MODELIZACIÓN 3D DEL TERRITORIO

Impartida por: Profs. Dr. Francisco Feito Higueruela y Dra. Lidia Ortega Alvarado. Universidad de Jaén. España

Objetivos de la asignatura 

Lograr conocer y saber aplicar el proceso adecuado de modelización a la información del territorio para el uso posterior de dichos modelos con las herramientas adecuadas. Así mismo se introducirán los conceptos relacionados con los Sistemas de Información así como las características especiales que añaden los Sistemas de Información Geográfica y sus aplicaciones en patrimonio y arqueología. Por último se presentarán diversas herramientas SIG 3D. 

Opinión personal 

Este ha sido un tema muy interesante, en ocasiones algo complejo, y que nos acerca al mundo de los Sistemas de Información Geográfica y su aplicación en el campo de la Arqueología y el Patrimonio. Este no ha sido un tema totalmente nuevo para mí ya que en la Licenciatura realicé alguna asignatura relacionada con esta temática. La mayor complejidad para mí esta semana ha sido a la hora de realizar las actividades y prueba objetiva.

A continuación expondré los diferentes términos nuevos que he aprendido en esta unidad y aquellos que ya conocía y he vuelto a recordar:

Modelo Ráster: Se representan directamente las lecturas procedentes de los barridos del tipo SAR ó LIDAR. Son estructuras de tipo array de celdas o grid de modo que cada celda almacena el valor de una lectura procedente del barrido. En ella se puede representar la altura del terreno en el área que representa, y que puede ser el punto central de dicha superficie cuadrada. Se trata de un modelo de datos muy adecuado para la representación de variables continuas en el espacio.

Modelo Vectorial: Es una representación abstracta de una realidad representada por datos vectoriales que pueden ser puntos, líneas, polilíneas, polígonos, triángulos, etc. En un formato vectorial solo se almacenan vértices, asumiendo que entre dos vértices consecutivos existe una línea o segmento. Cada uno de estos vértices puede tener diferente número de dimensiones: dos para representar coordenadas terrestres del tipo latitud y longitud (x, y), tres para añadir altitud (x, y, z), o cuatro para codificar alguna otra propiedad como el tiempo (x, y, z, m).

Modelo Ráster y Vectorial

Topología: Es la parte de las Matemáticas que estudia las relaciones de proximidad entre elementos. Esta se interesa por conceptos como proximidad, número de agujeros, el tipo de consistencia (o textura) que presenta un objeto, comparar objetos y clasificar, entre otros múltiples atributos donde destacan conectividad, compacidad, metricidad o metrizabilidad, etcétera.

Infraestructura de Datos Espaciales: Integra datos, metadatos, servicios e información de tipo geográfico para promover su uso. Conjunto de tecnologías, políticas, estándares y recursos humanos para adquirir, procesar, almacenar, distribuir y mejorar la utilización de la información geográfica. Las IDE facilitan el transporte de información geoespacial. En España destacan la IDEE y la IDDEA andaluza.

MDT (Modelo Digital del Terreno): Estructura numérica de datos que representa la distribución espacial de una variable cuantitativa y continua. Es una representación en falso 3D de la topografía (altimetría y/o batimetría) de una zona terrestre en una forma adaptada a su utilización mediante un ordenador.

MDE (Modelo Digital de Elevaciones): Esta engloba el modelo digital del terreno y el modelo digital de superficies. Es una representación visual y matemática de los valores de altura con respecto al nivel medio del mar, que permite caracterizar las formas del relieve y los elementos u objetos presentes en el mismo.

Triangulated Irregular Network (Red de Triángulos Irregulares): Representación de superficies continuas derivada de una estructura de datos espacial generada a partir de procesos de triangulación. Una malla TIN conecta una serie de puntos a través de una red de triángulos irregulares cuyos vértices se corresponden con dichos puntos, los cuales tienen las coordenadas x, y y z de donde se localizan. La teselación resultantes configuran el modelo de superficie.

Base de datos espacial: Sistema administrador de bases de datos que maneja datos existentes en un espacio o datos espaciales.

Datos espaciales: Variable asociada a una localización del espacio. Normalmente se utilizan datos vectoriales, los cuales pueden ser expresados mediante tres tipos de objetos espaciales: líneas, puntos o polígonos.

PAM (Point Access Method): Estructura de datos y algoritmos asociados principalmente a la búsqueda de puntos definidos en el espacio multidimensional. Es una categoría de método de acceso espacial.

R-Tree: Estructura de datos de tipo árbol similares a los B-Tree, con la diferencia de que se utilizan para métodos de acceso espacial, es decir, para indexar información multidimensional; por ejemplo, las coordenadas (x, y) de un lugar geográfico. 

SAM (Spatial Access Method): Es una estructura de datos para buscar líneas, polígonos, etc., es decir, datos espaciales. Este se emplea para implementar un análisis espacial eficiente, tales como mapa de superposición, y otros tipos de uniones espaciales.

SSQL (Spatial Structured Query Language): Lenguaje de consulta estructurado que introduce, mediante extensiones, los distintos conceptos del álgebra ROSE dentro del lenguaje SQL estándar; es decir, utiliza las cláusulas SELECT-FROM-WHERE para las tres operaciones en el álgebra relacional (proyección algebraica, producto cartesiano y selección).

PSQL (Pictoral Structured Query Language): Lenguaje de consulta estructurado donde cada objeto espacial se extiende mediante un atributo loc (localización), el cual es referenciado en la cláusula SELECT para una salida gráfica y una cláusula específica para tratar relaciones espaciales.

MySQL: Es un sistema de gestión de bases de datos relacional, multihilo y multiusuario. Este implementa un subconjunto de SQL con tipos de datos geométricos y funciones sobre dichos datos para permitir el análisis de dicha información espacial.

VRML (Virtual Reality Modeling Language): Es el primer lenguaje estándar ISO de uso masivo en la web. Se trata de un lenguaje declarativo que permite la visualización y la interacción en entornos tridimensionales.

X3D (eXtensible 3D): Lenguaje de descripción basado en XML y que hereda su funcionalidad de VRML. Permite una mejor integración con el resto de tecnologías del Word Wide Web y facilita la lectura del código por parte de personas y máquinas.

O3D: Es una API Web de software libre que desarrolló Google para crear aplicaciones 3D interactivas que puedan ser visualizadas desde el navegador. Esta librería de código abierto está escrita en JavaScript y provee de un grafo de escena parecido al que proporcionan C3DL o Java3D.

WebGL: Es una especificación estándar manejada por el consorcio de tecnología KhronosGroup, que permite representar gráficos 3D acelerados por hardware en páginas web. También se trata de una librería escrita en JavaScript, aunque en esta ocasión el lenguaje de scripting solo sirve como enlace para utilizar la implementación nativa de OpenGL ES 2.0.

XML-3D: Se trata de la última tecnología de visualización 3D para Web. Está diseñada para integrarse en tecnologías estándares de W3C como HTML, DOM y CSS, entre otros. Pretende permitir la programación de complejas escenas a base de utilizar bloques simples.

Nuevos programas de software:

SketchUp: Programa de diseño gráfico y modelado en tres dimensiones basado en caras. Permite conceptualizar y modelar imágenes en 3D de edificios, coches, personas y cualquier objeto o artículo que imagine el diseñador o dibujante. 

MapInfo-Engage3D: Mapinfo es un software SIG, comercial, de la empresa PitneyBowes. Actualmente se comercializa la versión 11 de MapInfo Professional junto con algunas otras herramientas. Entre ellas destaca ENGAGE3D Pro (actualmente en su versión 7).

gvSIG: Sofware SIG, el cual dispone de las herramientas usuales básicas para visualización y navegación de información espacial.

Reflexión 

En este tema me gustaría destacar el hecho de que existan programas de software libre de SIG, lo cuales en la mayoría de las ocasiones llegan a rendimientos similares a los obtenidos con herramientas privativas o de pago. El elevado coste que estos poseen hace que a menudo estos queden fuera del alcance de estudiantes e investigadores con recursos limitados. Esto es una gran ventaja para este tipo de usuarios.

Pero esto no quiere decir, que la utilización de este tipo de software sea sencilla. Hemos podido comprobar en esta unidad que el  uso de este tipo de programas es bastante complejo si no se tienen ciertos conocimientos. Esto nos remite al hecho de que los proyectos de Arqueología Virtual sean elaborados por un equipo multidisciplinar. La arqueología debe aprovechar las ventajas que ofrecen este tipo de programas y para que ello es necesario que sean profesionales  en este ámbito.

Materia aprendida 

Conocer el concepto de modelización y aplicarlo en temas de Arqueología y Patrimonio.

Conocer las características principales de las bases de datos espaciales y espacio-temporales y sus aplicaciones en Arqueología y Patrimonio.

Saber describir los elementos fundamentales de un Sistema de Información especialmente en el caso de los Sistemas 3D y Sistemas WEB.

Dominar y usar adecuadamente los conceptos relacionados con los SIG (Sistemas de Información Geográfica) y los SIG 3D.

Usar adecuadamente alguna de las herramientas SIG 3D presentadas.

Contenido práctico 

·        Actividades

Las actividades de esta semana han sido muy extensas. Han sido varias y algunas de ellas me ha costado realizarlas más que otras. También he visto más utilidad en unas que en otras. La elaboración de estas nos ha ayudado a conocer un poco mejor los diferentes programas de software libre que hemos visto en esta unidad como por ejemplo, SketchUp, Engage3D, Grass o gvSIG.

·        Prueba Objetiva

La prueba objetiva de esta semana nos ha servido para dar un repaso a la unidad y afianzar conceptos nuevos. Ha habido algunas de las preguntas que me ha costado contestar, como por ejemplo aquella en la que teníamos que indicar ejemplos sobre la pérdida de información a la hora de modelar yacimientos o edificios antiguos y explicar las ventajas y desventajas en esos ejemplos del proceso de abstracción.

Reproducción 

En esta sección me gustaría compartir la página 3D Warehouse de SketchUp. Esta es una galería on line de modelos 3D, los cuales pueden ser cargados en este programa. Destacar que existen diversos modelos 3D relacionados con la arqueología y el patrimonio. Para verlos tan sólo hay que poner en el motor de búsqueda descriptores como “arqueología”, “patrimonio”, “archaeology”, etc. y aparecerán los diferentes modelos. Estos se pueden descargar con facilidad.

Resultado de la búsqueda con el descriptor “arqueología” en 3D Warehouse