En su forma más simple, un ráster consta de una matriz de celdas (o píxeles) organizadas en filas y columnas (o una cuadrícula) en la que cada celda contiene un valor que representa información, como la temperatura. Los rásteres son fotografías aéreas digitales, imágenes de satélite, imágenes digitales o incluso mapas escaneados.
Los datos almacenados en formato ráster representan fenómenos del mundo real:
- Los datos temáticos (también conocidos como discretos) representan entidades como datos de la tierra o de uso de la tierra.
- Los datos continuos representan fenómenos como la temperatura, la elevación o datos espectrales, entre ellos imágenes satelitales y fotografías aéreas.
- Las imágenes incluyen mapas escaneados o dibujos y fotografías de edificios.
Los rásteres temáticos y continuos se pueden visualizar en el mapa en forma de capas de datos junto con otros datos geográficos, pero a menudo se utilizan como datos de origen para el análisis espacial con la extensión de Extensión ArcGIS Spatial Analyst. Los rásteres de imágenes suelen utilizarse como atributos en tablas: pueden visualizarse con datos geográficos y se utilizan para transmitir información adicional acerca de las entidades geográficas de mapas.
Más información acerca de los datos temáticos y continuos
Si bien la estructura de datos ráster es simple, es excepcionalmente útil para una amplia variedad de aplicaciones. En un SIG, los usos de los datos ráster se pueden dividir en cuatro categorías principales:
- Rásteres en forma de mapas base
Un uso común de los datos ráster en un SIG es en forma de visualización de fondo para otras capas de entidades. Por ejemplo, las ortofotografías que se visualizan debajo de otras capas ofrecen al usuario de mapas la garantía de que las capas de mapa se alinean espacialmente y representan tanto objetos reales como información adicional. Las tres fuentes principales de mapas base ráster son las ortofotografías de fotografías aéreas, imágenes de satélite y mapas escaneados. A continuación se muestra un ráster que se utiliza como
- Rásteres en forma de mapas de superficie
Los rásteres son apropiados para representar datos que cambian continuamente en un entorno (superficie). Ofrecen un método efectivo para almacenar la continuidad en forma de superficie. También proporcionan una representación de superficies con espacios regulares. Los valores de elevación que se miden desde la superficie de la Tierra son la aplicación más común de los mapas de superficie, pero otros valores, como las precipitaciones, la temperatura, la concentración y la densidad de población, también pueden definir superficies que se pueden analizar espacialmente. En el siguiente ráster se visualiza la elevación: se utiliza el color verde para mostrar una elevación menor y celdas de color rojo, rosa y blanco para mostrar elevaciones mayores.
- Rásteres en forma de mapas temáticos
Los rásteres que representan datos temáticos se pueden derivar al analizar otros datos. Una aplicación de análisis común consiste en clasificar una imagen de satélite por categorías de cobertura de suelo. Básicamente, esta actividad agrupa los valores de datos multiespectrales en clases (como tipo de vegetación) y asigna un valor categórico. También es posible obtener mapas temáticos a partir de operaciones de geoprocesamiento que combinen datos de varias fuentes como, por ejemplo, datos vectoriales, ráster y de terreno. Por ejemplo, puede procesar datos por medio de un modelo de geoprocesamiento para crear un dataset ráster apropiado para una actividad específica. A continuación encontrará un ejemplo de dataset ráster clasificado en el que se muestra el uso del suelo.
- Rásteres en forma de atributos de una entidad
Los rásteres utilizados como atributos de una entidad pueden ser fotografías digitales, documentos escaneados o dibujos escaneados relacionados con un objeto o ubicación geográfica. Una capa de parcela podría tener documentos legales escaneados que identifiquen la transacción más reciente de dicha parcela, o una capa que represente las entradas a una cueva que podría incluir imágenes de las entradas reales a las cuevas asociadas a las entidades de puntos. A continuación encontrará una imagen digital de un viejo árbol de gran tamaño, que podría utilizarse como atributo de una capa de paisaje que puede mantener una ciudad.
¿Por qué se han de almacenar datos en forma de ráster?
En ocasiones no contará con la opción de almacenar los datos en forma de ráster, ya que, por ejemplo, las imágenes solo se encuentran disponibles en forma de ráster. No obstante, existen otras muchas entidades (como de puntos) y mediciones (como de precipitaciones) que se podrían almacenar ya sea en forma de ráster o de tipo de datos de entidad (vector).
Las ventajas de almacenar los datos en forma de ráster son las siguientes:
- Estructura de datos simple: matriz de celdas con valores que representan una coordenada y que, en ocasiones, se encuentra vinculada a una tabla de atributos
- Formato potente para análisis espacial y estadístico avanzado
- Capacidad de representar superficies continuas y llevar a cabo análisis de superficie
- Capacidad de almacenar puntos, líneas, polígonos y superficies de manera uniforme
- Capacidad de llevar a cabo superposiciones rápidas con datasets complejos
Existen otras consideraciones para almacenar los datos en forma de ráster que podrían convencerle para que utilice una opción de almacenamiento basada en vectores. Por ejemplo:
- podrían producirse imprecisiones espaciales debido a los límites impuestos por las dimensiones de celda del dataset ráster.
- Los datasets ráster son potencialmente de gran tamaño. La resolución aumenta a medida que disminuye el tamaño de la celda. Sin embargo, el coste también aumenta en el espacio en disco y en las velocidades de procesamiento. Para un área determinada, el cambio de celdas a la mitad del tamaño actual requerirá cuatro veces más espacio de almacenamiento, dependiendo del tipo de datos y las técnicas de almacenamiento utilizadas.
- Además, se producirá una pérdida de precisión que ocasionará una restructuración de datos a un límite de celda ráster con espacios regulares.
Más información acerca de representar entidades en un dataset ráster
Características generales de datos ráster
En los datasets ráster, cada celda (también conocida como píxel) posee un valor. Los valores de celda representan el fenómeno descrito por el dataset ráster, como, por ejemplo, una categoría, magnitud, altura o valor espectral. La categoría podría ser una clase de uso del suelo como, por ejemplo, una pradera, bosque o carretera. Una magnitud podría representar la gravedad, contaminación acústica o porcentaje de precipitaciones. La altura (distancia) podría representar una elevación de superficie por encima del nivel medio del mar, que se utilizaría para obtener propiedades de pendiente, orientación y cuenca hidrográfica. Los valores espectrales se utilizan en las imágenes de satélite y en las fotografías aéreas para representar la reflectancia de la luz y el color.
Los valores de celda pueden ser positivos o negativos, enteros o de punto flotante. Los valores enteros es mejor utilizarlos para representar datos categóricos (discretos) y los valores de punto flotante para representar superficies continuas. Para obtener más información acerca de los datos discretos y continuos, consulte Datos discretos y continuos. Las celdas también pueden incorporan un valor NoData para representar la ausencia de datos. Para obtener más información sobre los NoData, consulte NoData en datasets ráster.
Los rásteres se almacenarán en forma de lista ordenada de valores de celda, como, por ejemplo, 80, 74, 62, 45, 45, 34, etc.
El área (o superficie) representada por cada celda contiene el mismo ancho y altura, y es una parte equivalente a toda la superficie representada por el ráster. Por ejemplo, un ráster que represente la elevación (es decir, modelo digital de elevación) puede cubrir un área de 100 kilómetros cuadrados. En el caso en el que hubiera 100 celdas en este ráster, cada celda representaría 1 kilómetro cuadrado con ancho y altura iguales (es decir, 1 km x 1 km).
La dimensión de las celdas puede ser tan grande o pequeña como sea necesario para representar la superficie transmitida por el dataset ráster y las entidades dentro de la superficie, como, por ejemplo, un kilómetro cuadrado, un pie cuadrado o incluso un centímetro cuadrado. El tamaño de celda determina el grosor o la delgadez con la que aparecerán los patrones o las entidades en el ráster. Cuanto más pequeño sea el tamaño de celda, más suave o más detallado será el ráster. Sin embargo, cuanto mayor sea el número de celdas, más tiempo tardará en procesar, aumentándose a su vez la demanda de espacio de almacenamiento. Si el tamaño de una celda es demasiado grande, se podría perder información o los patrones sutiles podrían oscurecerse. Por ejemplo, si el tamaño de celda es superior al ancho de una carretera, la carretera podría no existir en el dataset ráster. En el siguiente diagrama podrá apreciar la forma en la que esta entidad poligonal simple se representará mediante un dataset ráster en varios tamaños de celda.
La ubicación de cada celda se define por la fila o columna en la que se ubica dentro de la matriz ráster. Esencialmente, la matriz queda representada por un Sistema de coordenadas cartesianas, en las que las filas de la matriz son paralelas al eje x y las columnas al eje y del plano cartesiano. Los valores de fila y columna parten de 0. En el siguiente ejemplo, si el ráster se encuentra en un sistema de coordenadas proyectadas de proyección universal transversal de Mercator (UTM) y posee un tamaño de celda de 100, la ubicación de celda en 5,1 sería 300.500 este, 5.900.600 norte.
Más información acerca de transformar el dataset ráster
En ocasiones deberá especificar la extensión de un ráster. La extensión queda definida por las coordenadas superior, inferior, izquierda y derecha del área rectangular cubierta por un ráster, tal y como se muestra a continuación:
