * - Formato decimal (grados decimales) -85,110076; 9,554718

En un **sistema de coordenadas geográficas** (GCS) se utiliza una superficie esférica de tres dimensiones para definir ubicaciones en la Tierra. Con frecuencia, a los GCS, Geographic Coordinate System (sistema de coordenadas geográficas) se los llama incorrectamente datum, pero un datum es solo una parte de un GCS. Un GCS incluye una unidad angular de medida, un meridiano base y un datum (basado en un esferoide). Para hacer referencia a un punto se utilizan sus valores de latitud y longitud. La longitud y la latitud son ángulos medidos desde el centro de la Tierra hasta un punto de la superficie de la Tierra. Los ángulos se suelen medir en grados (o en grados centesimales).

Un **sistema de coordenadas proyectadas** se define sobre una superficie plana de dos dimensiones. A diferencia de un sistema de coordenadas geográficas, un sistema de coordenadas proyectadas posee longitudes, ángulos y áreas constantes en las dos dimensiones. Un sistema de coordenadas proyectadas siempre está basado en un sistema de coordenadas geográficas basado en una esfera o un esferoide. En un sistema de coordenadas proyectadas, las ubicaciones se identifican mediante las coordenadas x, y en una cuadrícula, con el origen en el centro de la cuadrícula. Cada posición tiene dos valores de referencia respecto a esa ubicación central. Uno especifica su posición horizontal y el otro su posición vertical. Los dos valores se denominan coordenada x y coordenada y. Utilizando esta notación, las coordenadas del origen son x = 0 e y = 0. Una Proyección de Mercator Transversa es una proyección cartográfica similar a la Mercator, en la cual la proyección de la Tierra se hace sobre un cilindro tangente a los meridianos en lugar de hacerla sobre un cilindro tangente al ecuador, como la Mercator. Este tipo de proyección es muy útil para cartografía de pequeñas áreas o de áreas que cubran poca Longitud, dado que la distorsión de la proyección aumenta en función de la distancia al meridiano tangente. La proyección Universal Transverse Mercator (UTM) no se emplea solo para representaciones cartográficas, sino también para el sistema de coordenadas UTM, un sistema de coordenadas geográficas alternativo al empleo de Latitud y Longitud. Una de sus ventajas es que sus magnitudes se expresan en metros, en vez de medidas angulares cuya dimensión lineal puede variar.
 * El sistema de coordenadas UTM (Universal Transversal de Mercator)**

A diferencia del sistema de coordenadas geográficas, expresadas en longitud y latitud, las magnitudes en el sistema UTM se expresan en metros únicamente al nivel del mar que es la base de la proyección del elipsoide de referencia.

Coordenadas UTM

Web Mercator es una proyección derivada de Transversa Mercator.Fue popularizada por Google en Google Maps y ahora es ampliamente utilizado en sistemas de cartografía en línea. Se extiende a las áreas en una dirección norte-sur y, a diferencia de la Transversal Mercator, no es conforme.
 * El sistema de coordenadas Web Mercator**

Web Mercator es uno de los sistemas de coordenadas más popular utilizado en aplicaciones Web, porque se ajusta a todo el globo en un área cuadrada que puede ser cubierta por teselas de 256 por 256 píxeles. Esto significa que las entradas de entidades o rásteres su tarea por parte de los clientes probablemente estarán en el sistema de coordenadas web de Mercator.

**SRID – Identificador de sistema de referencia espacial**

Un identificador de sistema de referencia espacial es un sistema de codificación para hacer referencias fáciles a un sistema de referencia espacial (SRS). Un SRS contiene parámetros sobre la proyección, elipsoide y datum. Se puede definir utilizando texto conocido (WKT) de la OGC,

El identificador más popular es el código 4326, el cual corresponde al sistema de referencia espacial WGS 84, el cual ha sido el adoptado por el sistema mundial para dispositivos GPS.
 * Representación objetos geográficos**

Hay dos enfoques principales en la construcción de una base de datos espacial, usando **datos vectoriales** o usando **datos raster.** Los vectores de datos utilizan un conjunto de ubicaciones discretas para construir formas geométricas básicas, siendo ellas **puntos, polilíneas y polígonos**.

Un tema es el decidir qué forma básica se adapta mejor a un objeto real. Por ejemplo, una ciudad se puede representar como un punto o como un polígono. La decisión está en función de la finalidad del proyecto.

El objeto geométrico más simple es un punto. Los puntos se definen como pares de coordenadas individuales (x, y) cuando trabajamos en el espacio bidimensional o como coordenadas (x, y, z) si se trabaja en un espacio tridimensional. Por ejemplo

Volcán Etna: 37.763 14.993

Las coordenadas anteriores están en grados decimales y SRS es WGS84 geográfica, que corresponde al EPSG: 4326.

Los puntos son fáciles de entender, pero no dan muchos detalles acerca de la extensión espacial de un objeto. Si desean almacenar los ríos se necesita más que un par de coordenadas. De hecho, se trabaja con una serie de pares de coordenadas (polilínea) que representan su curso:

Rio Colorado (40.427 -105.826, ..., 31.901 -114.951)

En una superficie, como una isla, se puede ampliar el objeto de polilínea a un polígono, donde se adiciona la restricción de que debe estar cerrado. Es decir que es el primero y el último par de coordenadas deben ser coincidentes:

Isla Ellis (-74.043 40.699, -74.041 40.700, -74.040 40.700, -74.040 40.701, -74.037 40.699, -74.038 40.699, -74.038 40.698, -74.039 40.698, -74.041 40.700, -74.042 40.699, -74.040 40.698, -74.042 40.696, -74.044 40.698, -74.043 40.699)

Los datos **raster** en su forma más simple, se pueden percibir como una matriz de celdas (o píxeles) organizadas en filas y columnas (o una cuadrícula) en la que cada celda contiene un valor que representa información, como la temperatura. Los rásteres son fotografías aéreas digitales, imágenes de satélite, imágenes digitales o incluso mapas escaneados.

Datos raster