¿Qué es una superficie funcional?

Una de las propiedades fundamentales que define cómo SIG gestiona las entidades, objetos y superficies en el espacio es su capacidad para representar en pantalla en tres dimensiones (3D). Hoy en día numerosas aplicaciones de software emplean inapropiadamente el término "tres dimensiones", en el sentido de almacenar y visualizar datos en dos dimensiones y media (2,5D) en lugar de en tres. ArcGIS 3D Analyst tiene la capacidad de almacenar datos ráster, TIN y de terreno en forma de superficies funcionales, que realmente son en 2,5D. Una superficie funcional es continua, y todas las ubicaciones sobre la superficie tienen sólo una elevación, o valor z, por coordenada x, y. A las verdaderas superficies 3D se las denomina a menudo superficies de modelos sólidos, y ArcGIS las gestiona por medio de las entidades multiparche. En comparación con una superficie funcional, que tiene continuidad de superficie, se trata de superficies de modelos sólidos que pueden modelar y almacenar valores 3D verdaderos, o varios valores z, por coordenada x, y.

Las entidades multiparche, los objetos tetraédricos y el espacio vóxel son claros ejemplos de datos 3D verdaderos. En ocasiones, estos datos se consideran superficies de modelos sólidos y pueden almacenar más de un valor z por posición x, y. Un poste telefónico es un ejemplo de objeto multiparche. Hay un valor z tanto en la parte superior como inferior del poste. No obstante, si deseara medir todos los travesaños del poste telefónico, el resultado sería un poste telefónico en el espacio x, y con numerosos valores z, cada uno de ellos representando un travesaño del propio poste.

Los objetos tetraédricos son esencialmente TIN tridimensionales. Una diferencia significativa es que éstos forman tetraedros en lugar de triángulos bidimensionales y, por tanto, pueden modelar objetos en 3D. Los nodos que conforman el objeto tetraédrico poseen un espacio irregular, lo que los convierte en candidatos idóneos para los modelos con superficies complejas y variables como son los automóviles, los edificios, la vegetación y los animales. Vóxeles y píxeles volumétricos. Este tipo de datos es interesante, pues pueden modelar un objeto 3D mediante un bloque de celdas (vóxeles) con un patrón y una resolución homogéneas.

Las superficies, sin embargo, suelen ser modeladas de forma funcional y son 2,5D. Este tipo de datos incorpora una continuidad de superficie y es diferente con respecto a las superficies 3D, o modelos de superficie sólida, que pueden almacenar más de un valor z por ubicación x, y.

Superficies funcionales

ArcGIS 3D Analyst considera funcionales las superficies ráster, TIN o de terreno. Las superficies funcionales pueden almacenar un valor z individual, en lugar de varios valores z, de cualquier ubicación x, y determinada. Probablemente, las superficies terrestres que representan la superficie de la Tierra son el ejemplo más común de superficie funcional. Entre otros ejemplos de superficies funcionales terrestres se incluyen los datos batimétricos, las profundidades de niveles freáticos y los estratos geológicos individuales. Las superficies funcionales pueden utilizarse también para representar superficies estadísticas que describen datos climáticos y demográficos, la concentración de recursos y otros datos biológicos. Además, las superficies funcionales pueden utilizarse para representar superficies matemáticas basadas en expresiones aritméticas como, por ejemplo, Z = a + bX + cY. Las superficies funcionales a menudo se denominan superficies 2,5D.

Continuidad de superficie (2,5D vs. 3D)

Las superficies funcionales se consideran continuas. Esto significa que, en el caso en el que se aproxime desde cualquier dirección a una ubicación x, y determinada de una superficie funcional, observará el mismo valor z en la ubicación. Esto puede contrastarse con una superficie discontinua, en la podrían obtenerse distintos valores z según la dirección en la que se aproxime. Un ejemplo de superficie discontinua es una falla vertical que desplace la superficie de la Tierra.

Dependiendo de si se aproxima a esta falla vertical desde la izquierda o desde la derecha en esta superficie discontinua, será posible observar valores z distintos en la misma ubicación x, y.

Una ubicación en la parte superior de la falla tiene una elevación, pero justo por debajo de este punto, en la parte inferior de la falla, podrá observar otra elevación. Como puede observar, un modelo que es capaz de almacenar una superficie discontinua debe ser a su vez capaz de almacenar más de un valor z para una ubicación x, y determinada.

Superficies de modelos sólidos

Los modelos de superficie funcional pueden contrastarse con superficies de modelos sólidos, que son modelos 3D verdaderos capaces de almacenar varios valores z de cualquier ubicación x, y determinada. Los modelos sólidos son de uso común en el diseño asistido por PC (CAD), ingenierías y otras aplicaciones en las que se representen objetos sólidos. ArcGIS puede representar en pantalla modelos 3D en forma de entidades en una clase de entidad multiparche.

Entre los ejemplos de objetos apropiados para el modelado sólido se encuentran piezas de maquinaria, estructuras de autopistas, edificios y otros tantos objetos ubicados en la superficie terrestre. En algunos casos, es posible representar algunos objetos tridimensionales, tales como fallas y edificios en una superficie funcional, mediante un ligero desplazamiento de las coordenadas x, y duplicadas.