Introducción
La consistencia lógica como componente de la calidad del dato geográfico
El proyecto de Topología de gvSIG trata de garantizar un componente esencial de la calidad de los datos geográficos vectoriales gestionados por gvSIG: la "coherencia o consistencia lógica" [1].
Por consistencia lógica entendemos dentro de este contexto la ausencia de contradicciones en un almacén de datos geográfico. Es una medida de la validez interna, la confiabilidad, que tiene una base de datos y por tanto se establece haciendo uso de la información almacenada en la propia base de datos geográfica.
De los tres tipos de consistencia lógica comúnmente reconocidos (espacial, temporal y temática) la extensión de Topología y análisis vectorial avanzado de gvSIG se centra en garantizar la consistencia espacial. De acuerdo con Veregin [2] la consistencia lógica espacial trata sobre el cumplimiento por parte de los datos geográficos de una serie de reglas topológicas. Estas reglas establecen restricciones que debe cumplir la componente espacial de los objetos geográficos, tanto de forma individual como en sus relaciones con los objetos que le rodean, y dependerán de como se pretenda modelar la realidad.
En resumen, para modelar la realidad geográfica se pueden construir distintos tipos de modelos de datos geográficos, modelos que tienen asociadas una serie de restricciones o reglas que deben cumplir las entidades/objetos implementadas mediante dichos modelos. Las restricciones o reglas que hacen referencia a la componente espacial del dato por sí mismas o en sus relaciones con los demás son conocidas como "restricciones topológicas". El conjunto de restricciones o reglas topológicas asociadas a un modelo de datos geográfico determinado se conocen como "modelo topológico" o simplemente "topología". La consistencia lógica espacial es un parámetro de la calidad del dato geográfico que nos indica el grado de cumplimiento dentro de un origen de datos de las restricciones topológicas impuestas.
Modelo topológico de Arc/Info.
El modelo topológico de coberturas de Arc/Info, modelo muy parecido al de otros productos software como GRASS [3], establece, entre otras, las siguientes reglas topológicas:
- Todo elemento lineal está cerrada por 2 elementos puntuales.
- Todo elemento lineal es compartido por dos elementos poligonales.
- Todo elemento poligonal está rodeado por un ciclo de elementos lineales y puntuales.
- Todo elemento puntual está cerrado por un ciclo de elementos lineales o poligonales.
- No hay intersección entre elementos lineales si no existe un elemento puntual (nodo) en ella.
Necesidad de garantizar el cumplimiento de ciertos modelos topológicos para la realización de operaciones en productos SIG
Todo formato de almacenamiento de información espacial lleva implícito un modelo de datos y un modelo topológico, con mayor o menor grado de restricción:
- Así, los formatos de CAD (dxf, dwg, etc.) siguen un modelo topológico “en spaguetti”. Este modelo es el menos restrictivo, equivalente a “no tener topología”. Puntos, líneas, curvas y superficies pueden convivir en un mismo dibujo, junto con textos, imágenes, etc. Esto es debido a la finalidad principal de este tipo de programas, orientados a la realización de dibujos para su posterior impresión.
- Algunos formatos, como SHP, GML, etc. establecen restricciones en las relaciones que debe cumplir una geometría consigo misma: los polígonos deben estar cerrados, no pueden autointersectarse, etc.
- Otros formatos son mas restrictivos (coberturas de Arc/Info, archivos vectoriales de GRASS), y establecen las relaciones que deben existir entre los elementos de una misma geometría, como en el caso anterior, y con los de otras geometrías, de la misma capa o de otras.
Para unificar la forma de trabajar con la información espacial procedente de formatos que siguen diferentes modelos lógicos, gvSIG ha definido su propio modelo de datos geográfico: el modelo de geometrías de FMap, de forma que los componentes de FMap encargados de realizar el acceso a datos convierten la información en el modelo original a este modelo. Este modelo se encuentra en un nivel de abstracción muy próximo al modelo de java2D para favorecer el rendimiento de las operaciones de renderizado, las más frecuentes en una aplicación SIG. El modelo topológico asociado a este modelo es un modelo muy poco restrictivo: un modelo "en spaguetti". De este modo, gvSIG es capaz de dibujar el máximo de fuentes de información geográfica, con independencia de la consistencia lógica de sus datos.
En el otro extremo de la realización de operaciones de renderizado y acceso a datos se encuentra la realización de operaciones de análisis vectorial y geometría computacional. Este tipo de operaciones requieren que los datos puestos en juego cumplan un mayor número de requisitos de calidad. gvSIG se apoya para la realización de este tipo de operaciones en la librería JTS, que define su propio modelo de restricciones topologicas, basado en el modelo topológico implícito de la especificación SFS de OGC. Para la realización de operaciones de análisis de redes también es necesario que las capas puestas en juego cumplan una serie de restricciones topológicas (comúnmente conocidas como "topología de líneas").
En caso de que no se cumplan las restricciones impuestas por estos modelos (modelo topológico implícito de OGC, modelo topológico de redes) los componentes de gvSIG encargados de la realización de estos análisis (geoprocesamiento, análisis de redes, etc.) lanzarán errores en tiempo de ejecución, o producirán resultados incorrectos.
Esto motiva la necesidad de dotar a gvSIG de funcionalidades de gestión topológica que permitan:
- Definir un conjunto de restricciones topológicas que han de regir las relaciones de los elementos geométricos consigo mismos, con otros elementos geométricos de una misma capa y con los elementos geométricos de otras capas (proceso conocido como "creación de topología").
- Validar el cumplimiento de las restricciones topológicas definidas en la topología por las diferentes geometrías puestas en juego en el modelo topológico.
- Visualizar aquellos casos que no pasaron el proceso de validación originando errores topológicos, tanto de forma gráfica como alfanumérica, proporcionando información sobre el tipo de error producido y los elementos vectoriales que intervinieron.
- Aplicar correcciones topológicas a las geometrías que causaron un error topológico, bien de forma automatizada mediante la ejecución de geoprocesos dedicados bien de forma interactiva haciendo uso de las herramientas de CAD de gvSIG.
La extensión de topología y análisis vectorial avanzado de gvSIG viene a cubrir todas estos requisitos.
