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miércoles, 21 de enero de 2015

Optimized GIS for linear projects VII (Non standar GIS))/ SIG optimizado para obras lineales VII (SIG no estándar)

Previamente: / Previously:

Optimization methodology to be applied for the creation of geographic information systems for linear projects VI
Optimización de la metodología a aplicar para la creación de sistemas de información geográfica para obras lineales VI




Índice Index

1.- Introducción
   1.1.- Situación actual
   1.2.- Problemática detectada y justificación del trabajo
   1.3.- Objetivos
   1.4.- Estructura del estudio
2.- Estado del conocimiento
   2.1.- La topografía en la obra lineal
      2.1.1.- Elementos básicos de documentación topográfica
      2.1.2.- Composición de los elementos básicos del trazado
      2.1.3.- Software habitual para definición de trazados en obras lineales
   2.2.- Formatos de dibujo
      2.2.1.- El formato dxf
      2.2.2.- El formato vml
      2.2.3.- El formato svg
      2.2.4.- El formato dwg
   2.3.- La información documentada de obra
   2.4.- Sistemas de información geográfica
      2.4.1.- Revisión de programas de gis estándar
      2.4.2.- Revisión de programas de gis que no siguen los estándares
   2.5.- Tipos de lenguajes de programación
      2.5.1.- Lenguajes de bajo nivel
      2.5.2.- Lenguajes de nivel medio
      2.5.3.- Lenguajes de alto nivel
   2.6.- Tipos de bases de datos
      2.6.1.- Sql, la comunicación entre bases de datos relacionales
   2.7.- Los sistemas de representación gráfica tradicionales
   2.8.- Normativa aplicable
3.- Solución propuesta
   3.1.- Lectura de elementos topográficos: trazado y estructuras
      3.1.1.- Elementos topográficos del trazado: eje
      3.1.2.- Elementos topográficos del trazado: terreno
      3.1.3.- Elementos topográficos del trazado: plataforma
      3.1.4.- Elementos topográficos anejos al trazado: las estructuras
   3.2.- Lectura de bases de datos
      3.2.1.- Bases de datos de ensayos e inspección
         3.2.1.1.- Bases de datos de ensayos, suelos
         3.2.1.2.- Bases de datos de ensayos, densidades
         3.2.1.3.- Bases de datos de ensayos, mezclas bituminosas
         3.2.1.4.- Bases de datos de ensayos, hormigones
         3.2.1.5.- Bases de datos de inspección, control
         3.2.1.6.- Bases de datos de inspección, diario
         3.2.2.- Bases de datos extras
         3.2.2.1.- Bases de datos extras, fotos
         3.2.2.2.- Bases de datos extras, definición de estructuras
         3.2.2.3.- Bases de datos extras, definición de la capa de firme
         3.2.2.4.- Bases de datos extras, localización extra
    3.3.- El dibujo del trazado
        3.3.1.- El dibujo en planta
        3.3.2.- El dibujo en perspectiva
            3.3.2.1.- El dibujo con superficies planas
            3.3.2.2.- El dibujo en el navegador
    3.4.- La unión del trazado con las bases de datos
        3.4.1.- La unión de las estructuras al trazado
        3.4.2.- La unión de los ensayos de suelos al trazado
        3.4.3.- La unión de los ensayos de densidades al trazado
        3.4.4.- La unión de los ensayos de hormigones al trazado
        3.4.5.- La unión de los ensayos de firmes al trazado
        3.4.6.- La unión de los inspecciones de control al trazado
        3.4.7.- La unión del diario al trazado
        3.4.8.- La unión de la documentación fotográfica al trazado
    3.5.- La unión de la documentación y otras inspecciones
        3.5.1.- La unión pasiva
        3.5.2.- La unión activa
    3.6.- Base matemática novedosa utilizada
        3.6.1.- Pseudo-bases de datos
        3.6.2.- Redes de taylor multidimensionales
        3.6.3.- Sintegrales
    3.7.- Consultas a la información a través de formularios
        3.7.1.- Formularios de ensayos de suelos
        3.7.2.- Formularios de ensayos de densidades
        3.7.3.- Formularios de ensayos de hormigones
        3.7.4.- Formularios de ensayos de firmes
        3.7.5.- Formulario de inspecciones, control
        3.7.6.- Formulario de inspecciones, diario
        3.7.7.- Formulario de inspecciones, fotos
        3.7.8.- Formulario de seguimiento en dxf y kml
    3.8.- Resultados finales
4.- Conclusiones, futuras lineas de trabajo
5.- Bibliografía


2.4.2.- REVISIÓN DE PROGRAMAS DE GIS QUE NO SIGUEN LOS ESTÁNDARES


Después del vistazo de los SIG típicos a continuación se detallan ejemplos de de SIG que referencian los datos geográficos de otra manera, no basándose en un plano.

SIG de red:Se denominará SIG de red a aquellos que partan de una base topológica de red, a la que los datos integrados en sus nódulos y relaciones (figura 2.4.2.a).

After the SIG out below examples of typical GIS geographic data referenced otherwise detailed, not based on a plane.

SIG network: is called SIG network departing from those based on a topological network, the integrated data and relationships in their nodules (Figure 2.4.2.a).


Figura 2.4.2.a: Estructura nodal
Figure 2.4.2.a: Nodal Structure
Las representaciones de redes son aquellas donde los diferentes elementos – documentos, términos... – son presentados en forma de nodos o vértices, mientras que la estructura semántica se encuentra definida por los enlaces o arcos que conectan dichos nodos.                                                    


Por ejemplo, en base a una matriz de similaridad N x N (donde N indica el número de lugares posibles), se podría representar cada lugar como un nodo, y las relaciones entre nodos (distancia, velocidad de recorrido...) como un enlace. El problema de representar estructuras de datos multidimensionales de esta forma es que el número de arcos sería tal que impediría la comprensión del grafo resultante, ya que el número de enlaces salientes por cada nodo podría llegar a ser igual a N-1 (figura 2.4.2.b).

The representations of networks are those where the different elements - documents, terms ... - are presented as nodes or vertices, whereas the semantic structure is defined by the links connecting these nodes.


For example, based on a similarity matrix N x N (where N indicates the number of possible locations), it could be represented as a node each location, and relationships between nodes (distance, travel speed ...) as a link. The problem of representing multidimensional data structures in this way is that the number of edges that would prevent such understanding the resulting graph, as the number of outgoing links per node may become equal to N-1 (figure 2.4. 2.b).


Figura 2.4.2.b: Redes centralizadas, descentralizadas y distribuidas
Figure 2.4.2.b: Networking centralized, decentralized and distributed
Las redes pueden ser centralizadas, descentralizadas y distribuida. Esta forma debe tenerse en cuenta al emplear alguna técnica de 'poda' o reducción de enlaces con el fin de que el grafo resultante sea comprensible y por tanto útil para la visualización, sin perder ni distorsionar en la medida de lo posible la realidad estructural de la red.

Una de estas técnicas de 'poda' es el método de escalamiento de red Pathfinder (Schvaneveldt 1990), con el que se obtiene como resultado lo que se denominan redes Pathfinder o PFNETs. Esta técnica se basa en la eliminación de todos aquellos arcos de la red que no cumplan el criterio conocido como la 'condición de la inigualdad del triángulo', es decir, que no formen parte del camino más corto entre cada par de nodos (figura 2.4.2.c). Si los polígonos fueran triángulos el sistema sería el ya definido por  Delaunay (1934).

The networks can be centralized, decentralized and distributed. Thus must be considered to employ a technique of "pruning" or bond reduction so that the resulting graph is understandable and therefore useful for visualizing without losing or distorting the extent possible structural reality network.

One technique of 'pruning' is the scaling method Pathfinder (Schaneveldt 1990) network, with which results are obtained which are termed PFNETs Pathfinder or networks. This technique is based on the elimination of all links in the network that do not meet the criterion known as the 'condition of inequality triangle', ie not part of the shortest path between each pair of nodes (Figure 2.4 .2.c). If the polygons were triangles and the system would be defined by Delaunay (1934).

Figura 2.4.2.c: Triangulación
Figure 2.4.2.c: Triangulation
Una vez realizada la poda de enlaces, para la representación visual de la red, es necesario aplicar algún algoritmo de posicionamiento de los nodos.

Las representaciones visuales basadas en mapas se fundamentan en la idea de utilizar la metáfora de mapa geográfico para la visualización de espacios de información. Por lo general, el objetivo de la utilización de cualquier tipo de metáfora visual en el diseño de interfaces es hacer visible para el usuario la estructura y relaciones en un conjunto determinado datos. Por tanto, la idea de utilizar estas metáforas para la visualización de espacios de información complejos y abstractos parece tener bastante sentido, ya que brindan una visión diferente del conjunto que en la mayoría de los casos enriquecerá la imagen mental previa que el usuario tenga de él. Pero en este trabajo sólo se analiza el mapa geográfico real y se deja la metáfora para otro tipo de investigaciones más encaminadas a redes neuronales y similares.

Con esta base matemática de red aparecen SIG como el mapa de carreteras (ya descrito en la introducción). También los navegadores (figura 2.4.2.d) con multitud de marcas, tanto en software como en hardware, han ido acompañando a los nudos  y enlaces de información al tiempo que dan una visión lagrangiana del mapa (desde el punto de vista del observador,).

After the pruning links for visual representation of the network is necessary to apply some algorithm positioning of the nodes.

Visual representations based maps are based on the idea of using the metaphor of geographic map for displaying information spaces. Generally, the objective of the use of any type of visual metaphor in interface design is visible to the user making the structure and relationships in a given data set. Therefore, the idea of using these metaphors for visualizing complex and abstract spaces seem to have enough sense information as they provide a different view of the assembly which in most cases will enrich the prior mental image that the user has it . But in this work only the actual geographic map is analyzed and metaphor for other research more aimed at neuronal and similar nets is allowed.

With this mathematical basis SIG network appear as the road map (as described in the introduction). Also browsers (Figure 2.4.2.d) with many brands, both software and hardware, have accompanied knots and links to information while giving a lagrangian view of the map (from the point of view of the observer ,).

Figura 2.4.2.d: Imagen de navegador integrado en un vehículo
Figure 2.4.2.d: Image navigater built into a vehicle
SIG basados en mapas fijos: 
GIS based in fixed maps:

Tras un proceso de georeferenciación pueden ser utilizados para la colocación de datos e interoperatividad geográfica. Ejemplos de este uso es el proyecto X-Enma, desarrollado por el autor en el año 2005, figura 2.4.2.e. Se trata de un sistema georeferenciado de accidentalidad que relacionaba éstas con las características morfológicas de trazado y de entorno de las carreteras gallegas. Para ello se creo un GIS que unía el trazado con las bases de datos de accidentes y de entorno. Con ayuda de la transformada multidimensional de Taylor (teoría del autor) se llegó a una formulación de accidentalidad gallega equivalente a haber usado una red neuronal.

After georeferencing process can be used for placement of data, and geographic interoperability. Examples of this usage is the X-Enma project, developed by the author in 2005, figure 2.4.2.e. It is a georeferenced system accident that linked them with the morphological characteristics of layout and environment of the Galician roads. For this, a GIS mapping linking the databases of accidents and environment was created. Using the multidimensional transform Taylor (auteur theory) was reached formulation accident Galician equivalent to having used a neural network.

Figura 2.4.2.e: Vista del programa X-Enma
Figure 2.4.2.e: View of the program X-Enma
SIG basados en mapas dinámicos alojados en servidor:
GIS-based in dynamic maps hosted server:

Otra posibilidad es partir del servicio de un servidor externo ya que la información geográfica puede ser de un tamaño considerable como para albergada por un ordenador medio y la necesidad de las continuas actualizaciones le harían inviable de forma remota.

X-Enma tuvo un “spin off”: El catálogo de carreteras nacionales de Galicia de Enmacosa: http:// proyecto. enmacosa. com / idi/ CN / Index.html, Tal y como se muestra en la figura 2.4.2.f

Another possibility is the service from an external server as the geographical information may be of considerable size to hosted by an average computer and the need for continuous updates would make unfeasible remotely.

X-Enma had a "spin off": The catalog of national roads in Galicia Enmacosa: http: // project. Enmacosa. com / idi / CN / Index.html, As shown in Figure 2.4.2.f

Figura 2.4.2.f: Vista de catálogo de carreteras nacionales en Galicia
Figure 2.4.2.f: View catalog of national highways in Galicia
Parecido pero sin localizador geográfico es el catálogo de carreteras de la Xunta de Galicia (véase figura 2.4.2.g): http://www.cmati.xunta.es/portal/cidadan/ pid/183

Similar but without geographic locator is the catalog of roads in the Xunta de Galicia (see Figure 2.4.2.g): http://www.cmati.xunta.es/portal/cidadan/ pid / 183

Figura 2.4.2.g: Catálogo de carreteras de la Xunta de Galicia
Figure 2.4.2.g: Catalogue of roads of the Xunta de Galicia
Otro tipo de SIG son los callejeros como los de la figura 2.4.2.h, que incluyen más información que la simple localización de calles:

Another type of GIS' are the strays as those in figure 2.4.2.h, including more information than simply locating blocks:

Figura 2.4.2.h: Vista de distintos callejeros “on line”
Figure 2.4.2.h: View of different strays "on line"
A nivel educativo han aparecido mapas interactivos (figura 2.4.2.i) con la sola intención de situar provincias o países, etc. pero abren un camino educativo y cultural interesante como la página www.mapasinterctivos.com

A level of education have appeared, etc. interactive maps (Figure 2.4.2.i) with the sole intention of placing provinces or countries but they open an interesting educational and cultural way as  page: www.mapasinterctivos.com

Figura 2.4.2.i: Ejemplo de mapa interactivo
Figure 2.4.2.iExample of interactive map
Un ejemplo más son los SIG con información catastral como el que aparece en el SIGPAC (figura 2.4.2.j):

Another example is the GIS with cadastral information as on the LPIS (Figure 2.4.2.j):

Figura 2.4.2.j: Vista del SigPac
Figure 2.4.2.j: View SigPac
Otro ejemplo muy difundido en la actualidad son los relativos al uso de mapas libremente por la red ya sea con aplicaciones específicas como Google Earth (figura 2.4.2.k):

Another example widely at present are those relating to the use of maps freely through the network either with specific applications like Google Earth (Figure 2.4.2.k):

Figura 2.4.2.k: Vistas de GoogleEarth
Figure 2.4.2.k: Views of GoogleEarth
GoogleEarth a través de sus búsquedas predefinidas, a saber, Fronteras y etiquetas, Lugares, Fotos, Carreteras, Edificios 3D, Océanos, Street View, Tiempo, Galería, Concienciación, Parques, Accidentes geográficos, Transportes … y otras predefinibles por el usuario a través de ficheros kml (con estructura XLM) constituyen un SIG bastante útil.

Fuera de la necesidad de la instalación local de un programa está la interoperatividad con servidores de mapas, que bajo ciertas condiciones de usos son gratuitos. Actualmente existen los siguientes servicios libres de mapas por Internet:

 Bing Maps (de Microsoft):
 Google Maps:
 Yahoo maps:

En las siguientes figuras 2.4.2.l...h se muestran ejemplos de la resolución espacial y calidad de distintos servicios de mapas.

GoogleEarth through its predefined searches, namely, Borders and Labels, Places, Photos, Roads, 3D, Oceans, Street View, Time, Gallery, Awareness, Parks, Landforms, Transport ... Buildings and other user-specifiable through kml files (with XLM structure) are a SIG quite useful.

Outside the need for local installation of software is interoperable map servers, that under certain conditions of use are free. Currently there are the following services free Internet map:

  Bing Maps (of Microsoft):
  Google Maps:
  Yahoo maps:

Examples of spatial resolution and quality of different map services are shown in the following figures 2.4.2.l ... h.

Figura 2.4.2.l2: Vista de Bing
Figura 2.4.2.m: Vista de Google Maps
Figura 2.4.2.n: Vista de Yahoo Maps
De estos sistemas se extrapola que toda la programación del lado del cliente en Javascript, reconducida por medio de la tecnología AJAX. La documentación de los objetos de mapas es fácilmente disponible

Todos estos objetos son insertables en páginas web propias y pueden portar información a través de javascript e interactuar cliente-servidor a través de tecnologías AJAX, bien directamente o mediante la transmisión de ficheros kml.

Of these systems is extrapolated to the entire client side programming in Javascript, redirected through the AJAX technology. Documentation of map objects is readily available

All these objects are insertable into own websites and can carry information through javascript and interact client-server via AJAX technologies either directly or by transmitting kml files.

Un ejemplo de uso lo ha desarrollado García Santiago (2009) con programas como GPR-GIS método de unión entre trazado, visual y perfil GPR.

An example use has developed Santiago García (2009) GIS programs such as GPR-joining method between the layout, visual and GPR profile.

Figura 2.4.2.ñ: Vistas de G.P.R.-G.I.S
Figure 2.4.2.ñ: Views of G.P.R.-G.I.S
Otro trabajo desarrollado por García Santiago, 2010, establecerá una metodología práctica para la toma e inserción de datos, en particular para puntos emisores de contaminación, para su posterior tratamiento informático y proporcionar salidas de informes y muestra vía web (figura 2.4.2.o).

Other work undertaken by Santiago García, 2010, establish a practical methodology for making and insertion of data, particularly for pollution emitting points for subsequent processing and provide reports and sample outputs via web (Figure 2.4.2.o ).


Figura 2.4.2.o: Vistas del localizador de puntos
2.4.2.o Figure: View of the points-locator.
Estos desarrollos dejan la puerta libre a la facilidad de uso en cuanto a sistemas de  dos coordenadas (longitud, latitud) permitiendo crear aplicaciones gestoras de bases de datos  que sólo con integrar un diálogo entre ambos ya quedarían convertidas en un SIG.

These developments leave the door open to the ease of use in terms of systems of two coordinates (longitude, latitude) allowing managers to create database applications that integrate only a dialogue between the two and would be converted into a GIS.


2.5.- TIPOS DE LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN / TYPES OF PROGRAMMING LANGUAGES


Visto el rumbo que llevaba esta investigación se hacía indispensable conocer los lenguajes de programación disponibles para evaluar las ventajas e inconvenientes derivados de la utilización de cada uno de ellos antes de empezar a programar.


Tantos dispositivos en tan diferentes sistemas operativos internos amplían enormemente la variedad de lenguajes de programación y es fundamental un análisis previo para la elección del más adecuado para nuestras ambiciones.

Seen wearing course this research was essential to know the programming languages available to assess the advantages and disadvantages of using each of them before you start coding.


Many devices as various internal operating systems greatly expand the variety of programming languages and prior analysis is essential for choosing the most suitable for our ambitions.

Continuará ...
To be continued ...


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