PROYECTO CARTA TOPOGRÁFICA ESCALA … Modelo Conceptual 9 ... El grupo especial de trabajo para el Proyecto “Carta Topográfica escala 1:1 000 000 Digital”, denominado en lo subsiguiente

INSTITUTO NACIONAL DE ESTADÍSTICA GEOGRAFÍA E INFORMÁTICA

13 de julio de 2000 PROYECTO PCT-1MD 1

PROYECTO CARTA TOPOGRÁFICA ESCALA 1:1’000,000 DIGITAL.

CONTENIDO

Página Antecedentes 2 Introducción 3 Supuestos Básicos 4 Marco Teórico 5

La Generalización en Cartografía Digital 5 Los Criterios en la Generalización Cartográfica Digital 7

Modelo Conceptual 9 Metodología General 14 Descripción de Etapas Metodológicas 16

Parte I Preparación de Datos Fuente Digitales 16 Parte II Diseño de Pruebas Piloto 17 Parte III Ejecución del Proyecto en Línea de Producción 21

Generalización de Curvas de Nivel 21 Generalización de Corrientes de Agua 22 Refinado de Redes Hidrológicas 22 Ajuste Geométrico de Curvas de Nivel y Corrientes de Agua 29 Generalización de Entidades de Area 29 Criterios de Generalización para la Entidad Cuerpo de Agua 29 Generalización de Localidades 34 Generalización de Entidades Varias 40 Generalización de Entidades de Transporte y Comunicación 40 Generalización de Toponimia 41 Integración y Ajuste de las Entidades Vegetación Densa y Límite 42

Parte IV Postprocesamiento de Datos 43 Estadísticas y Recursos del Proyecto 45 Glosario 50 Referencias 55 Datos Auxiliares 56

Julio del 2 000



Antecedentes. La Dirección General de Geografía ha desarrollado proyectos de cartografía topográfica en escala 1:1 000 000 en diversas ocasiones, haciendo uso para ello de las herramientas y técnicas disponibles, en los ambientes tecnológicos vigentes en cada oportunidad. En ese sentido, el “modelo” que ha sustentado el desarrollo de tales proyectos, siempre ha sido el de “generalización manual”. Sin embargo, recientemente, durante 1997 y 1998, el INEGI a completado y publicado la Carta Topográfica escala 1:1 000 000 Actualizada. Este producto impreso se generó mediante la técnica de Cartografía Asistida por Comput adora, a través de un proceso de generalización cartográfica digital, enfocado únicamente a la obtención del producto impreso, sin el sustento de un “Modelo Conceptual” formal. En todos los casos, la información fuente para la generalización ha sido la propia carta topográfica escala 1:250 000 del INEGI. El proyecto que nos interesa, tiene objetivos en un horizonte mucho más amplio que el de editar e imprimir una serie cartográfica: pretende generar datos digitales apropiados para manejarse en ambientes de tipo SIG, así como servir de base cartográfica digital para información temática y de recursos naturales, por lo que necesariamente debe cumplir con las normas y especificaciones que para el particular ha dispuesto el INEGI. Evidentemente, otro objetivo adicional que cubre el proyecto, es el de permitir la edición e impresión de los datos, para lo que las Áreas técnicas encargadas de esas funciones deberán disponer de la metodología y procedimientos necesarios. Aunque no es evidente, también se requiere que quienes editan los datos, conozcan los pormenores técnicos del proyecto y la manera como se presentan los datos, ya que se han implementado algunas modificaciones no establecidas en la normatividad vigente.



Introducción. El Proyecto Carta Topográfica esc. 1:1’000,000 Digital, surge de la detección de las necesidades de los usuarios en cuanto a disponer de un grupo de datos digitales de cobertura nacional, con propósito multifinalitario. Para tal fin, se formó un grupo especial de trabajo con el objeto de dar cumplimiento al proyecto en un plazo de seis meses. Para su realización es necesario lograr la máxima integración posible de la información que en la materia se ha generado, con preeminencia en la de proyectos anteriores a la misma escala, así como de otras escalas que el Instituto maneja. Sin embargo, la directa integración de los datos del proyecto fuente, previa validación, requiere, además de la disponibilidad de los datos digitales mismos, de la información completa sobre las fuentes de información que se utilizaron en su desarrollo, y del tipo de procesamiento que se les efectuó. De cualquier modo, un objetivo que se ha fijado para este Proyecto, consiste en generar, además de los resultados (datos) requeridos, la documentación descriptiva de las bases teóricas en que se sustenta su desarrollo y ejecución, la metodología empleada y las estadísticas de ejecución.

Objetivo del Proyecto:

Cubrir un vacío de información geográfica digital, mediante la puesta a disposición de los usuarios, de los siguientes Productos Geográficos Básicos Digitales de escala 1:1 000 000 con cobertura nacional, conforme con las Normas y Especificaciones del S.N.I.G.: Conjunto de Datos Vectoriales y Conjunto de Datos Toponímicos.

Meta:

Dar término a la elaboración de los productos digitales de cobertura nacional anteriormente citados, en un plazo no mayor de seis meses, es decir, para julio del año 2000.



Supuestos Básicos.

1. El grupo especial de trabajo para el Proyecto “Carta Topográfica escala

1:1 000 000 Digital”, denominado en lo subsiguiente PCT-1MD, hará el diseño, desarrollo, y ejecución, tomando como punto de partida fundamental, la filosofía de “Generalización Cartográfica Digital”.

2. La fuente de Generalización, será los Productos Geográficos Básicos

Digitales de la Carta Topográfica escala 1:250 000, Actualizada. 3. El diseño, desarrollo y ejecución del proyecto PCT-1MD, toma como

parte sustantiva, las normas vigentes del S.N.I.G., para los conjuntos de datos de tipo vectorial y alfanumérico, publicadas por el INEGI: “Modelo de Datos Vectoriales”, “Acerca de los Diccionarios Vectoriales”, “Diccionario de Datos Topográficos escala 1:1 000 000” y “Diccionario de Datos Toponímicos”.

Los productos se generarán en un formato continuo de cobertura nacional, del cual pueden obtenerse conjuntos de datos tanto en el formato cuadrangular de seis grados de longitud por cuatro grados de latitud, como conjuntos de datos de áreas o regiones específicas no conformes con lo que establece el “Modelo de Datos Vectoriales”.

4. Los datos obtenidos estarán referidos al Dátum Horizontal “NAD 1927”.



Marco Teórico.

La Generalización en Cartografía Digital “Los varios métodos de generalización son, por supuesto, aplicados en cartografía, no sólo porque promueven la comprensión, sino porque algunos procesos de generalización se hacen necesarios por el hecho de que la reducción desde la realidad a una escala menor, es una parte fundamental de la elaboración de cartografía” [Robinson, 1984]. Puede afirmarse que la generalización se encuentra en la esencia misma del trabajo cartográfico. Representar una fracción territorial en un documento gráfico, a través de símbolos y elementos geométricos, requiere efectuar sobre los rasgos que caracterizan la zona representada, operaciones como clasificación, agrupamiento, escalamiento, simbolización, etc. Todas ellas, etapas importantes de la generalización. De esta forma, la generalización, actividad eminentemente intelectual, se ha efectuado a lo largo de la historia utilizando las herramientas tecnológicas disponibles en cada etapa del desarrollo de la humanidad. La actualidad, caracterizada por la utilización de computadoras en casi todos los campos de actividad humana no es la excepción, sin embargo, de acuerdo con Mc Master y Shea, (1992), existen diferencias importantes entre la generalización manual, y la numérica, pues: “Los procesos de generalización manual y digital, difieren dramáticamente en varios puntos clave. Primero, mientras que el proceso manual es extremadamente intenso en labor, el proceso digital trata de evitarle al cartógrafo tanta labor mediante la sustitución de trabajo con manipulaciones de cómputo, exactamente ahí, donde había prevalecido precisamente el arte cartográfico. También, como resultado del alto grado de subjetividad, el proceso manual es idiosincrático, tanto en la selección de los métodos de generalización, como en el grado en que tales métodos se aplican. En contraste, el método digital intenta proporcionar una aplicación consistente de las manipulaciones de la generalización mediante la aplicación de un grupo predeterminado de instrucciones de cómputo. Finalmente, la diferencia más significante entre la generalización manual y la digital, es que el proceso manual es holístico en su percepción y en su ejecución. En comparación, el proceso digital necesita que las manipulaciones de generalización sean tratadas de manera



independiente, y que se apliquen en una forma secuencial predeterminada, lo que es totalmente inconsistente con la naturaleza del trabajo simultáneo y holístico de la generalización manual.” En opinión de los mismos autores, la intervención humana en el proceso de generalización es indispensable, pues: “La habilidad de explotar la tecnología de cómputo para lograr percibir el mapa como un todo, tal como lo hace el hombre, aún no existe; por ello, un sistema de cómputo no puede instruirse para que haga una evaluación del impacto que tiene una decisión de generalización para un rasgo o entidad geográfica, en relación con cualquier otra entidad o grupo de ellas. La complejidad de las decisiones de generalización, demanda que los cartógrafos exploten inteligentemente su entendimiento innato del fenómeno geográfico para crear una representación consistente con el conocimiento geográfico exist ente.” “Para integrar inteligentemente el conocimiento en un medio digital, (entonces) el diseño de algoritmos, implementación de estrategias y técnicas de control para las operaciones de generalización, deben considerar las implicaciones geográficas de las decisiones de generalización.” De manera más específica, definen la Generalización Digital como: “El proceso de derivar, a partir de una fuente de datos (existente), un grupo de datos cartográficos codificados digital o simbólicamente, a través de la aplicación de transformaciones espaciales y de atributos. Objetivos de este proceso de derivación son, en alcance, reducir la cantidad, tipo y representación cartográfica de los datos codificados, de un modo consistente, tanto con los usos pretendidos del mapa, como con las necesidades de los usuarios a quienes se dirige, manteniendo claridad de presentación a la escala a la que se generaliza.” Además de una definición del Proceso de Generalización, es necesario construir un marco conceptual que permita identificar y aislar los componentes sobresalientes del proceso de generalización digital. Una vez establecido el marco de referencia, puede seguir el desarrollo de reglas y guías para controlar el proceso. Aunque crítico para el diseño del procedimiento de generalización, la literatura a la fecha ha enfocado poca atención al desarrollo de reglas objetivas para la generalización digital. Esto resulta principalmente porque los cartógrafos nunca han desarrollado -y tal vez nunca desarrollarán-, reglas objetivas claramente definidas para la generalización manual de los datos. A este respecto, los



mismos autores opinan que “...es una circunstancia poco afortunada, que mucho del trabajo que existe, hecho con base en los principios de cartografía en un medio ambiente manual, deban ahora, ser puestos a un lado, ya que está en marcha la investigación y desarrollo de métodos alternativos de generalización en un medio ambiente digital.”

Los Criterios en la Generalización Cartográfica Digital. Como se mencionará más adelante, la Generalización propiamente dicha, se considera como una operación asistida por computadora, que involucra la aplicación de operadores, algoritmos y parámetros. Dentro del marco conceptual, la descripción de los Criterios de Generalización se trata desde un punto de vista global, en el que se incluyen las etapas de Selección. Ya que la naturaleza intrínseca de los objetos geográficos o de los grupos y asociaciones de los mismos es diferente en todos los casos, se hará un tratamiento diferenciado de los criterios, de manera que se logre una comprensión adecuada de los conceptos. Por otra parte, el comportamiento de todos los objetos geográficos y de las relaciones entre ellos es tan complejo, que hasta el momento no existen reglas de generalización claras y libres de subjetividad que permitan siquiera imaginar que la ejecución de un proceso de Generalización pueda ser sencillo, que no consuma tiempos excesivos, y que permita dividir las tareas entre un grupo de personas, de modo que se obtenga un producto razonablemente estandarizado. Por el contrario, para varias clases de objetos geográficos, los criterios se tornan poco objetivos, de modo que en su aplicación constantemente surgen dudas situacionales, por lo que la descripción de los criterios se vuelve abundante, y lo que tiene la pretensión de ser una regla pierde su sentido. En otras palabras, el significado de la palabra “criterio” cobra un importante significado y debe contextualizarse para que no cause confusiones graves en la inevitable interpretación a que se sujeta. La contextualización de los criterios depende particularmente del tipo de proyecto, del tema que se trate, de la escala y calidad de los datos fuente, de la escala a la que se generaliza, y especialmente del uso pretendido de los resultados. Esta contextualización de los “criterios”, tiene también un cariz de toma de decisiones en función de la conveniencia por ejemplo, de obtener



resultados que representen un mínimo de problemas de manejo de volumen de datos para los usuarios; es decir, debe considerarse que el volumen digital final de los datos no sea tan grande, como para que tanto las capacidades de equipo de cómputo, como las del software comercial puedan ser un factor que limite el uso, manejo y aplicaciones de los datos. En la práctica, los conjuntos de datos vectoriales que produce el INEGI para la escala 1:1 000 000, se generan en un formato de 4 grados de latitud por seis grados de longitud, de acuerdo con la división cartográfica cuadrangular del Sistema Nacional de Información Geográfica (SNIG), para México. De modo particular, el manejo de todos los datos para uno de esos conjuntos puede no representar problemas. Sin embargo, en la realidad, es común la necesidad de manejar mosaicos de dos o más conjuntos, y en el extremo, manejar un mosaico continuo de cobertura nacional. Las experiencias indican que en situaciones extremas, el volumen de datos sí es un factor limitante para las aplicaciones de los usuarios. Es en este sentido que los criterios toman otro enfoque.



Modelo Conceptual. El Modelo Conceptual considera la existencia previa de datos geográficos que cumplen con las Normas y Especificaciones existentes de la Base de Datos Geográficos del SNIG, tales datos constituyen la fuente o insumo para el proceso de Generalización. La Generalización propiamente dicha, se considera como una operación asistida por computadora, que involucra la aplicación de “operadores”, “algoritmos” y “parámetros”, que existen como parte de los módulos de aplicación del software disponible, o de aquellos que se diseñen como complemento de los existentes para ayudar a la ejecución de tareas definidas como necesarias. El Modelo considera un paso previo que consiste en la Selección de objetos o entidades geográficas. El proceso de Selección es una tarea puramente intelectual, de análisis y toma de decisiones. Es decir, debe hacerse una discriminación de objetos, con base en la cual se decide el número y clase de entidades que constituyan los grupos de datos en la escala generalizada. Tal Selección tiene varias vertientes o criterios conceptuales, la mayoría de los cuales ya están descritos en el “Diccionario de Datos Topográficos. Vectorial, escala 1:1 000 000”, documento publicado por el INEGI. El Diccionario contiene las normas que aplican a las entidades u objetos seleccionados para que se elabore el conjunto de datos, así como las especificaciones numéricas mínimas para la parte espacial y de representación de los datos; esto es, tanto las dimensiones mínimas de longitud o área, como la representación geométrica posible para cualquiera de los primitivos espaciales básicos: punto, línea y área. Por otra parte, el Diccionario indica claramente otra de las vertientes, que es la descripción de los atributos de los datos. Por lo anterior, para tener una comprensión más completa del Modelo Conceptual y de los resultados del proyecto, se recomienda que se consulte tanto el Diccionario como el Modelo de Datos Vectoriales El proceso de generalización es tan complejo, que hecha la selección y aplicados los operadores de cómputo, no existe ninguna garantía de que el resultado sea satisfactorio. Por tal motivo, el Modelo plantea la necesidad de aplicar una segunda etapa de Selección, que debe ejecutarse desde un enfoque holístico, en el que se cuide el equilibrio del contenido en cuanto a lógica y razonabilidad, tanto de las relaciones



entre objetos de la misma clase, como de las relaciones entre objetos de clase diferente. Esta etapa de selección sí se considera propiamente una componente del proceso de generalización, e implica una fuerte actividad de análisis visual de datos en los equipos de cómputo. El análisis se enfoca principalmente a dos grupos de redes y patrones: hidrográficos y de transporte y comunicación. El análisis debe conducir a la obtención de redes y patrones integrados y libres en lo posible, de redundancia. Esta etapa también se conoce como Refinamiento o Refinamiento Holístico. Para realizar el refinamiento, se aplica lo que algunos autores llaman Operador de Selección/Eliminación, que se ejecuta puramente en modo manual y gráfico con el equipo de cómputo, es decir, no hay algoritmos ni automatización posibles. Hasta este punto, los lectores pueden tener diversidad de interpretación en los conceptos expresados. La idea más natural puede ser que todos los objetos seleccionados necesariamente son sujetos de generalización, especialmente la que involucra algún tipo de transformación espacial. Sin embargo, este tema está ambientado en el análisis y la toma de decisiones ponderadas, ya que cada decisión tiene que ser llevada al terreno de la ejecución, en el que la práctica indica que surgen complicaciones como por ejemplo, en el diseño de operadores de cómputo, en la pérdida de relaciones geométricas entre entidades, y modificaciones en la exactitud posicional de entidades afectadas por la aplicación de determinado operador. En este sentido, los únicos elementos a los que se aplicó un proceso automático de generalización de tipo “Simplificación”, son las curvas de nivel y las corrientes de agua con representación de línea sencilla. El Esquema A, muestra el Modelo Conceptual mediante un diagrama sencillo.



En el Esquema A, la parte formal del Proceso de Generalización, que como ya se mencionó, se considera como una operación asistida por computadora, que involucra la aplicación de operadores, algoritmos y parámetros, aparece como un proceso con dos vertientes: la del Proceso de “Generalización Vector” y la del “Proceso de Generalización de Elementos Estadísticos”. Esto se debe a que el Modelo que se presenta se enfoca a las componentes vectorial y alfa-numérica de la Base de Datos y no trata acerca de la generalización de datos de tipo Raster. Respecto a las “Transformaciones Espaciales” para la generalización de tipo vectorial, el Esquema A muestra los operadores más comunes que pueden aplicarse a los primitivos básicos espaciales (punto, línea y área), de acuerdo con las necesidades de cada proyecto específico. En el Glosario de este documento, se describe brevemente cada uno de tales operadores. En la Tabla 1, se indican todos los objetos o entidades vectoriales considerados en el Diccionario, así como el tipo de operador u operadores que aplica a cada uno en el proyecto.

Base de Datos

“fuente”

Elementos Espaciales

Y Elementos Estadísticos

Proceso de Selección “1”:

• Diccionario de

Datos: ° Entidades u

Objetos Geográficos

° Atributos. ° Dimensiones

Mínimas.

Proceso de Selección “2”:

Enfoque holístico / Refinamiento / Equilibrio de contenido. Patrones y Redes

Proceso de Generalización De Elementos Estadísticos.

“Transformación de Atributos”

Esquema A

Proceso de Generalización VECTOR

“Transformación Espacial”

Puntos: Eliminación Agregación

Desplazamiento Líneas: Eliminación

Simplificación Desplazamiento Suavizado Realce Fusión Áreas: Eliminación

Amalgamación Colapso Desplazamiento

Simplificación Suavizado

Proceso de Generalización VECTOR

“Transformación Espacial”

Puntos: Eliminación Agregación

Desplazamiento Líneas: Eliminación

Simplificación Desplazamiento Suavizado Realce Fusión Áreas: Eliminación

Amalgamación Colapso Desplazamiento

Simplificación Suavizado



Tabla 1

Entidades Vectoriales escala 1:1 000 000

Operadores aplicados

Acueducto Eliminación. Refinamiento Aeropuerto Eliminación. Colapso Área natural protegida Ninguno Arrecife / bajo Ninguno Camino Eliminación. Refinamiento Canal Eliminación. Fusión Carretera Eliminación. Refinamiento Caseta de peaje Ninguno Conducto Eliminación. Fusión Corriente de agua Eliminación. Simplificación. Desplazamiento. Refinamiento Corriente que desaparece Eliminación. Refinamiento Cuerpo de agua Eliminación. Simplificación. Suavizado. Amalgamación.

Desplazamiento Curva de nivel Eliminación. Simplificación. Desplazamiento. Refinamiento Entrada a gruta Ninguno Fango Eliminación. Simplificación. Suavizado. Faro Ninguno Instalación de comunicación Ninguno Instalación diversa Eliminación Instalación industrial Eliminación. Colapso Límite Ninguno Línea de transmisión Eliminación. Fusión Localidad Eliminación. Colapso Malpaís Eliminación. Simplificación. Suavizado. Nieve perpetua Ninguno Pantano Eliminación. Simplificación. Su avizado. Planta generadora Ninguno Presa Eliminación. Colapso Puente Eliminación. Colapso Punto acotado Eliminación Rasgo arqueológico Colapso Ruta de embarcación Ninguno Salina Eliminación. Simplificación. Suavizado Terreno sujeto a inundación Eliminación. Simplificación. Suavizado. Amalgamación Vegetación densa Desplazamiento Vía férrea Eliminación. Fusión. Refinamiento Zona arenosa Eliminación. Simplificación. Suavizado.



La vertiente de Generalización de Elementos Estadísticos se refiere exclusivamente, tanto a los atributos de las entidades u objetos geográficos, como a los valores de tales atributos. El Diccionario de Datos para la escala de 1:1 000 000 ya establece cuales atributos y valores debe considerar la información generalizada, sin embargo, hasta aquí, sólo tenemos la perspectiva del “Proceso de Selección” que admite el “Modelo” como una etapa previa. La ejecución de esta vertiente, que corresponde estrictamente con la Generalización de Elementos Estadísticos o Transformación de Atributos, se tratará en los apartados que corresponda. En cuanto a la componente Raster, la literatura especializada más actual, enfoca la Generalización en los datos de tipo “imagen”. Consideremos que el concepto o definición de los datos Raster tiene dos vistas. La más sencilla se refiere a los datos de “rejilla”, como los datos para Modelos de Elevación, en los que para cada cruce en la rejilla se tiene como atributo un valor de elevación. La segunda, más compleja, se refiere a un modelo de “teselación” (del latín tesela, componente de un mosaico), que consiste de unidades espaciales a las que se asocia un grupo de propiedades. A este modelo corresponden todas las imágenes digitales, especialmente las obtenidas por satélite y las fotografías aéreas. Desde esta perspectiva, la Generalización no modifica la rejilla de la matriz raster, sino la información teselada (pixels), es decir, los atributos de las unidades espaciales, típico de las imágenes. La modificación de la matriz raster implica necesariamente un cambio en su resolución espacial, lo que se logra mediante métodos numéricos, ordinariamente conocidos como “remuestreo”. En resumen, un remuestreo de los datos de un Modelo Digital de Elevación no significa que se generalice. Sin embargo, si el caso fuera, por ejemplo, filtrar los datos del terreno para obtener un suavizado, entonces puede considerarse como una operación de generalización en modo raster. Ya que el proyecto para el que se describe el Modelo no involucra imágenes, no se hace más mención al respecto, aunque los resultados del proyecto en general, puedan ser asociados con un grupo de datos de ese tipo. La mayoría de los trabajos asociados con la generalización de imágenes raster puede ser encontrada en la literatura de Percepción Remota.



Metodología General. Se presenta de modo sinóptico el esquema global metodológico para la Generalización, de modo que se tenga una comprensión lo más completa posible, enseguida, se abunda con descripciones sucintas de las cuatro etapas que son:

Preparación de Datos Digitales Fuente. Diseño de Pruebas Piloto. Ejecución de Proyecto en Línea de Producción. Postprocesamiento de Datos.

• Para la Preparación de Datos Digitales Fuente.

1. Obtención de todos los archivos digitales validados de la Base de Datos Geográficos en escala 1:250 000, en proyección UTM, referidos al dátum horizontal NAD-27.

2. Selección/Eliminación de entidades de acuerdo con la última versión del Diccionario de Datos Topográficos para escala 1:1 000 000.

3. Construcción de mosaicos de formato de 4 grados de latitud por 6 grados de longitud, en proyección CCL.

4. Eliminación de líneas virtuales de áreas entre conjuntos de datos de escala 1:250 000, dentro de cada mosaico construido.

5. Construcción de líneas virtuales de áreas entre conjuntos de datos de escala 1:1 000 000 (23 conjuntos).

• Para el Diseño de Pruebas Piloto.

1. Análisis de los Operadores de Generalización y sus Parámetros

disponibles en el Sistema. 2. Piloto en datos de Curva de Nivel. 3. Piloto en datos de Corrientes de Agua. 4. Evaluación de Resultados Gráficos y Posicionales. 5. Toma de decisiones para elegir Operadores y Parámetros

Tema Datos y Hechos

Tiempo de ejecución Tiempo de procesamiento en condiciones normales de sistema. Disminución de volumen digital Ganancia porcentual en el ahorro de megabytes. Geometría de las Curvas y de los componentes de la Red

Similitud geométrica con las Corrientes originales. Grado de conservación de formas.

Geometría de objetos remanentes pequeños

Pertinencia de conservación de objetos. Segmentos no útiles.

Cambio Posicional de Curvas y de Corrientes

Mediciones de desplazamientos máximos.



• Para la Ejecución de Proyecto en Línea de Producción.

1.- Generalización de Curvas de Nivel. 2.- Generalización de Corrientes de Agua. 3.- Refinado de Redes Hidrológicas. 4.- Ajuste Geométrico de Curvas de Nivel y de Corrientes de Agua. 5.- Generalización de entidades de Área. 6.- Generalización de Localidades. 7.- Generalización de entidades varias. 8.- Generalización de Entidades de Transporte y de Comunicación. 9.- Generalización de Toponimia. 10.- Integración y Ajuste de “Vegetación Densa” y “Límites Geoestadísticos Estatales”.

• Para el Postprocesamiento de Datos.

1.- Ajuste de Códigos de Rasgo en Tabla FRT (por sus siglas en inglés (Feature Relation Table) original establecida para los datos fuente 1:250 000. 2.- Adecuación de procesos automáticos para realizar la estructuración geométrica de los datos. 3.- Estructuración de Datos en modo automático e interactivo. 4.- Ligue de Conjuntos de Datos escala 1 :1 000 000. 5.- Estructuración final de datos. 6.- Creación del Archivo de Datos Auxiliares



Descripción de Etapas Metodológicas.

Parte I Preparación de Datos Digitales Fuente. La Preparación de los Datos Digitales Fuente es una actividad delicada para el proyecto, ya que es absolutamente necesario conocer la naturaleza de los datos, su calidad, su procedimiento de generación y sus volúmenes por dato o por grupos de datos, entre otros temas. Esto permite dimensionar la magnitud del trabajo en las etapas subsiguientes. 1. Obtención en el Área de Base de Datos de todos los archivos digitales

validados en escala 1:250 000, en proyección UTM, referidos al dátum horizontal NAD-27.

2. Selección/Eliminación de entidades de acuerdo con la última versión del Diccionario de Datos Topográficos para escala 1:1 000 000. Esto significa que deben ser eliminadas digitalmente mediante el código de rasgo, todas aquellas entidades que no se consideran en el Proyecto PCT-1MD. La selección aplica particularmente para las curvas de nivel, ya que sólo se mantienen las curvas con valores de 200 metros y sus múltiplos y excepcionalmente, por su importancia en la representación del terreno, la curva con valor de 100 metros.

3. Construcción de mosaicos de formato de 4 grados de latitud por 6 grados de longitud, en proyección CCL, ya que este es el formato normativo para los datos en escala 1:1 000 000.

4. Eliminación de líneas virtuales de áreas entre conjuntos de datos de escala 1:250 000, dentro de cada conjunto en escala 1:1 000 00.

5. Construcción de líneas virtuales de áreas entre conjuntos de datos de escala 1:1 000 000.

6. Obtención en el Área de Base de Datos de todos los archivos digitales de datos alfanuméricos de toponimia, tanto de Localidades, como de Nombres Geográficos.

7. Obtención en el Área de Base de Datos de todos los archivos vectoriales de los Límites Geoestadísticos Estatales validados en 1995.

8. Obtención en el Área de Cartografía Censal de todos los archivos digitales alfanuméricos, de las Localidades y el número de habitantes con actualización del Conteo de Población 1995. Este dato y los Límites Geoestadísticos Estatales son ajenos a la fuente de actualización declarada, que son los Productos Geográficos Básicos Digitales de la Carta Topográfica escala 1:250 000, Actualizada.



Parte II Diseño de Pruebas Piloto. Las pruebas piloto tienen como objetivo determinar la mejor opción para procesar datos que se asumen como críticos por su volumen digital y por la implicación de modificaciones en términos de exactitud posicional y de relaciones geométricas entre entidades diferentes. Específicamente, se trata de las cubiertas de curvas de nivel y de corrientes de agua. Las pruebas piloto se enfocan estrictamente a estos dos grupos de datos, y se tratan en particular por la dificultad en la selección adecuada del operador de generalización que se aplica de modo automático. Las pruebas piloto se aplican de manera separada a datos de una sola clase (capa) por evento. El insumo genérico para las pruebas piloto es un juego de datos de dos grados de longitud por un grado de latitud, de fuente escala 1:250 000, separado en capas y/o elementos particulares. Prueba piloto para curvas de nivel.- El nivel de detalle que presentan las Curvas de Nivel del Conjunto de Datos Topográficos escala 1:250,000, precursoras de la escala 1:1 000 000 materia de este Proyecto, debe ser revisado y ajustado a las características requeridas por ésta última, a fin de maximizar la representatividad de la información que lo constituirá, minimizando al mismo tiempo su volumen de datos, y favorecer con ello su operabilidad para el usuario. Con este propósito, se ensayaron dos alternativas de simplificación geométrica: el método Douglas-Peucker, descrito en [McMaster & Shea, pág. 77], y un método denominado “Bunch”, ambos incorporados en el software disponible en las herramientas del INEGI. Área de Prueba.- La prueba se efectuó sobre las curvas de nivel del mosaico clave E14, formado por las 12 cartas 1:250,000 que presentan una de las mayores complejidades topográficas del país. Ejecución.- Para efectos de determinar con precisión los resultados y tiempos de ejecución de cada alternativa a probar, la secuencia de procesamiento se ha dividido en dos grupos de operaciones: A)- Aquellas operaciones que se aplican previamente a la aplicación del filtro, y que están destinadas a preparar la información para éste. Dado



que son requeridas independientemente del filtro que se aplicará, se les ha denominado “Incondicionales”. B).- Las alternativas (1 y 2) de métodos de simplificación a probar. Etapas incondicionales. El siguiente cuadro muestra los tiempos que tomaron en su ejecución las acciones de preparación de los datos para la prueba piloto.

Etapa Descripción Tiempo (minutos)

Extracción de curvas

Aislamiento de curvas del resto de información

33

Marcado < 2000 m Selección de curvas en altos topográficos no sujetas a filtrado

60

División 1 Primera segmentación de curvas para filtrado

32

División 2 Segunda segmentación de curvas 28 Almacenamiento Respaldo de los resultados parciales 38

Total 191 Alternativas de simplificación. Las dos alternativas de simplificación a probar, denominadas “Combinación 1” y “Filtro Opción 2”, se ejecutaron en los siguientes tiempos:

Etapa Comentarios Tiempo (minutos)

Combinación 1 Filtro Bunch, suavizado. Akima y filtro Peucker 13+12 Filtro opción 2 Filtro Peucker 15 Almacenamiento ocupado. Ahora se presenta un comparativo entre el espacio ocupado por el conjunto de datos original, y por las curvas de nivel exclusivamente.

Etapa Espacio en MB Porcentaje Original 30.8 100

Curvas solamente 21.8 70.8



Las estadísticas de almacenamiento ocupado por las opciones de simplificación ejecutadas son:

Etapa MB % de reducción del Original

% de reducción de las Curvas

Combinación 1 7.4 46.6 65.9 Filtro opción 2 7.9 44.9 63.6

Análisis de Resultados. El filtro opción 2 (Douglas-Peucker), mantiene la forma original de las curvas y conserva a lo largo de todos los datos una desviación máxima de 50 m, además, preserva los vértices en líneas de quiebre. La combinación 1 produce desviación de hasta 300 m, principalmente en líneas de quiebre, con lo que se modifica su posición, y afecta la coincidencia con los vectores de hidrografía correspondientes. Pruebas Posteriores.- Se condujeron pruebas posteriores con el propósito de buscar reducciones mayores en la duración de las etapas incondicionales iniciales. De ellas, se obtuvo que al aplicar las siguientes consideraciones, el procedimiento total de reducción de geometría redundante mejoraría sustancialmente en los tiempos de ejecución: • Aplicar todas las operaciones de manera selectiva a cada grupo

específico (curvas de nivel en este caso, o bien hidrografía), sin extraerlos o aislarlos del conjunto íntegro de datos (evitar la extracción).

• Dado que el filtrado preserva la forma de las entidades, no discriminar aquellas de dimensiones menores. Con ello se elimina la selección de curvas menores.

• Aplicar solamente una de las dos etapas de división de líneas prolongadas. Con la segunda etapa se obtienen los mejores resultados.

• Incluir las etapas de detección de cruce de entidades automática (Crossing), y de verificación de integridad (Itcheck).

Resultados finales: Tiempo.- Aplicando lo anterior, fue posible reducir los tiempos del procesamiento de todos los conjuntos de datos. Almacenamiento. Los resultados en reducción de almacenamiento son como sigue:



Volumen de datos originales: 162 451 456 bytes. Volumen de datos filtrados: 87 117 824 bytes. Porcentaje de Reducción total: 46.37%. El porcentaje coincide con el obtenido en las pruebas iniciales efectuadas. Prueba piloto para corrientes de agua.- La prueba piloto para corrientes de agua se condujo de modo semejante que para las curvas de nivel: Elección de dos “operadores” de generalización, en este caso, se decide el uso de “BUNCH FILTER” de mínimos cuadrados y de “IFILTER”, del software disponible en el sistema. Elección del parámetro de “BUNCH FILTER”. Ejecución automática del operador y su parámetro. Análisis y evaluación de:

• Tiempo de ejecución • Tiempo de procesamiento en condiciones normales de sistema. • Disminución de volumen digital. Ganancia porcentual en el

ahorro de megabytes. • Geometría de los componentes de las corrientes de agua. • Similitud geométrica con las corrientes originales. • Grado de conservación de formas. • Cambio Posicional de Corrientes • Mediciones de desplazamientos máximos.

Selección y ejecución del segundo “operador” de generalización, así como de su parámetro, en este caso, se decide el uso de “IFILTER” “AKIMA SMOOTHING” de interpolación cúbica. Análisis y evaluación de los mismos elementos descritos para el “BUNCH FILTER”. Edición interactiva de las Corrientes resultantes. Estructuración del archivo de Corrientes resultante.



Ejecutar una sobreposición Vector-Vector de los archivos finales de Curvas de Nivel y de Red Hidrográfica para analizar visualmente el grado de congruencia geométrica entre las formas de las Curvas y la posición de las Corrientes. Esta etapa reviste importancia porque será un indicador de la pertinencia de los procesos de Selección y Generalización que se aplican en las Pruebas Piloto, ya que del resultado satisfactorio depende su aplicación metodológica.

Parte III Ejecución del Proyecto en Línea de Producción.

Generalización de Curvas de Nivel. El tratamiento de las Curvas de Nivel es crítico, ya que por su naturaleza, es el grupo de datos que suele ocupar mas espacio digital, tanto para su procesamiento como para su almacenamiento y uso en aplicaciones. En la etapa de Selección se decidió mantener las curvas de nivel con atributo de altura con valores de doscientos metros pares y, excepcionalmente la curva única con valor de 100 metros. La condición de excepción se fundamenta en el hecho de que varias regiones del país sólo tienen representación del relieve por debajo de la cota de 200 metros, tal es el caso de la Planicie Costera del Golfo de México y gran parte de la Península de Yucatán, por citar algunas importantes. En cuanto al proceso de generalización, el criterio es aplicar un operador de filtrado con algoritmo de “Douglas-Peucker”, con un parámetro de 50 metros para la desviación lateral. Las pruebas de desempeño para la generalización de Curvas de Nivel, después de haber aplicado varios algoritmos y combinaciones de ellos, demostraron que el mejor resultado se obtiene con el algoritmo mencionado, ya que se obtiene una reducción máxima de datos de 60 % en promedio. Por otra parte, se mantiene una exactitud espacial dentro de una tolerancia establecida de 50 metros. En el aspecto de la reducción de complejidad de las Curvas, o dicho de otra manera, del grado de sinuosidad comparado con las Curvas “Fuente” en la escala de 1:250 000, se decidió buscar un resultado de semejanza geométrica, lo que a primera vista puede ser discutible desde el punto de vista estético. Sin embargo, otros tipos de filtrado o combinación de filtro-suavizado que ofrecieron una disminución en el grado de sinuosidad,



mostraron desplazamientos de Curvas más allá de la tolerancia de 50 metros. Asociado a esto, se ha considerado otro tipo de criterio: la consistencia lógica de dos grupos de datos, las curvas de nivel y las redes hidrográficas. Las relaciones que deben guardar los ríos y arroyos en cuanto a los cursos indicados por las inflexiones de las Curvas de Nivel deben conservarse adecuadamente, además de que los desplazamientos causados por los algoritmos deben evitar la sobreposición de cruce indebido entre los vectores de Curvas con los vectores de la Red Hidrográfica. El descuido de este aspecto lleva inevitablemente a una operación altamente consumidora de tiempo: la edición manual de los vectores

Generalización de Corrientes de Agua. Para las corrientes de agua se decidió aplicar el proceso de generalización con un operador de filtrado, antes de la etapa de selección, de ese modo se logran dos ventajas; la primera es disminuir el volumen digital de los datos para un manejo más eficiente en los equipos de cómputo; la segunda, es poder efectuar la etapa de selección con la cubierta de Curvas de Nivel como ayuda de fondo, para una óptima interpretación en la obtención de los patrones de redes hidrográficas. En cuanto al proceso de generalización formal, el criterio adoptado es aplicar un operador de filtrado con algoritmo de “Douglas-Peucker”, con un parámetro de 50 para la desviación lateral, consistente con el aplicado al caso de las Curvas de Nivel. Las pruebas de desempeño para la generalización de los elementos de la Red Hidrográfica, demostraron, al igual que para las Curvas de Nivel, que el mejor resultado se obtiene con el algoritmo mencionado, ya que se obtiene una reducción máxima de datos de 60 % en promedio. Por otra parte, se mantiene una exactitud espacial dentro de una tolerancia de 50 metros.

Refinado de Redes Hidrológicas. Para continuar con la descripción de los criterios, se procede ahora al tema del análisis del arreglo de los patrones de redes hidrográficas. El sentido de analizar el patrón de la red de hidrografía es básicamente el de generar árboles jerárquicos de corrientes troncales y tributarias de



modo que se guarden las jerarquías naturales y lógicas de este tipo de redes. Una vez hecho el proceso de selección de objetos y atributos, el proceso de generalización continúa con la aplicación de las transformaciones espaciales o de atributos respectivamente. Debemos aclarar que aunque la selección no forma parte estricta de la generalización, eventualmente puede requerir de procesamiento de cómputo para ahorrar tiempo, por lo que es posible que se confunda con una operación de generalización, o en otras palabras, verse como parte de una transformación espacial, lo que por supuesto, no es correcto. La transformación de atributos, que conlleva el tratamiento de la parte descriptiva de los datos, también requiere del análisis espacial de las implicaciones del cambio de escala y de representación geométrica de una entidad (por ejemplo, de área a punto), así como del análisis de la aplicación indiscriminada de las especificaciones de longitudes y áreas mínimas para ciertos objetos. Esto significa que el análisis debe considerar para ciertos casos, por ejemplo, la amalgamación o agregación de varias ocurrencias de entidad en una sola que represente a tales ocurrencias si están muy cerca unas de otras, cuando por aplicación de la especificación de área mínima deberían desaparecer. En la práctica, y ya que existe el Diccionario de Datos Vectoriales para el tema de Topografía en la escala 1:1 000 000, se expone el tema de la Selección, para la cubierta o capa que contiene lo que el Diccionario describe como Corriente de Agua, Corriente que Desaparece y Cuerpo de Agua; (cuando éste último corresponde a la parte de un río con un ancho mayor de 500 metros, y que en uno de sus extremos o en ambos, conecta con la representación vectorial de línea del mismo río). Como se menciona anteriormente en la descripción del Modelo Conceptual de la Generalización, aunque el proceso de selección implica una fuerte componente intelectual, también puede aprovechar, en donde es posible, el auxilio de procesamiento de cómputo para ahorrar tiempo. Cuando la estructura vectorial de los datos no contiene atributos que permitan categorizar o jerarquizar los segmentos de una red hidrográfica, es virtualmente imposible que el proceso de selección se automatice. El caso que nos ocupa se caracteriza exactamente porque los elementos vectoriales de las redes hidrográficas (conformadas por Corriente de Agua, Corriente que Desaparece y Cuerpo de Agua), no tienen el atributo de



categoría o jerarquía que permita una selección o discriminación para la eliminación de vectores que se considere pertinente. El Diccionario establece dos parámetros limitantes que establecen que la Base de Datos para la escala 1:1 000 000 no debe contener Corrientes menores de 10 000 metros de longitud ni Cuerpos de Agua que formen parte del curso de las Corrientes, con ancho menor de 500 metros. Para iniciar el proceso de selección asistido por computadora y en consideración a las dimensiones mínimas mencionadas, la solución se apoya en el diseño de un algoritmo que procesa los vectores para que en pantalla se indiquen todos aquellos que no cumplen con la especificación de longitud mínima. Sin embargo, dada la estructura de los datos, también aparecen indicados aquellos segmentos de las troncales principales de todas las arborescencias hidrográficas que no cumplen con la especificación de longitud mínima. Esta situación no permite tomar la decisión de eliminar los segmentos indicados en pantalla de un modo automático, por el simple hecho de que se obtendrían redes con pérdida de configuración e interrupciones en la continuidad de los segmentos troncales. La eliminación debe hacerse interactivamente, de modo que el operador del equipo determine los extremos más alejados de cada corriente troncal, después de lo cual, se procede a eliminar los segmentos terminales tributarios o laterales que no cumplan con la condición de longitud mínima. Aún si la situación descrita tuviera solución informática automatizada, surge otro tipo de problema. Para los datos de las redes hidrográficas, lo que se pretende mediante la generalización cartográfica (incluida la etapa de selección), es la obtención de resultados que holísticamente muestren juegos de datos que mantengan patrones lógicos, tanto en el grado de sinuosidad de vectores, como en el equilibrio y caracterización del contenido. Es decir, que muestre sólo lo necesario para la escala requerida, y evite el detalle ocioso que no aporta o enriquece el juego de datos para los usos en la escala pretendida. Debe lograrse la mejor densidad y distribución de corrientes en todas las redes. Con fines meramente de ilustrar lo expresado, la figura N° 1, presenta una red hidrográfica que debe ser generalizada a una escala menor, supóngase de 1:250 000 a 1:1 000 000.



La figura N° 2 muestra un resultado semejante al que se obtendría al aplicar una selección y eliminación de segmentos menores a la longitud mínima requerida. Se aprecia también que la red obtenida no tiene equilibrio jerárquico, es decir, aún existen pequeños segmentos de longitud ligeramente superior a la especificación mínima, indicados por las elipses. Nótese que la Figura N° 2, aún se presenta en la misma escala de la Figura N° 1, supóngase, 1:250 000. En este caso, aún cuando se aplique una etapa de selección y eliminación de segmentos que tome como base la longitud mínima requerida, no se logra como resultado una red libre de segmentos no deseables, ya que permanecen aquellos que son ligeramente mayores a la longitud mínima requerida y que se les parecen mucho. Para resolver esta situación, se requiere una segunda selección (ver el Esquema A), que permita refinar visualmente la red mediante la eliminación de los segmentos “no necesarios”.

Figura N° 1 Figura N° 2



La Figura N° 3 muestra una aproximación al resultado deseado en el que ya se eliminaron los segmentos “no necesarios”. Se representa en algo semejante a la escala pretendida, supóngase, 1:1 000 000. Ahora, compare las Figuras 3 y 4. Puede apreciarse el efecto de la selección y su aspecto en la escala menor. Aunque no se aprecia, se asume que el resultado en la Figura N° 3, ya se sometió al proceso formal de generalización mediante la aplicación de un operador de filtrado. Los ejemplos mostrados son puramente descriptivos de la solución planteada para obtener una red hidrográfica “generalizada” (con la etapa previa de selección). Sin embargo, estos ejemplos escapan totalmente de la realidad que representa la generalización de la red de hidrografía de un país de dos millones de kilómetros cuadrados, con una enorme diversidad en la estructura de los patrones de redes locales. Evidentemente, tal diversidad es el resultado de la combinación de factores tales como la clase de roca y las estructuras geológica y morfológica, el tipo de suelos, la variedad de vegetación, el clima y la altitud. Ejemplificar la diversidad de los patrones de redes locales de México sería materia de un estudio por sí mismo. Sin embargo, por considerarlo de interés, se presenta otro ejemplo que consideramos típico. La Figura N° 5, presenta dos patrones principales: uno, en la parte superior, francamente dendrítico, y otro, en la porción central e inferior, de ramificaciones principales paralelas.

Figura N°3 Figura N°4



El tratamiento de selección debe ser diferente que para el ejemplo anterior. La aplicación del algoritmo de ayuda para localizar segmentos vectoriales menores a la especificación de longitud mínima de 10 000 metros, indicará una gran cantidad de segmentos para este ejemplo. Por lo que se requiere un fuerte trabajo interactivo para aplicar los criterios más apropiados en la discriminación y eliminación de los segmentos, tanto de los menores de 10 000 metros, como de aquellos ligeramente mayores a esa longitud. En el resultado obtenido, se apreciaría otra circunstancia. La parte izquierda de la Figura N° 5, presenta un tipo de drenaje paralelo, en el que aunque se hayan eliminado los segmentos menores de 10 000 metros, los que permanecen están en una situación de proximidad tal, que al cambio de escala se mostrarían “demasiado” juntos. Por lo que la opción aplicada es eliminar algunos segmentos paralelos intermedios para aligerar la configuración del patrón y dar un espaciamiento “adecuado” visualmente. Finalmente, lo que se pretende es conservar y representar el comportamiento del patrón, tal como se observa en la escala mayor (Figura N°6). La Figura N° 6 muestra el resultado del refinamiento, mencionado anteriormente como Segunda Selección. Sin embargo, la impresión a




primera vista no es la adecuada, ya que las redes de las Figuras 5 y 6 están a la misma escala (supóngase 1:250 000). Las Figuras 7 y 8 muestran una vista más cercana a la escala que se pretende (supóngase 1:1 000 000). Puede observarse por comparación visual el efecto de la selección de corrientes de agua para su manejo en la escala pequeña. Hasta aquí, sólo se ha tratado el tema de la selección de corrientes de la red hidrográfica, así como su refinamiento. Sin embargo, el tratamiento de generalización para los elementos hidrológicos, también involucra necesariamente otras entidades relacionadas espacialmente; tal es el caso de Cuerpo de Agua, Presa, Canal, Acueducto, Terreno Sujeto a Inundación, y algunas otras.




Ajuste Geométrico de Curvas de Nivel y de Corrientes de Agua.

Esta es una operación puramente manual. Para efectuarla, se aplica una ayuda de software que consiste en un algoritmo que permite analizar todo el espacio de un conjunto de datos mediante un sistema de ventanas. El algoritmo permite dividir el área en 256 ventanas secuenciales, cada una llamada por el operador del equipo, de este modo, puede analizarse la consistencia de cada corriente de agua con las correspondientes curvas de nivel que marcan su curso y entonces hacer los ajustes respectivos. Esta operación es un ajuste geométrico con edición manual de los vectores de corrientes de agua para acomodar aquellos segmentos que no coinciden con las inflexiones de curvas. Es demandante de tiempo y requiere vista analítica para resolver los casos de desviaciones de posición.

Generalización de Entidades de Área.

Tratamos el tema de las “Entidades de Área” de manera global ya que la mayoría de ellas presentan similitud de relaciones geométricas y los criterios de generalización se aplican por lo mismo, de modo semejante. En obvio de evitar redundancia en la descripción de su tratamiento, abordamos sólo una de ellas por considerarle la de mayor representatividad.

Criterios de Generalización para la Entidad Cuerpo de Agua. Aunque de entrada esta denominación sobreentiende precisamente elementos espaciales de área que representan lagunas, lagos y embalses de presas, también incluye la línea litoral o costa, así como las islas, que en el Diccionario son consideradas como áreas de exclusión, y también, los cursos de ríos que por su anchura se representan como dos líneas. Como ya se mencionó en al apartado de Criterios de Generalización para la Red Hidrográfica, una ventaja para lograr una óptima interpretación para la obtención de patrones de redes hidrográficas era efectuar la etapa de selección de corrientes de agua, con la cubierta de Curvas de Nivel como ayuda de fondo, debemos aclarar que la denominación de “Red Hidrográfica”, es meramente convencional para tratar el tema de la selección y eliminación de segmentos vectoriales de las corrientes de agua.



El concepto de “Red Hidrográfica”, es por supuesto, más amplio, especialmente en el ámbito de la generalización cartográfica digital, ya que el tratamiento de la Red Hidrográfica no puede aislarse de otras entidades geográficas, debido a que existen relaciones geométricas y espaciales que no deben soslayarse, de otro modo, el resultado del proceso de generalización no sería el adecuado. Las relaciones más importantes de las corrientes de agua, se dan con los cuerpos de agua, con las presas y con los canales. Para el caso de la etapa de generalización automática, el criterio es mantener los datos sin la aplicación de algoritmos de filtrado o suavizado. La razón estriba en que los cuerpos de agua, representados geométricamente por líneas que se cierran para que puedan generarse áreas, tienen contorno sinuoso en las áreas montañosas y contorno suave en las zonas sensiblemente planas; por lo que al aplicar un filt ro, la geometría de las líneas se torna angulosa y pierde detalle, además de que los nodos se desplazan. El resultado es que los desplazamientos pueden ocasionar cruce con las curvas de nivel y con vectores de carreteras o caminos, y por lo tanto, requerir una necesaria edición interactiva. Por otra parte, no se logra un ahorro sustancial en la disminución del volumen digital de los datos. Para el tratamiento de generalización, en la etapa previa de selección, se aplican los criterios que conciernen a las especificaciones mínimas para la parte espacial y de representación de los datos; esto es, tanto las dimensiones mínimas de longitud, área y ancho de área, como la representación geométrica aplicable para las entidades (punto, línea y área). Esto conduce a la realización de un análisis, primero, para eliminar los cuerpos de agua que no cumplen con las especificaciones mínimas de área y, después, para aquéllos que permanecen, hacer los ajustes necesarios obligados para las relaciones geométricas de conexión y compartición. Con el fin de entender el significado de las relaciones de conectar y compartir, se aclara que ambas se establecen como una asociación entre entidades, sólo para garantizar que los datos espaciales estén libres de inconsistencias espaciales, tales como los excesos o defectos en las uniones de líneas, o de puntos con líneas, así como en polígonos o contornos de áreas no cerrados. El tratamiento de la generalización es diferente para la entidad Cuerpo de Agua que el aplicado para las corrientes de agua y para las curvas de



nivel, entidades a las que se sometió a una simplificación de líneas mediante un filtrado automático. Inicialmente, se analiza la relación de los cuerpos de agua con la entidad “Presa” para medir la longitud de cada línea que representa a una Presa, ya que si no cumple con la especificación mínima de 1000 metros, la línea debe colapsarse para cambiar su representación geométrica a punto. Posteriormente se hace una edición manual para establecer las relaciones de garantía geométrica que se requieran. Aunque en el Modelo se menciona que para la generalización de vectores puede aplicarse una variedad de once operadores, ya sea para el tratamiento de entidades con representación geométrica de punto, línea o área, lo cierto es que las decisiones al respecto dependen básicamente de dos factores. Uno de ellos es función de la naturaleza de los datos y de las relaciones espaciales que mantengan con otras entidades. Este factor se ejemplifica con la descripción que ya se ha hecho para el tratamiento, tanto de curvas de nivel, como de corrientes de agua. El otro factor, se refiere a la disponibilidad de algoritmos que permitan la ejecución de la generalización, en lo que concierne a la aplicación de alguno de los once operadores mencionados, que por cierto, son los más comúnmente utilizados en la actualidad y que además son los que se presentan en la literatura especializada en este tema. En este proyecto, a las entidades de área (Área Natural Protegida, Arrecife / Bajo, Cuerpo de Agua, Fango, Malpaís, Nieve Perpetua, Pantano, Salina, Terreno Sujeto a Inundación, Vegetación Densa, Zona Arenosa), se les aplica una generalización manual de simplificación, suavizado, amalgamación y desplazamiento. La simplificación y suavizado sólo tienen el objetivo declarado que describe cada una de estas acciones, de acuerdo con lo que se expresa en el Glosario de este documento:

Simplificación: Lo que hacen los operadores de simplificación es disminuir el número de vértices que representan un rasgo, mediante la eliminación de pares de coordenadas “redundantes”, sin detrimento grave de la exactitud de los rasgos (forma, ubicación y significado).



Suavizado: Los operadores de este tipo actúan en las líneas reubicando o desplazando pares de coordenadas en un intento de disminuir pequeñas sinuosidades y conservar sólo las tendencias más significativas de las líneas. Un resultado de la aplicación de este proceso es reducir la angulosidad de las formas. Esencialmente, estos operadores producen un efecto de modificación cosmética para producir líneas más estéticas.

Por ser estas operaciones aplicadas manualmente a cada ocurrencia de entidad, son altamente consumidoras de tiempo, así también, por el trabajo de restitución de relaciones de conexión y compartición que implican. La amalgamación se ha aplicado también, para congregar unidades poligonales contiguas y modificar los límites de cada polígono para formar uno solo que contiene a todos los polígonos, con lo que se produce un elemento mayor que mantiene y representa las características generales del grupo de polígonos a pesar de la reducción de escala. Se aplica tanto en áreas de numerosos y pequeños cuerpos de agua o de islas en zonas de inundación. Uno de los factores limitantes de esta operación, es que no existen reglas para fijar el grado de detalle que debe mostrarse en la escala de generalización, por lo que debe decidirse qué es lo más significativo o más valioso para cada caso particular. El operador de desplazamiento se aplica básicamente en la línea litoral, en el sentido de desplazar el rasgo de su ubicación “real” o, por ejemplo, modificarlo por amplificación de la distancia entre los extremos de las “puntas” que permiten la formación de bahías, esteros o lagunas costeras. Si no se ampliara la distancia entre los extremos que forman la “boca” de esos elementos costeros, debería aplicarse la especificación de 500 metros, por debajo de la cual, debe cerrarse el cuerpo de agua, con lo que dejaría de ser un elemento conectado al mar abierto. Evidentemente, este caso requiere de mediciones para los casos en conflicto, así como de ponderar la importancia de conservar el rasgo, o incluso de eliminarlo por su pequeñez o falta de importancia para la escala de representación. La Figura N° 9 ilustra el caso general de los cuerpos de agua.



Figura 9

Cuerpo de agua sin generalizar

Presa con representación

lineal menor de 1000 m

Cuerpo de agua “Río” colapsado a línea

Cuerpo de agua generalizado

Presa colapsada a punto



Generalización de Localidades.

Como se ha establecido, el Proceso de Generalización para cualquier tema comprende dos etapas principales: una selección de los elementos que sean considerados para efectuar la generalización, y un procedimiento de generalización como tal. En la etapa de selección previa, se estableció que una localidad estará presente en los conjuntos de datos resultantes, cuando cumpla con estas tres condiciones o criterios: 1. Que esté presente en los conjuntos de datos Topográficos escala

1:250,000. 2. Que de acuerdo con el “Conteo de Población y Vivienda 1995” del

INEGI, cuente con una población igual o superior a los 2,500 habitantes y,

3. Que la Localidad tenga categoría de Cabecera Municipal, Capital de Estado o de la República.

Para el proyecto, el tratamiento de las “Localidades” se ha enfocado desde dos perspectivas, la que considera los aspectos relativos a su naturaleza vectorial, y la de su componente alfanumérico. Recordemos que la “Localidad” forma parte del grupo de datos vectoriales, en el que está sujeta a especificaciones de área mínima y representación geométrica de punto o área. Por otra parte, la “Localidad” también es una entidad de tipo alfanumérico, regida por el “Diccionario de Datos Toponímicos Alfanumérico”, y que por lo tanto, el Modelo Conceptual que se diseñó para el proyecto, considera un tratamiento específico de generalización para los Elementos Estadísticos, denominado “Transformación de Atributos”. La representación (como un punto o un polígono) que cada localidad debe tener a la escala 1:1 000 000, está definida por los parámetros de Dimensiones Mínimas establecidos para localidades, de acuerdo con las especificaciones del Diccionario de Datos para la escala 1:1 000 000. Ya que el Proyecto tiene implícita la migración de datos desde la escala 1:250 000, la representación geométrica de las localidades deberá ser ajustada con las Dimensiones Mínimas establecidas para la escala final mediante el operador de “colapso” de área a punto.



De esta forma, las localidades cuya superficie sea menor a 1 500 625 m2, y que se representan con polígonos en la escala fuente 1:250,000, serán colapsadas a punto en la escala final 1:1’000,000. Las localidades que tengan un valor de superficie igual o mayor a 1 500 625 m2, mantendrán su representación de polígono sin la aplicación de modificaciones geométricas. Esta generalización, como se verá en el Diagrama de Proceso que se presenta más adelante, se complementa con una reestructuración y simplificación de la red de transporte vial (carreteras, caminos y calles interiores), así como una modificación importante en las relaciones de la “localidad” representada como área, con otros rasgos geográficos, tanto de línea como de área. La modificación de relaciones estriba en que: • La entidad “localidad” de área ya no está constituida por segmentos

lineales que se conectan entre sí para cerrarse, con lo que aparentemente forman un polígono, ya que en realidad, cada segmento responde digitalmente a la denominación de “localidad”, lo que deja a los datos en una condición compleja para estructurarlos como polígonos o áreas. Ahora, los segmentos se estructuran como un verdadero polígono cerrado, al que con alguna maniobra de cómputo sencilla, puede hacerse un cálculo de superficie.

• Los datos originales establecen relaciones de conectar entre los

segmentos del polígono y las entidades lineales Camino, Carretera, Vía Férrea, y Línea de Transmisión. Esta condición obliga una segmentación aún mayor para el “pseudopolígono” de localidad y dificulta su manejo en Sistemas de Información Geográfica. Ahora, las entidades mencionadas entran limpiamente sin conexión hasta el “interior” de la localidad y se conectan en el “centroide” representado por un punto necesariamente vectorial, pero que es la representación de la entidad Localidad de tipo alfanumérica. Esto facilita el manejo de datos por ejemplo, para Análisis de Redes.

• Para que lo anterior pueda ser realizado, ha sido necesario trabajar con

las localidades alfanuméricas, en el sentido de obtener su posición geográfica y sobreponerles con las áreas de localidad. Este paso ofrece un resultado no consistente geométricamente: la localidad alfanumérica en ningún caso coincide con una intersección de elementos de red de transporte en el interior de la localidad.

Para resolver la inconsistencia geométrica, se manejaron dos soluciones de conveniencia:



Una consiste en analizar la red interna de transporte en cada polígono, eliminar los segmentos que se consideren redundantes y entonces, ponderar si el nodo conector de la mayor parte de carreteras puede desplazarse al punto de la localidad alfanumérica. La otra opción es inversa a la anterior, es decir, desplazar la localidad alfanumérica al nodo conector principal de carreteras. Las dos soluciones garantizan que la sobreposición de un archivo alfanumérico de localidades con el archivo vectorial correspondiente, ofrece una perfecta coincidencia de coordenadas de localidad alfanumérica y de nodos conectores de carreteras, por supuesto, “dentro” del área de la localidad. Otra ventaja del tratamiento de las localidades que se describe, es que facilita el manejo separado de verdaderos polígonos de localidad para fines particulares, y a la vez permite apreciar y manejar los elementos puntuales de la localidad (representados por el punto alfanumérico), en conjunción con la red de transporte. En cuanto al tratamiento vectorial de las localidades con representación geométrica de “punto”, es un tema que ha consumido una cantidad de tiempo considerable. Básicamente porque el operador de eliminación se aplica absolutamente en modo manual interactivo. Si volvemos a las condiciones o criterios que se aplican a las localidades, debemos decir que la implementación de la segunda y la tercera han implicado una ardua labor de procesamiento de archivos con los datos alfanuméricos. Condiciones: • Que de acuerdo con el “Conteo de Población y Vivienda 1995”, cuente

con una población igual o superior a los 2,500 habitantes y, • Que la Localidad tenga categoría de Cabecera Municipal, Capital de

Estado o de la República. El trabajo implicó el cruce de archivos entre la fuente 1:250 000 y los archivos del “Conteo de Población y Vivienda 1995”, buscando el encuentro de nombre de localidad, de clave de localidad o de coordenadas de referencia, con lo que podría actualizarse el Número de Habitantes.



El siguiente paso es transferir el archivo actualizado con número de habitantes al sistema de cómputo con las coordenadas apropiadas y en proyección Cónica Conforme de Lambert. Además, al igual que para las localidades vectoriales puntuales, es necesario diseñar un símbolo para las localidades alfanuméricas puntuales, ya que es la mejor manera de identificarles y diferenciarles gráficamente en la pantalla del equipo de cómputo. El archivo transferido es sobrepuesto al archivo vectorial, en el que las localidades vectoriales de punto ya tienen su propio e inequívoco símbolo. El resultado obtenido presenta inconsistencias de posición entre los puntos vectorial y alfanumérico correspondientes. La diferencia máxima encontrada es de la magnitud de 100 metros. Hasta esta maniobra, el trabajo ya puede apreciarse en la pantalla de un equipo de cómputo y tener una idea de la dimensión de la tarea a realizar. Por una parte, y como función del criterio de conservar sólo las localidades de igual o más de 2 500 habitantes, una gran cantidad de puntos vectoriales queda sin correspondencia con algún punto alfanumérico, por lo que hubo que eliminar una por una las localidades sin registro alfanumérico. Para ajustar la inconsistencia de posición, se diseñó un algoritmo de búsqueda de localidad alfanumérica más próxima. Lo que el algoritmo hace es buscar para cada punto vectorial, el punto alfanumérico más próximo dentro de un radio máximo de 200 metros, acto seguido, le asigna las coordenadas del punto vectorial. El resultado es la coincidencia absoluta de la localidad vectorial con la alfanumérica punto a punto. El Diagrama de procesamiento de Localidades de la siguiente página muestra los pasos principales en el tratamiento de las Localidades.



Diagrama de Procesamiento de Localidades

B

Preparación Estadística de Datos de Localidades y Ajuste

Geométrico Vectorial.

Preparación Espacial de Datos de Localidades con

Representación Geométrica de Área.

Segmentos de Polígonos de Localidad

Cierre Geométrico Automatizado de polígonos

Elaboración de Macro para Cuantificar Areas de

polígonos

Archivo Derivado con Localidades discriminadas

por Área Mínima�

Desarrollo de Macro para Cerrar Polígonos

Marcado de Polígonos por Área Mínima� (Perímetro Rojo para Areas inferiores; Amarillo para conformes).

Actualización Alfanumérica de Habitantes con el

CONTEO 95, y discriminación por Criterio Político-

Demográfico��

Cálculo de coordenadas Lambert para localidades

alfanuméricas actualizadas

Conexión directa de entidades lineales de

transporte terrestre con cada localidad vector-

alfanumérica

Eliminación interactiva de localidades de punto o área que no cumplen con Criterio

Político-Demográfico��

Eliminación de Entidades lineales de transporte

redundantes y hacia las localidades eliminadas

Sobreposición de localidades alfanuméricas

sobre vectoriales.

Ajuste posicional de punto alfanumérico al

punto vector



B

NOTAS. Condición de Área Mínima�: La superficie mínima que debe tener una Localidad para ser representada por un Polígono es de 1’ 500,625 m2.

Criterio Político-Demográfico�� : Las únicas localidades que se incluyen son aquéllas que cuentan con población mayor a 2, 500 habitantes, así como todas las cabeceras municipales, las capitales de estado y la capital de la república. La Entidad “Localidad” con representación final de Área, se declara como polígono cerrado y no mantiene relaciones de conectar ni de compartir, con ningún otro vector que se extienda hasta el Punto Centroide de la Localidad o que limite con el área urbana; por lo tanto, el polígono cerrado sólo se sobrepone a tales vectores.

Generación de un punto vectorial y colapso del polígono inicial sobre él.

Conexión de vectores de transporte al punto de colapso.

Eliminar la entidad “Calle” y conectar todos los vectores de comunicaciones viales al

“Punto Centroide de la Localidad”.

Se hace un análisis de la red de “calles” originales de la fuente 1:250,000. Sólo se

recodifican con el FC de la entidad equivalente a “Carretera Pavimentada dos carriles” las que permitan construir una Red

simplificada. Necesariamente, el “Punto Centroide de la Localidad” debe

reubicarse en el nodo principal de la Red definitiva, y hacer los ajustes de posición

necesarios en los componentes de la red.

Polígonos que no cumplen la Condición de Área Mínima�

Capitales y grandes áreas conurbadas

Polígonos que cumplen el Criterio Político-Demográfico��

Fin de la etapa



Generalización de Entidades Varias. Este apartado se refiere al tratamiento de estas entidades: Aeropuerto, Instalación de Comunicación, Instalación Diversa, Instalación Industrial, Puente y Rasgo Arqueológico. Las operaciones ejecutadas a estas ent idades se hacen en términos del operador de Eliminación, con la aplicación de las especificaciones de dimensiones mínimas de acuerdo con los parámetros establecidos en el Diccionario, y con el operador de Colapso, de área a punto y de línea a punto. Este paso es necesario antes de efectuar la generalización de las entidades relacionadas con el transporte y la comunicación.

Generalización de Entidades de Transporte y de Comunicación.

Este apartado se refiere al tratamiento de estas entidades: Camino, Carretera, Conducto, Línea de Transmisión, y Vía Férrea. En general, a estas entidades no se les aplicó ningún operador de simplificación o suavizado, es decir, mantienen exactamente la geometría y posición de los datos fuente de escala 1:250 000. Esto permite garantizar y facilitar la actualización, especialmente de caminos, carreteras y vías férreas, desde la misma fuente 1:250 000; además, no se pierde la relación de conectar con las ocurrencias de la entidad Localidad en lo que hace a la representación puntual. En particular, a las entidades Conducto y Línea de Transmisión, se les aplicó operadores de eliminación y fusión, ya sea por especificaciones de dimensiones mínimas o por redundancia. Específicamente para los caminos y carreteras, se aplicó intensivamente un operador de eliminación en modo manual. El objetivo es el de mantener conectadas todas las localidades representadas por puntos vectorial y alfanumérico en función de las conexiones existentes en los datos fuente. Este objetivo también se aplica para aquellas entidades tanto puntuales como de área, del tipo Aeropuerto, Cuerpo de Agua, Faro, Instalación de Comunicación, Instalación Diversa, Instalación Industrial, Planta Generadora, Presa, Rasgo Arqueológico y Ruta de Embarcación.



Al igual que para la entidad Corriente de Agua, después de aplicarle un operador de eliminación, a los caminos y carreteras, considerados en conjunto como una red de transporte, se les aplicó un proceso de selección con enfoque holístico o de refinamiento. Esto es con el fin de dar un sentido de patrón lógico a las redes, evitar la redundancia ociosa de vectores y mantener integridad en la conexión con los elementos a los que comunican los componentes de la red. Necesariamente, por la naturaleza del enfoque holístico, este proceso requiere de un alto grado de análisis y criterio de los operadores del equipo de cómputo, por lo mismo, la supervisión del trabajo también es intensiva.

Generalización de Toponimia. Formalmente, el INEGI considera como toponimia, tanto los nombres de las localidades, como los nombres geográficos de sitios de interés, de elementos relacionados con la línea de costa, de obras de infraestructura en general, de elementos relacionados con cuerpos y corrientes de agua, y de aquellos relacionados con el relieve del terreno o topoformas. Básicamente, este apartado considera los nombres geográficos relacionados con las siguientes clases: Areas de Referencia, Formas Litorales, Instalaciones Diversas, Rasgos Orográficos y Rasgos Hidrográficos. El elemento crítico en la generalización de los nombres geográficos es tanto su densidad como su distribución. Para evitar un gasto de tiempo no necesario, se aprovechó el esquema de densidad y distribución de nombres que presenta la Carta Topográfica escala 1:1 000 000 Serie 1. La ejecución de esta etapa inicia con la obtención de los archivos digitales existentes de la Carta Topográfica escala 1:1 000 000 Serie 1, para los que se diseña un símbolo para cada clase. Los elementos simbolizados (y con acceso digital por texto para el nombre, clase y término genérico en la misma pantalla con el despliegue gráfico), se sobreponen al archivo vectorial correspondiente para cada clave de conjunto de datos. La siguiente acción es confrontar visualmente la información en pantalla con la fuente 1:250 000 publicada en forma impresa. Entonces se procede al ajuste posicional de cada símbolo, mediante el operador de desplazamiento manual. Después de cada ajuste posicional de símbolo, si se requiere, se actualiza el nombre, clase y término genérico, siempre con la fuente de datos 1:250 000 impresa.



El resultado es un archivo de nombres actualizado, así como una densidad y distribución espacial de los mismos semejante a la que presenta la Serie 1 de la escala 1:1 000 000.

Integración y Ajuste de las Entidades Vegetación Densa y Límite.

La entidad “Vegetación Densa” no se tomó de la fuente 1:250 000, ya que el análisis de la cantidad de polígonos y sus relaciones de compartir con otras entidades de área anunciaban un consumo de tiempo excesivo en los términos mandatorios del proyecto. Los polígonos de vegetación densa se tomaron de los archivos digitales usados para la edición de la Carta Topográfica escala 1:1 000 000 Serie II. El origen de esa fuente es a partir de la selección de unidades de vegetación de la Carta de Uso del Suelo escala 1:1 000 000 Serie II. El tratamiento de la vegetación densa para el proyecto PCT-1MD es en términos de compatibilización geométrica de polígonos con las entidades ya generalizadas con las que guarda relación de compartir: Cuerpo de Agua, Malpaís, Nieve Perpetua, Pantano, Rasgo Arqueológico, Terreno Sujeto a Inundación y Zona Arenosa. El operador aplicado es exclusivamente el de desplazamiento en modo manual, sólo para segmentos de polígono que requieran ajuste para compartir línea. Para la entidad denominada Límite, en cuanto a su valor Internacional, se ha tomado de la fuente 1:250 000 y no se ha sometido absolutamente a ningún proceso de generalización. En cuanto al valor Estatal, se tomó la decisión de usar la información conocida como “Límites Geoestadísticos Estatales” del INEGI, con validación en el año 1995. Para insistir en el tema de la exactitud de los límites estatales, cabe destacar que los límites geoestadísticos no necesariamente corresponden con los político-administrativos, por otra parte, los datos digitales de los límites, poseen un calificador autorizado de representación geométrica de tipo “aproximada”, según se establece en el Diccionario de Datos Topográficos 1.1 000 000 Vectorial. Para el valor estatal, tampoco se ha aplicado ningún operador de generalización. Solamente se ha hecho el ajuste de faltantes o sobrantes de vector para establecer el contacto con el vector que representa la línea litoral.



Parte IV Postprocesamiento de Datos.

Hasta lo que aquí se ha descrito, el Proceso de Generalización propiamente dicho, se considera como terminado. Sin embargo, es necesario mencionar que los archivos de trabajo iniciales con la información fuente a escala 1:250 000 presentaban una estructura de datos normada por el Diccionario de Datos Vectoriales de esa escala. Esto significa que las relaciones espaciales que garantizan tanto la conexión y compartición de puntos, líneas y áreas fueron afectadas por el proceso de generalización, específicamente por la aplicación de los diversos operadores y por lo tanto, deben reestablecerse. Otro aspecto que debe considerarse en la afectación de la estructura de datos original, es la incorporación de entidades como “Vegetación Densa” y el tratamiento particular que se hace de la entidad “Localidad” con representación geométrica de área. Otro tipo de afectación se provoca por la reducción en el número de entidades que considera el Diccionario para la escala 1:1 000 000, es decir, los datos fuente contienen 46 entidades, en tanto que los datos de escala 1:1 000 000 contienen sólo 36 entidades. Por otra parte, las combinaciones de atributos para cada entidad también cambián, normalmente disminuyen en número, y como en el caso de la entidad “Carretera”, el número de combinaciones de valores de atributo, aumenta. La implicación más directa consiste en que cada entidad, ocurrencia de entidad y combinación de valor de atributo para cada entidad, debe tener un código de rasgo exclusivo e inconfundible. Por lo tanto, la estructuración considera una operación de adecuación de códigos de rasgo, de modo que los datos se estandaricen y queden disponibles para la aplicación de los siguientes pasos de la estructuración. De este modo, se procede a efectuar el ajuste de códigos de rasgo en la tabla llamada de “FRT” (por sus siglas en inglés Feature Relation Table). Lo que constituye una maniobra de análisis de códigos existentes en los datos fuente, y la modificación pertinente en el ambiente del sistema de cómputo. Este paso también incluye el ajuste de las diversas tablas de relaciones: de conexión , de compartición, de metadatos, de códigos genéricos y de atributos del sistema; esto como preparación para que el sistema tenga toda la alimentación necesaria de parámetros estándar con los que pueda ejecutar los siguientes procesos en lote.



Como siguiente paso, se realiza la adecuación de los procesos en lote que han de aplicarse a los datos. Significa modificar los programas existentes para obtener los que se apliquen a los datos: Requiere de acciones de programación en el lenguaje del sistema operativo VMS (por sus siglas en inglés Virtual Memory System ). Con los programas ya adecuados, se realiza la estructuración inicial de los datos. Tal estructuración se encarga de verificar el cierre de áreas, la no existencia de rasgos duplicados y cruces de rasgos no autorizados. Además, en el límite de conjuntos de datos, donde existe un “límite virtual”, se encarga de aproximar los vectores de entidades a dicho límite, ello con el fin de preparar los archivos para la etapa de ligue de conjuntos de datos. Las inconsistencias detectadas por el programa de estructuración inicial se corrigen, algunas interactivamente por el operador del equipo de cómputo, y otras, de modo automático por el proceso en lote. La liga de conjuntos de datos es una etapa que se ejecuta de modo interactivo para asegurar la continuidad de rasgos entre conjuntos de datos contiguos. Requiere una verificación elemento por elemento a cada lado del límite virtual, en cuanto a correspondencia de mismo rasgo y mismo atributo mediante los códigos de rasgo. Para esta operación se tomó la decisión de no ejecutarla en modo automático, ya que no corrige todos los posibles errores de liga y porque es un modo de ejecución de alto consumo de tiempo, según mostró una prueba en esa modalidad. La estructuración final de los datos consiste en realizar una última validación en la integridad de los datos por la posible afectación en la etapa de ligue de conjuntos de datos. Además, agrega los atributos de número de área consecutivo para cada polígono, número secuencial para cada rasgo en un conjunto de datos y el atributo del calificador autorizado de representación geométrica para cada rasgo.



Estadísticas y Recursos del Proyecto. Para este proyecto, resulta de particular interés disponer de cierto tipo de información que permita evaluar el significado tanto de la dimensión del proyecto, como de la demanda de recursos que le es intrínseca. Como en cualquier proyecto, en las diversas etapas desde la planeación hasta la obtención de resultados, se requiere de la convergencia de recursos de tiempo, equipo de cómputo, software, personal operativo y supervisorio, por citar los más críticos. Por tal motivo, parece justo hacer mención de los temas que ahora se expresan.

Volumen de Datos. En un proyecto geográfico de cobertura nacional para tratar datos de una superficie territorial cercana a los dos millones de kilómetros cuadrados, un factor importante es el volumen digital que comprende el grupo de datos fuente a partir del que se haga la generalización. Inicialmente los datos fuente presentan un volumen completo cercano a los 150 megabytes, que finalmente se han reducido aproximadamente a 56 megabytes, es decir, la generalización ha representado una disminición de 63 % del volumen inicial, en el que destaca una disminución parcial de 49 % sólo en la etapa de filtrado de las entidades Curva de Nivel y Corriente de Agua. La gráfica respectiva (Disminución de Volumen Digital), permite apreciar el significado de cada etapa de proceso respecto a la disminución de volumen. La gráfica resulta un ejemplo que eventualmente puede servir para la planeación de cómo manejar los espacios de disco en los equipos de cómputo en otros proyectos semejantes. El punto es crítico en cuanto a la administración de espacios, tanto de discos locales como de servidor, ya sea de software, como de archivos de trabajo. En la administración también es un factor importante las decisiones que se tomen acerca de la programación de los periodos de respaldo de archivos y de eliminación de aquéllos que sean de carácter intermedio en cuanto al cumplimiento de etapas completadas y que por lo tanto no haya razón para conservarles con ocupación de espacio útil para otras necesidades del proyecto.



Tiempo de Procesamiento. El tiempo de procesamiento es otro tema que permite apreciar el comportamiento del desarrollo del proyecto, especialmente puede resultar notable el que cuatro etapas (Refinamiento de Redes Hidrológicas, Edición de Curvas de Nivel e Hidrografía, Edición de Áreas, y Generalización de Localidades), consumieron 1022 horas, que equivale a aproximadamente el 70 % del tiempo total de recurso de tiempo para procesamiento. En este proyecto de generalización, la consecusión de uno de los objetivos más importantes que es el de obtener una disminución importante del volumen de datos, se cumplió cabalmente con una disminución parcial de 49 % sólo en la etapa de filtrado de las entidades Curva de Nivel y Corriente de Agua, sin embargo, como se aprecia en la gráfica de tiempo

Disminución de Volumen Digital

147.7

75.868.9

63.5 59.347.6 47.1 47.1 47 47 46.9

56.11 56.11

0

20

40

60

80

100

120

140

160

Vol. I

nicia

lFil

trado

Refin

amie

nto

Edic

ión

Sepi

aEd

ición

Are

asLo

calid

ades

Supe

rvisi

ónC

oord

enad

asVe

rifica

ción

Cola

pso

Aero

puer

tos

Topo

n./V

eg./L

ím.

Estru

c./L

igue

Volumen Total Inicial: 147.7 Mb Volumen Final aproximado: 56.11 Mb Volúmenes estimados en formato propietario IFF

Etapas de procesamiento



de procesamiento en equipo de cómputo, la etapa correspondiente, lograda por medio de un operador de filtrado automático, sólo tomó algo así como 36 horas. Esto indica claramente que la gran mayoría de las etapas de generalización que debieron realizarse sin ayudas automáticas, consume tiempos comparativamente enormes, lo que debe ser considerado en la pláneación de proyectos semejantes. El tiempo de procesamiento sólo incluye la obtención de 23 conjuntos de datos en dátum NAD27. No considera la obtención del conjunto nacional continuo ni las versiones en dátum ITRF92. Hasta este punto, el proyecto consumió dos semanas más allá de los seis meses mandatorios.

Horas de Procesamiento

35.45

141.72

308.6

218.2

353.6

43.7

16.84 20.48.1

19

159139

0

50

100

150

200

250

300

350

400

Filtra

doRe

finam

ient

oEd

ició

n Se

pia

Edic

ión

Área

sLo

calid

ades

Supe

rvisi

ónC

oord

enad

asVe

rifica

ción

Cola

pso

Aero

puer

tos

Topo

nim./V

eg.

Estru

c./L

iga

Tiempo Global de Procesamiento: 1 464 horas Aprox. = 244 turnos de Trabajo de 6 horas cada uno



Equipo de Cómputo Dedicado. El equipo de cómputo dedicado al proyecto es del tipo Estación de Trabajo, con estas características:

Número de

Estaciones

Tipo Características Tiempo Dedicado

1 1

VAX 4000 VLC 24Mb RAM, monito de 16”, resolución de 1280x1024, 8 planos de color en 2 dimensiones, 121 Mb de disco swap, 426 Mb de disco local.

624.43 hs

30.76 hs 1

VAX 4000-96 16Mb RAM, monito de 16”, resolución de 1280x1024, 8 planos de color en 2 dimensiones, 121 Mb de disco swap, 1Gb de disco local.

511.83 hs

1

VAX 4000-60 32Mb RAM, monito de 16”, resolución de 1280x1024, 8 planos de color en 2 dimensiones, 121 Mb de disco swap, 1Gb de disco local.

296.98 hs

Software. • Sistema operativo: VMS Versión 6.2. • Software de aplicación: LAMPS Versión 5.1. • Módulos de aplicación: LITES, Autonomy, Itrans, Structure, +comandos

genéricos.

Personal. El personal técnico operativo dedicado al proyecto es un tema de particular interés. Ya que un proyecto de generalización cartográfica digital normalmente no constituye una actividad de línea que se ejecute a menudo, no existe experiencia continua ni procedimientos estándares de operación. Particularmente, el proyecto que nos interesa, a partir de sus objetivos, de la fuente de datos para generalizar, del modelo conceptual diseñado a propósito, asi como a partir de los recursos de hardware y software disponibles, ha requerido de un delicado análisis para decidir la elección de los operadores de equipo de cómputo participantes en la ejecución del proyecto. Las condiciones imperantes para desarrollar el proyecto, han requerido del diseño conceptual detallado de la mayoría de las etapas y pasos que se



han descrito. También ha jugado un papel importante el diseño de macros de ayuda para semiautomatizar algunas operaciones. Por tal motivo, ha sido obligado realizar pruebas de desempeño para cada diseño de etapa y para todas las macros desarrolladas. Esto naturalmente conlleva, además de la prueba inicial de funcionamiento o desempeño, el trabajo formal con un conjunto de datos de modo que pueda establecerse una estimación de tiempo y una evaluación de problemas y soluciones. Una vez que se logran los resultados buscados, es tiempo de llamar al grupo de operadores para explicarles la teoría necesaria para la etapa que se ha diseñado, así como mostrarles los modos de ejecución. Hasta aquí, sobresalen dos aspectos: el primero es que el diseño, desarrollo y prueba de cada etapa deben ser hechos con la suficiente anticipación para que la ejecución de las etapas no pierda continuidad. El otro aspecto es que el entrenamiento para la ajecución debe ser en la vertiente conocida como “entrenamiento en el trabajo” (del inglés TOJ, Training On the Job), que además involucra una fuerte componente de supervisión estrecha y continua. La selección de personal operativo se hace bajo la consideración de que cumplan con estos requisitos mínimos : • Amplia experiencia en el manejo de las herramientas disponibles. • Excelente habilidad manual para el manejo de las herramientas. • Conocimiento razonable de las Normas y Especificaciones establecidas. • Experiencia en lectura e interpretación de cartas topográficas. • Manejo de escalas cartográficas.

Horas de Proceso por Operador

Función Horas en Procesamiento Operador (1) 624.43 Operador/Supervisor (2) 337.9 Operador (3) 296.98 Operador (4) 101.52 Operador (5) 72.41 Operador (6) 30.76

Tiempo Total de Procesamiento: 1 464 horas

Desarrollador de Macros y Programas (7)

60 horas de desarrollo y prueba



Glosario.

Actualizar (Mapping Update): Modificación de los registros de datos geográficos, de acuerdo con los cambios o correcciones de la información básica. Incluye juegos de datos de planimetría e hidrografía, eventualmente, datos de altimetría (curvas de nivel y modelos de elevación). El término requiere de la elaboración de criterios en cuanto a la escala y al tema. Revisar (Map Revision): Procedimiento de complementación de un mapa, para indicar el estado actual de una región. No involucra cambios significantes en la posición horizontal de los accidentes topográficos ni en los valores de los datos verticales, pero sí en los datos de planimetría. Generalización Cartográfica (Generalization): Expresión gráfica que sintetiza la información normalizada proveniente de documentos a escala mayor. Constituye una simplificación al suprimir la información no esencial, pero da pertinencia a los accidentes fundamentales para la escala del mapa.

(Tomado de: “Transboundary Resource Inventory Glossary. Cartographic, Enviromental and Oil Spill Terms”. Prepared by the Texas General Land Office for the Transboundary Resource Inventory Project”. 1995



Transformaciones espaciales (Spatial Transformations): Las transformaciones Espaciales son operaciones realizadas por medio de “operadores” que alteran la representación de datos desde una perspectiva geográfica o topológica. Aquí, el enfoque es inicialmente sobre los aspectos de ubicación de los datos, y en lo general, ignora la componente asociada de los atributos. Ya que un mapa es una representación reducida de la superficie de la Tierra, y que como todos los fenómenos se muestran en relación con tal representación, la escala del mapa resultante es el factor que determina la cantidad de información que puede mostrar. Como resultado, la generalización de rasgos cartográficos que soporta la reducción de escala, obviamente debe cambiar la manera en que se aprecian los rasgos con el fin de acomodarlos y presentarlos con las restricciones del mapa. Las fuentes de datos para producción de mapas y aplicaciones de Sistemas de Información Geográfica son típicamente de escala, resolución, proyección y exactitud variables. Cada uno de esos factores contribuye al método en el que la información cartográfica es presentada a la escala de mapa. La información que contiene un mapa tiene dos componentes: ubicación y significado, y la generalización afecta a ambos. En tanto la cantidad de espacio disponible para representar información cartográfica disminuya conforme disminuya la escala, puede darse menos información de ubicación de los rasgos, tanto individual como colectivamente. Como resultado, el despliegue gráfico de los rasgos cambia para ajustarse a las necesidades específicas de la escala. Se tienen identificadas once transformaciones espaciales que controlan tales modificaciones gráficas:

Eliminación Colapso Simplificación Refinamiento Suavizado Exageración Agregación Realce Amalgamación Desplazamiento Fusión

*** Selección/Eliminación (Selection/Elimination): La selección/eliminación de rasgos es un proceso de retención o borrado de rasgos selectivo, realizado durante un cambio de escala o de uso de un mapa. Los rasgos que pueden continuar representando las características generales del área mapeada a una escala más pequeña, pueden ser conservados; aquéllos que son menos importantes, deberán ser eliminados.



Simplificación (Simplification): Lo que hacen los operadores de simplificación es disminuir el número de vértices que representan un rasgo, mediante la eliminación de pares de coordenadas “redundantes”, sin detrimento grave de la exactitud de los rasgos (forma, ubicación y significado). Algunos beneficios prácticos de la simplificación incluyen la reducción de tiempo de ploteo, reducción de espacio de almacenamiento y una conversión rápida de vector a raster. Suavizado (Smoothing): Los operadores de este tipo actúan en las líneas reubicando o desplazando pares de coordenadas en un intento de disminuir pequeñas sinuosidades y conservar sólo las tendencias más significativas de las líneas. Un resultado de la aplicación de este proceso es reducir la angulosidad de las formas provocado por los digitalizadores vectoriales. Esencialmente, estos operadores producen un efecto de modificación cosmética para producir líneas más estéticas. Agregación (Aggregation): Une grupos de rasgos puntuales individuales muy cercanos y representa tales grupos como áreas. Aplica cuando la importancia de los rasgos puntuales merece su representación, pero, que, sin embargo, la escala del mapa no permita representar puntos. La agregación implica un cambio de representación geométrica de punto a área. Amalgamación (Amalgamat ion): Junta o une unidades poligonales contiguas y modifica los límites de cada polígono para formar uno solo que embebe a todos los polígonos, generando un elemento mayor que las características generales del grupo de polígonos a pesar de la reducción de escala. Útil en áreas de numerosos y pequeños cuerpos de agua o de islas en zonas de inundación. Uno de los factores limitantes de este proceso es que no existen reglas para fijar el grado de detalle que debe mostrarse en varias escalas, por lo que debe decidirse qué es lo más significativo o más valioso. Este proceso está extremadamente relacionado con las necesidades de la mayoría de las aplicaciones de mapeo. Fusión (Merging): Funde dos rasgos lineales “paralelos” o espaciados muy cercanamente en una sola línea. Si el cambio de escala es sustancial, puede ser imposible conservar el carácter individual de los rasgos lineales. Aplica para representaciones de dos o más líneas adyacentes con una distancia de separación entre ellas, por ejemplo, para vías de ferrocarril, carreteras y líneas eléctricas. Colapso (Collapse): Cuando la escala se reduce, muchos rasgos representados como área puede ocasionar eventualmente que cambien



su representación geométrica como puntos o como líneas, lo que es muy común en los procesos de generalización. Las localidades, aeropuertos, ríos, lagos, islas y edificios, a menudo mostrados como rasgos de área en mapas de escala grande, pueden convertirse en puntos o líneas a escalas menores, y las especificaciones mínimas para áreas y líneas, con frecuencia orientan estas transformaciones. Refinamiento (Refinement): En muchos casos en que hay muchos rasgos semejantes, numerosos o muy pequeños para representarlos en la escala deseada, no debe intentarse la representación del total de tales rasgos. Lo que debe hacerse, es seleccionar los principales y conservar el patrón general de distribución. Por lo general, eso se logra con la eliminación de los rasgos menores o de aquellos que no añaden valor a la impresión general de la distribución. El proceso de refinamiento mantiene las características generales de los rasgos en una complejidad enormemente reducida. Aplica por ejemplo, para redes hidrográficas de cualquier magnitud y complejidad. Exageración (Exaggeration): Para cumplir con las necesidades específicas de un mapa, puede ser necesario que se exageren las formas y tamaños de algunos rasgos. De hecho, muchos elementos de un mapa necesitan ser exagerados debido a que su tamaño físico verdadero no permite que se muestre a la escala del mapa de un modo que satisfaga los requerimientos de los usuarios. La amplificación de rasgos del medio físico en un mapa forma parte importante del proceso de abstracción cartográfica. El proceso de exageración no se enfoca a la aplicación en rasgos que son conflictivos y que requieran de desplazamiento. Realce (Enhancement): Para cumplir con las necesidades específicas de un mapa, puede ser necesario que se exageren o enfaticen las formas y tamaños de algunos rasgos. En comparación con el Operador de Exageración, el realce trata con la componente de simbolización y no con las dimensiones espaciales de los rasgos, aunque existan algunos realces espaciales tales como la fractalización. La operación de realce de símbolos no es para exagerar el significado de un rasgo, sino meramente para acomodar la simbología asociada. (Nota del traductor: La referencia a “simbolización” es en el sentido de alterar el tamaño y forma de representación simbólica de objetos geográficos, como por ejemplo, aumentar de tamaño el símbolo de “puente” para que aparezca representado en un mapa). Desplazamiento (Displacement): Las técnicas de desplazamiento de rasgos se aplican para contrarrestar los problemas provocados cuando dos o más rasgos están en conflicto (por ejemplo, por proximidad, traslape o



coincidencia). Más específicamente, el interés estriba en la habilidad de mover la ubicación de un rasgo para permitir la aplicación de simbología. La solución de conflictos tiene varias alternativas: desplazar el rasgo de su ubicación “real”, modificar el rasgo por alteración o interrupción del símbolo, o por eliminación total del rasgo.

Tomado de: “Generalization in Digital Cartography”. Robert B. McMaster & K. Stuart Shea. Association of American Geographers. 1992. Cartographic Generalization. Dan Lee. Mapping Sciences Division. Intergraph Corporation. 1992. ***



Referencias. Map Generalization: Making Rules for Knowledge Representation. Edited by Barbara P. Buttenfield & Robert B. McMaster. 1991. Longman Scientific & Technical. England. “Generalization in Digital Cartography”. Robert B. McMaster & K. Stuart Shea. Association of American Geographers. 1992. Cartographic Generalization. Dan Lee. Mapping Sciences Division. Intergraph Corporation. 1992. Elements of Cartography. 5th edition.1989. Arthur H. Robinson, Randall D. Sale, Joel Morrison. Willey & Sons, New York. “Transboundary Resource Inventory Glossary. Cartographic, Enviromental and Oil Spill Terms”. Prepared by the Texas General Land Office for the Transboundary Resource Inventory Project”. 1995 An Introduction to Cartographic Abstraction. Peterson. En http://maps.unomaha.edu/Peterson/carta/Notes/CartAbstract.html



Datos Auxiliares. El conjunto de datos del proyecto se acompaña de los Datos Auxiliares correspondientes. Considera cinco apartados generales, de acuerdo con lo que establece el documento del INEGI llamado “Acerca de los Diccionarios de Datos Vectoriales”. 1.- Datos de Identificación 2.- Métodos y Materiales de Compilación 3.- Métodos y Materiales de Actualización 4.- Datos Sobre el Proceso de Conversión 5.- Datos Adicionales



DATOS AUXILIARES Conjunto de datos topográficos vectoriales de la Serie Topográfica a la escala de 1:1,000,000 1. DATOS DE IDENTIFICACIÓN

1.1 Clave del conjunto de datos

Sin Clave

1.2 Nombre del conjunto de datos Conjunto de Datos Topográficos Vectoriales de la Serie Topográfica a la Escala de 1:1,000,000.

1.3 Cobertura geográfica

Latitud superior 36º N Latitud inferior 12º N Longitud derecha 84º O Longitud izquierda 120 º O

1.4 Conjuntos de datos vecinos

No hay conjuntos de datos. En su lugar se anotan detalles geográficos:

Al norte: (Estados Unidos de América) Al sur (Océano Pacífico) Al oriente (Mar Caribe) Al occidente (Océano Pacífico)

1.5 Escala 3. 1:1,000,000 1.6 Tema 1. Topografía 1.7 Nombre de la Autoridad productora

Instituto Nacional de Estadística Geografía e Informática (INEGI)



1.8 Cobertura

República Mexicana 1.9 Intervalo de curvas de nivel 5. 200 m 1.10 Sistemas de referencia

Planimétrico: NAD27, elipsoide de Clarke 1866 Altimétrico: Nivel Medio del Mar. Dátum vertical para Norteamérica de 1929

1.11 Proyección

Proyección Cónica Conforme de Lambert, con los siguientes parámetros: Paralelos base en 17º 30´N y 29º 30´N Meridiano central en 102º O Latitud de origen en 12º N Falso X: 2,500,000 m Falso Y: 0.0

2. MÉTODOS Y MATERIALES DE COMPILACIÓN 2.1 Método de compilación 2. Generalización 3. Procesamiento digital 7. Análisis visual 2.2 Fecha de compilación del conjunto Julio, 2000 2.3 Fotografías aéreas utilizadas en la compilación.

No se aplica



2.4 Imágenes de satélite utilizadas en la compilación

No se aplica

3. MÉTODOS Y MATERIALES DE ACTUALIZACIÓN

Nota: No se aplica. Esta es la primera versión digital de los conjuntos, por lo que aún no son sujetos de actualización. Solamente se actualizó el número de habitantes para el caso de localidades. Véase Nota (d).

3.1 Fecha de actualización de los datos

La información se obtuvo derivada de los Conjuntos de Datos Topográficos Vectoriales a la escala de 1:250,000, Serie 2, actualizados de noviembre de 1995 a noviembre de 1997.

3.2 Método de actualización.

Referirse a la información de los conjuntos de datos topográficos vectoriales, Serie 2.

3.3 Fotografías aéreas utilizadas para la actualización.

No se aplica

3.4 Imágenes de satélite utilizadas para la actualización

Referirse a la información de los conjuntos de datos topográficos vectoriales, Serie 2.

4. DATOS SOBRE EL PROCESO DE CONVERSIÓN No se aplica. No se empleó ningún proceso de conversión 5. DATOS ADICIONALES 5.1 Versión del Modelo de Datos Vectoriales



Versión 1 Mayo de 1993 5.2 Versión del Diccionario de Datos Diccionario de Datos Topográficos (Vectorial) escala 1: 1,000,000 Versión 1 Abril 1997

5.3 Versión de las especificaciones de adquisición

Especificaciones de Adquisición de Datos Topográficos Vectoriales, escala 1,000,000, Versión 1

Julio 2000

5.4 Universo de entidades contenidas en los conjuntos de datos Entidades puntuales: Caseta de peaje Corriente que desaparece Entrada a gruta Faro Instalación de comunicación Instalación diversa Localidad (puntual) Aeropuerto Planta generadora Presa (puntual) Punto acotado Rasgo arqueológico Ruta de embarcación (embarcadero) Entidades lineales: Acueducto Camino Canal (lineal) Carretera Conducto Corriente de agua Límite Línea de transmisión Presa (lineal) Puente Ruta de embarcación Vía Férrea Entidades de área: Área natural protegida Arrecife/bajo Canal (areal) Cuerpo de agua Fango Instalación industrial Localidad (polígono) Malpaís Nieve perpetua Pantano Rasgo arqueológico (areal) Salina Terreno sujeto a inundación Vegetación densa Zona arenosa



5.5 Volumen digital del conjunto de datos 5.6 Observaciones (a) Los límites estatales fueron compilados del Marco Geoestadístico del

INEGI, el cual consiste en la delimitación del territorio nacional en unidades de área codificadas con el ob jeto de referenciar la información estadística de censos y encuestas. Los límites no necesariamente coinciden con los político-administrativos.

(b) Las localidades contenidas en el conjunto de datos son aquéllas con población igual o mayor que 2,500 habitantes, cabeceras municipales, capitales de entidades federativas y Capital de la República.

(c) Las localidades correspondientes a polígonos son aquéllas cuya extensión superficial es igual o mayor que 1,500,625 m2. No se especifican relaciones de conectar o compartir entre ellas y otras entidades. Solamente se indican las vías de comunicación dentro del área de la “localidad”, para los efectos de mantener la integración lógica de la red correspondiente, en términos de carreteras de dos carriles pavimentados, en lugar de la entidad “calle”, que no está especificada en el correspondiente diccionario de datos vectoriales.

(d) La fuente de los datos sobre población es la del Conteo de Población de 1995 del INEGI.

(e) Con el fin de caracterizar de mejor manera el relieve del terreno en áreas relativamente bajas y planas, se incluyó una primera curva de nivel de 100 metros.

Documents

PROYECTO CARTA TOPOGRÁFICA ESCALA … Modelo Conceptual 9 ... El grupo especial de trabajo para el Proyecto “Carta Topográfica escala 1:1 000 000 Digital”, denominado en lo subsiguiente