ArcGIS Explorer - Proyecciones del mapa

Proyecciones del mapa

Todo el contenido que se puede agregar en ArcGIS Explorer posee un sistema de coordenadas, que se utiliza para integrarlo con otros datos geográficos dentro del marco de coordenadas común que conforma el mapa. Los sistemas de coordenadas le permiten integrar conjuntos de datos dentro de los mapas y realizar diversas operaciones analíticas integradas, entre ellas la superposición de capas de datos de diferentes fuentes y sistemas de coordenadas.

¿Qué es un sistema de coordenadas?

Los sistemas de coordenadas permiten a los conjuntos de datos geográficos utilizar ubicaciones comunes para la integración. Un sistema de coordenadas es un sistema de referencia que se utiliza para representar las ubicaciones de entidades geográficas, imágenes y observaciones como ubicaciones de GPS dentro de un marco geográfico común.

Cada sistema de coordenadas se define por:

Su marco de medición, que es geográfico (las coordenadas esféricas se miden desde el centro de la tierra) o planimétrico (las coordenadas de la tierra se proyectan en una superficie planar de dos dimensiones).
Unidad de medición (generalmente pies o metros para sistemas de coordenadas proyectadas o grados decimales para latitud/longitud).
La definición de proyección de mapas para sistemas de coordenadas proyectadas.
Otras propiedades del sistema de medición, como un esferoide de referencia, una referencia o parámetros de proyección como una o más líneas paralelas estándares, un meridiano central o posibles cambios en las direcciones x e y.

Tipos de sistemas de coordenadas

Existen dos tipos comunes de sistemas de coordenadas que se utilizan en los sistemas de información geográfica (SIG):

Un sistema de coordenadas global o esférico como latitud-longitud. Generalmente, estos se denominan sistemas de coordenadas geográficas.
Un sistema de coordenadas proyectadas que se basa en una proyección de mapas como Transversal de Mercator, Albers equal area o Robinson, que (junto con numerosos modelos de proyección de mapas) ofrecen diversos mecanismos para la proyección de mapas de la superficie esférica de la tierra en un plano de coordenadas cartesianas de dos dimensiones. Los sistemas de coordenadas proyectadas en ocasiones se denominan proyecciones del mapa.

Georreferenciación: Asignación de coordenadas de mapas y ubicación espacial

Todos los elementos de la capa de un mapa tienen una ubicación geográfica y extensión específica que les permite situarse en o cerca de la superficie de la tierra. La capacidad para describir ubicaciones geográficas correctamente es fundamental tanto en la creación de mapas como en el SIG. Este proceso se denomina georreferenciación.

La descripción de la ubicación y la forma de entidades correcta requiere un marco para definir ubicaciones del mundo real. Un sistema de coordenadas geográficas se utiliza para asignar ubicaciones geográficas a los objetos. Un sistema de coordenadas de latitud-longitud global es uno de esos marcos. Otro marco es un sistema de coordenadas cartesianas o planar que surge a partir del marco global.

Los mapas representan ubicaciones en la superficie de la tierra que utilizan cuadrículas, gratículas y marcas de graduación con etiquetas de diversas ubicaciones terrestres (tanto en medidas de latitud-longitud y en sistemas de coordenadas proyectadas [como metros de UTM]). Los elementos geográficos incluidos en diversas capas de mapas se trazan en un orden específico (uno arriba del otro) para la extensión del mapa determinado.

Los conjuntos de datos SIG incluyen ubicaciones de coordenadas dentro de un sistema de coordenadas cartesianas o globales para registrar ubicaciones y formas geográficas.

Latitud y longitud

Un método para describir la posición de una ubicación geográfica en la superficie de la tierra consiste en utilizar mediciones esféricas de latitud y longitud. Estas son mediciones de los ángulos (en grados) desde el centro de la tierra hasta un punto en la superficie de la tierra. Este sistema de referencia generalmente se denomina sistema de coordenadas geográficas.

1. latitud
2. longitud
3. 50 grados al este
4. 40 grados al norte

Los ángulos de latitud se miden en una dirección de norte-sur. El ecuador se encuentra en un ángulo de 0. Generalmente, el hemisferio norte posee mediciones de latitud positivas y el hemisferio sur posee mediciones de latitud negativas. La longitud mide ángulos en una dirección de este-oeste. Las mediciones de longitud comúnmente se basan en el meridiano de Greenwich, que es una línea imaginaria que realiza un recorrido desde el Polo Norte, a través de Greenwich, Inglaterra, hasta el Polo Sur. Este ángulo es de longitud 0. El oeste del meridiano de Greenwich por lo general se registra como longitud negativa y el este como longitud positiva. Por ejemplo, la ubicación de Los Angeles, California, tiene una latitud de aproximadamente "más 33 grados, 56 minutos" y una longitud de "menos 118 grados, 24 minutos".

1. Ecuador

2. Meridiano de Greenwich

3. Líneas paralelas: líneas de latitud

4. Meridianos: líneas de longitud

5. Red de gratículas

Si bien la latitud y la longitud se pueden ubicar en posiciones exactas de la superficie global, no son unidades de medición uniformes. Sólo a lo largo del ecuador la distancia que representa un grado de longitud se aproxima a la distancia que representa un grado de latitud. Esto se debe a que el ecuador es la única línea paralela que es tan extensa como el meridiano. (Los círculos con el mismo radio que la tierra esférica se denominan círculos grandes. El ecuador y todos los meridianos conforman círculos grandes).

Por encima y por debajo del ecuador, los círculos que definen las líneas paralelas de latitud se vuelven gradualmente más pequeñas hasta que se convierten en un solo punto en los Polos Norte y Sur donde convergen los meridianos. Mientras los meridianos convergen hacia los polos, la distancia que representa un grado de longitud disminuye a cero. En el esferoide de Clarke 1866, un grado de longitud en el ecuador equivale a 111,321 km, mientras que a una latitud de 60° sólo equivale a 55,802 km. Ya que los grados de latitud y longitud no poseen una longitud estándar, no se puede medir distancias o áreas en forma precisa o visualizar datos fácilmente en un mapa plano o una pantalla de PC. Al llevar a cabo el análisis SIG y la creación de aplicaciones se requiere un marco de coordenadas más estable, suministrado por los sistemas de coordenadas proyectadas.

Proyecciones de mapa a través de coordenadas cartesianas

Un sistema de coordenadas proyectadas es cualquier sistema de coordenadas diseñado para una superficie llana, como un mapa impreso o una pantalla de PC.

Los sistemas de coordenadas cartesianas en 2D y 3D brindan el mecanismo para describir la ubicación y la forma geográfica de las entidades utilizando los valores X e Y (y, como podrá leer más adelante, utilizando columnas y filas en raster).

El sistema de coordenadas cartesianas utiliza dos ejes: uno horizontal (X), que representa el este y el oeste, y otro vertical (Y), que representa el norte y el sur. El punto de intersección de los ejes se denomina el origen. Las ubicaciones de los objetos geográficos se definen en relación al origen, utilizando la notación (X,Y), donde x se refiere a la distancia del eje horizontal, e y se refiere a la distancia del eje vertical. El origen se define como (0,0).

En la ilustración que se muestra a continuación, la notación (4, 3) registra un punto que se encuentra cuatro unidades por encima en X y tres unidades por encima en Y desde el origen.

1. eje X
2. eje Y

sistemas de coordenadas en 3D

Cada vez más sistemas de coordenadas proyectadas utilizan un valor Z para medir la elevación por encima o por debajo del nivel del mar.

En la ilustración que se muestra a continuación, la notación (2, 3, 4) registra un punto que está a dos unidades por encima de la X y tres unidades por encima de la Y desde el origen, y cuya elevación está a 4 unidades por encima de la superficie de la tierra (4 metros por encima del nivel del mar).

1. eje X
2. eje Y
3. eje Z

Propiedades y distorsión en proyecciones del mapa

Debido a que la tierra es esférica, uno de los desafíos que deben afrontar los cartógrafos o profesionales SIG es cómo representar al mundo real por medio de un sistema de coordenadas plano o planar. Para poder comprender este dilema, considere cómo aplanaría una pelota de básquetbol; esto no se puede hacer sin distorsionar su forma o crear áreas de discontinuidad. El proceso de aplanamiento de la tierra se denomina proyección, de ahí el término proyección de mapas.

	1. Esta superficie de la tierra debe ajustarse a esta superficie del mapa...
	2. ...es por esto que, gran parte de la superficie de la tierra se debe representar más pequeña que la escala nominal.
	3. Plano de proyección

Un sistema de coordenadas proyectadas se define en base a una superficie plana de dos dimensiones. Las coordenadas proyectadas se pueden definir tanto en 2D (X,Y) como en 3D (X,Y,Z), donde las mediciones X,Y representan la ubicación en la superficie de la tierra y Z representaría la altura por encima o por debajo del nivel del mar.

A continuación se presentan algunos ejemplos de diversos métodos para obtener proyecciones de mapas planares.

1. Plano de proyección

2. Líneas secantes

3. Las líneas secantes conforman la única parte del plano de proyección que no presenta distorsión.

4. La distorsión de la proyección dentro de las líneas secantes disminuye un poco el tamaño de los componentes.

5. La distorsión de la proyección fuera de las líneas secantes aumenta un poco el tamaño de los componentes.

A diferencia de un sistema de coordenadas geográficas, un sistema de coordenadas proyectadas posee longitudes, ángulos y áreas constantes en las dos dimensiones. Sin embargo, todas las proyecciones de mapas que representan la superficie de la tierra como un mapa plano, crean distorsiones en algún punto de la distancia, el área, la forma o la dirección.

Los usuarios deben lidiar con estas limitaciones utilizando proyecciones de mapas que se adaptan al uso, la ubicación geográfica y la extensión deseada. El software SIG también puede transformar información entre sistemas de coordenadas para admitir la integración y los flujos de trabajo fundamentales.

Muchas proyecciones de mapas están diseñadas para fines específicos. Una proyección de mapa se debería utilizar para preservar la forma, mientras que otra se debería utilizar para preservar el área (área conforme versus equivalente).

Estas propiedades (la proyección de mapas, junto con esferoide y referencia) se convierten en parámetros importantes en la definición del sistema de coordenadas para cada conjunto de datos SIG y cada mapa. Al registrar descripciones detalladas de estas propiedades para cada conjunto de datos SIG, las PC pueden volver a proyectar y transformar las ubicaciones geográficas de los elementos del conjunto de datos simultáneamente en cualquier sistema de coordenadas adecuado. En consecuencia, es posible integrar y combinar información de múltiples capas SIG. Esta es una función fundamental de los sistemas SIG. La ubicación precisa comprende la base de casi todas las operaciones SIG. ArcGIS Explorer utiliza la proyección de mapas de cubo y el esferoide WGS 1984.

Los sistemas de coordenadas (geográficas o proyectadas) brindan un marco para definir ubicaciones del mundo real. En ArcGIS Explorer, el sistema de coordenadas se utiliza como método para integrar automáticamente las ubicaciones geográficas de diferentes conjuntos de datos en un marco de coordenadas común para su visualización y análisis.

ArcGIS Explorer automáticamente integra conjuntos de datos con sistemas de coordenadas conocidos

Se presume que todos los conjuntos de datos geográficos que se utilizan en ArcGIS Explorer cuentan con un sistema de coordenadas bien definido que les permite ubicarse en relación con la superficie de la tierra.

Si sus conjuntos de datos cuentan con un sistema de coordenadas bien definido, entonces ArcGIS Explorer los puede integrar automáticamente con otros conjuntos de datos al proyectar los datos de manera simultánea en el mapa.

Si sus conjuntos de datos no tienen una referencia espacial, no se pueden integrar. Debe definir una antes de poder utilizar los datos de manera efectiva en ArcGIS Explorer.

¿Qué es una referencia espacial en ArcGIS Explorer?

Una referencia espacial en ArcGIS Explorer es un conjunto de parámetros que define el sistema de coordenadas y otras propiedades espaciales para cada conjunto de datos de geodatabase. Es común que los conjuntos de datos para la misma área (y la misma geodatabase) utilicen una definición de referencia espacial común.

Una referencia espacial que puede utilizar ArcGIS Explorer incluye las siguientes configuraciones:

El sistema de coordenadas.
La precisión con la que se almacenan las coordenadas (comúnmente denominada "resolución de coordenadas").
Procesamiento de tolerancias (como la tolerancia de clústeres).
La extensión espacial o del mapa que abarca el conjunto de datos (comúnmente denominada "dominio espacial").

Tanto usted como cualquier integrante de su empresa puede crear una referencia espacial para los datos existentes en ArcGIS.