Una cobertura es la representación digital de algún fenómeno espacio-temporal. ISO 19123 proporciona la definición:
- [a] característica que actúa como una función para devolver valores de su rango para cualquier posición directa dentro de su dominio espacial, temporal o espacio-temporal
Las coberturas desempeñan un papel importante en los sistemas de información geográfica (GIS), el contenido y los servicios geoespaciales , el procesamiento de datos GIS y el intercambio de datos .
Una cobertura está representada por su "dominio" (el universo de extensión) y una colección que representa los valores de la cobertura en cada ubicación definida dentro de su rango. Por ejemplo, una imagen de satélite derivada de la teledetección podría registrar diversos grados de contaminación lumínica . La fotografía aérea , los datos de cobertura terrestre y los modelos digitales de elevación proporcionan datos de cobertura . Generalmente, una cobertura puede ser multidimensional, como series temporales de sensores 1-D, imágenes satelitales 2-D, series temporales de imágenes 3-D x / y / t o geo tomogramas x / y / z , o 4-D x / y / z / t datos climáticos y oceánicos.
Sin embargo, las coberturas son más generales que las imágenes cuadriculadas con regularidad. Los estándares correspondientes (ver más abajo) abordan cuadrículas regulares e irregulares, nubes de puntos y mallas generales.
Una definición de servicio interoperable para navegar, acceder, procesar, y la agregación de las coberturas es proporcionada por el Open Geospatial Consortium (OGC) Web Coverage Service Suite (WCS) y Servicio Web Cobertura de procesamiento (WCPS), un lenguaje de consulta de cobertura espacio-temporal.
Estándares
Las coberturas representan información geoespacial digital que representa fenómenos que varían en el tiempo y el espacio. El tema abstracto 6 [1] de OGC , que es idéntico a ISO 19123, define un modelo abstracto de coberturas. Son posibles muchas implementaciones que se ajustan a este modelo abstracto sin ser interoperables. Este modelo de cobertura abstracta se concreta al nivel de interoperabilidad en el estándar OGC GML 3.2.1 Esquema de aplicación - Coberturas [2] (a menudo denominado GMLCOV ) que a su vez se basa en el Lenguaje de marcado geográfico (GML) 3.2, [3 ] una gramática XML escrita en XML Schema para la descripción de esquemas de aplicación, así como el transporte y almacenamiento de información geográfica.
El marco legal europeo para una Infraestructura de Datos Espaciales unificada, INSPIRE , en sus Anexos II y III también se basa en las definiciones de coberturas de OGC, pero las modifica en algunos lugares de una manera que las hace menos compatibles e interoperables con el estándar OGC. Por ejemplo, los componentes del concepto de cobertura se recombinan selectivamente en definiciones nuevas y diferentes de una cobertura.
Modelo de cobertura
Formalmente, en GMLCOV AbstractCoverage es un subtipo de AbstractFeature (que indica su estrecha relación). Una cobertura abstracta consta de los siguientes componentes:
- dominio de cobertura: la medida en que los valores válidos están disponibles;
- conjunto de rango: el conjunto de valores (" píxeles ", " vóxeles ") del que consta la cobertura, junto con sus ubicaciones
- tipo de rango: una definición de tipo de los valores establecidos del rango
- metadatos: un espacio donde se puede agregar cualquier tipo de metadatos
Esta cobertura abstracta se refina en varios tipos de cobertura concretos, que se pueden instanciar, por ejemplo:
- Coberturas cuadriculadas:
- GridCoverage : una cuadrícula regular equiespaciada que no está referenciada espacialmente (como una imagen ráster que no tiene coordenadas geográficas asociadas)
- RectifiedGridCoverage : una cuadrícula regular equiespaciada que está referenciada espacialmente (como una imagen de satélite que tiene coordenadas geográficas asociadas)
- ReferenceableGridCoverage : una cuadrícula que no es necesariamente equiespaciada (como series de tiempo de imágenes de satélite donde las imágenes no llegan a intervalos de tiempo regulares, o cuadrículas curvilíneas que siguen los estuarios de los ríos)
- Coberturas multifunción:
- MultiPointCoverage : conjuntos de valores asociados con puntos ubicados en el espacio / tiempo ("nubes de puntos")
- MultiCurveCoverage : conjuntos de valores asociados con curvas ubicadas en el espacio / tiempo (como trayectorias)
- MultiSurfaceCoverage : conjuntos de valores asociados con superficies ubicadas en el espacio / tiempo (como iso-superficies)
- MultiSolidCoverage : conjuntos de valores asociados con sólidos ubicados en el espacio / tiempo (como objetos CAD)
Entre los casos especiales que pueden modelarse mediante coberturas se encuentran
- conjunto de polígonos Thiessen , utilizado para analizar datos distribuidos espacialmente, como mediciones de lluvia
- Red irregular triangulada (TIN), a menudo utilizada para modelos de terreno
Relación con las funciones
Una cobertura es un tipo especial de característica geográfica , con las características distintivas de que otras características tienen un valor particular asociado (como un número de carretera, que permanece constante en toda la extensión de la carretera) mientras que una cobertura normalmente transmite diferentes valores en diferentes ubicaciones dentro de su dominio. ISO 19109 (2a Ed.) Explica la relación entre características y coberturas de la siguiente manera (cláusula 7.2.2):
- Muchos aspectos del mundo real pueden representarse como características cuyas propiedades son de valor único y estáticas. Estas características convencionales proporcionan un modelo del mundo en términos de objetos discretos ubicados en él. Sin embargo, en algunas aplicaciones es más útil utilizar un modelo centrado en la variación de los valores de propiedad en el espacio y el tiempo, formalizado como coberturas.
Ambos puntos de vista son necesarios ya que cada uno expresa un metamodelo fundamental del mundo: como un espacio poblado por cosas o como un espacio dentro del cual varían las propiedades. Además, los requisitos relacionados con ambos puntos de vista pueden ocurrir en una sola aplicación, por lo general coincidiendo con un flujo de datos: desde la observación hasta la interpretación, y luego la elaboración y la simulación. [4]
Codificación de cobertura
La estructura lógica independiente del formato de las coberturas se puede asignar a GML (por ejemplo, para series de tiempo de sensores) oa cualquiera de una serie de formatos de datos, como GeoTIFF , NetCDF , HDF-EOS o NITF .
Como algunos de estos formatos de codificación no son capaces de incorporar todos los metadatos que componen una cobertura, el modelo de cobertura prevé una codificación MIME de varias partes (ver Figura) donde el primer componente codifica la descripción de la cobertura (extensión del dominio, tipo de rango, metadatos, etc.) y la segunda parte consiste en la "carga útil" del conjunto de rangos utilizando algún formato de codificación.
Servicios
En los servicios web que siguen los estándares abiertos de OGC , las coberturas pueden ser utilizadas por varios tipos de servicios:
- Servicio de cobertura web que ofrece un protocolo de acceso simple para subconjuntos de cobertura, así como funcionalidad avanzada opcional.
- Servicio de procesamiento de cobertura web que ofrece un lenguaje de consulta de cobertura multidimensional para procesamiento, fusión, agregación y filtrado ad hoc
- Servicio de características web (aunque las coberturas solo se pueden servir en su conjunto, lo que lo hace difícil de manejar frente a las coberturas a menudo de gran volumen, como los mapas satelitales)
- Servicio de procesamiento web que permite publicar cualquier tipo de algoritmo a través de un protocolo de estilo de llamada de procedimiento remoto avanzado
Terminología de la industria: formato GIS
Los primeros sistemas SIG se caracterizaban a menudo como sistemas "ráster" o "vectoriales", según el enfoque subyacente al manejo de la geometría. Raster GIS podría interpretarse como el uso de un modelo de cobertura discreta regular, mientras que Vector GIS está más orientado a características. El término "cobertura" se aplicó sobre todo al formato heredado ARC / INFO (ArcInfo) desarrollado por ESRI . En ese momento, este era un concepto novedoso, que extendía los formatos CAD a datos más conscientes del espacio que presentaban atributos vinculados . Este uso fue consistente con el concepto de cobertura discutido aquí, en el sentido de que una cobertura ArcInfo proporcionó un mapeo uno a uno desde el espacio hasta el valor temático o clasificación para cada capa o cobertura. Sin embargo, las coberturas de ArcInfo tenían un enfoque topológico particular para garantizar la integridad y unicidad, procesados con los comandos BUILD y CLEAN son conjuntos de datos planos 2D que mantienen información topológica , por lo que un polígono "sabe" qué segmentos de su perímetro comparte con polígonos adyacentes. Debido a la falta de potencia de procesamiento en la informática en el momento de su desarrollo [ ¿cuándo? ] , el modelo de cobertura emplea archivos binarios indexados para almacenar datos espaciales y de atributos por separado en lugar de utilizar un RDBMS . [5]
Esto ha cambiado con el advenimiento de la tecnología de base de datos ráster como rasdaman, que hace factible el filtrado y el procesamiento ad hoc eficientes. [6] [7]
Referencias
- ^ Tema 6 - Esquema para funciones y geometría de cobertura, OGC 07-011
- ^ Esquema de aplicación OGC GML - Coberturas, OGC 09-146r2
- ^ Estándar de codificación OpenGIS Geography Markup Language (GML), OGC 07-036
- ^ Un Woolf; SJD Cox; C Portele (2010). "Armonización de datos - Contribución de GEOSS AIP-3" (PDF) . doi : 10.13140 / RG.2.1.1840.4569 . Archivado desde el original (PDF) el 17 de octubre de 2015 . Consultado el 27 de enero de 2016 .
- ^ Zeiler, Michael. Modelando nuestro mundo, la guía de ESRI para eldiseño de geodatabase . Prensa ESRI, 1999. ISBN 1-879102-62-5
- ^ Baumann, P .; Jucovschi, C .; Stancu-Mara, S .: Representación de mapas eficiente utilizando un lenguaje de consulta de propósito general (un estudio de caso) . DEXA 2009, 31 de agosto - 4 de septiembre de 2009, Viena, Austria, Springer Berlin / Heidelberg, LNCS 5690, págs. 153-163
- ^ Jucovschi, C., Baumann, P., Stancu-Mara, S .: Aceleración del procesamiento de consultas de matriz mediante la compilación Just-In-Time . IEEE Intl Workshop on Spatial and Spatiotemporal Data Mining (SSTDM-08), Pisa, Italia, 15 de diciembre de 2008, págs. 408 - 413