Análisis de superposición

Una de las preguntas más básicas que se hacen sobre un SIG es: ¿qué está encima de qué? Por ejemplo:

• ¿Qué uso del suelo está encima de qué tipo de suelo?
• ¿Qué parcelas están dentro de las llanuras aluviales de 100 años? ("Dentro" es sólo otra manera de decir "encima de").
• ¿Qué carreteras están dentro de qué países?
• ¿Qué pozos están dentro de bases militares abandonadas?

Para responder dichas preguntas antes de los días de SIG, los cartógrafos creaban mapas en hojas de plástico transparente y superponían esas hojas en una mesa luminosa para crear un nuevo mapa de los datos superpuestos. Debido a que la superposición genera tan valiosa información, fue de primordial importancia para el desarrollo de SIG.

Una operación de superposición es mucho más que una simple fusión del trabajo de línea; se materializan todos los atributos de las entidades que forman parte de la superposición, como se muestra en el siguiente ejemplo, donde las parcelas (polígonos) y las zonas inundables (polígonos) se superponen (mediante la herramienta Combinación) para crear un nuevo dataset de polígono. Las parcelas se dividen donde las cruza el límite de la zona inundable y se crean nuevos polígonos. El valor FID_flood indica si los polígonos se encuentran afuera (-1) o adentro de la zona inundable y todos los polígonos retienen los valores de categoría de uso del suelo originales.

Se puede calcular el área total de cada tipo de uso del suelo en la zona inundable al seleccionar todos los polígonos dentro de la zona inundable (mediante la herramienta Seleccionar capa por atributo, por ejemplo) y al resumir el área por el tipo de uso del suelo (mediante la herramienta Frecuencia). A continuación se presenta un gráfico que ilustra el resultado de este cálculo.

Del mismo modo, superpondría los límites de la cuenca hidrográfica con una capa de vegetación para calcular la cantidad de cada tipo de vegetación en cada cuenca hidrográfica.

En la siguiente ilustración, las carreteras que se registran (líneas) y los tipos de vegetación (polígonos) se superponen para crear una nueva clase de entidad de línea. Las líneas se dividieron donde las intersecaban los polígonos y a cada entidad de línea se le asignaron los atributos de las dos capas originales. Las líneas se muestran simbolizadas por el tipo de vegetación que se asocia con cada una.

Puede utilizar el análisis de superposición para combinar las características de varios datasets en uno. Después puede buscar ubicaciones o áreas específicas que tienen un determinado conjunto de valores de atributos, es decir, que concuerdan con los criterios que especificó. Por lo general, se utiliza este enfoque para buscar las ubicaciones que son adecuadas para un uso en particular o que son propensas a algún riesgo. Por ejemplo, se superpondrían las capas de tipo de vegetación, pendiente, orientación, humedad del suelo, etc., para buscar las áreas propensas a incendios.

A continuación presentamos un ejemplo de una superposición de pendientes empinadas, suelos y vegetación. Se crean nuevos polígonos mediante la intersección de los límites del polígono de entrada. Los polígonos resultantes tienen todos los atributos de los polígonos originales.

El análisis de superposición a menudo se utiliza en conjunto con otros tipos de análisis. Por ejemplo, es posible incluir datasets que derivan del análisis de proximidad (tal como la herramienta Zona de influencia) o el análisis de superficie (la herramienta Pendiente u Orientación). Del mismo modo, es probable que realice un análisis adicional de los resultados de la superposición, tal como la extracción para seleccionar un subconjunto de entidades, o la generalización (para disolver polígonos, por ejemplo). Por lo general, la superposición es un paso en un proceso o modelo de análisis y puede ocurrir en varios puntos del proceso.

Métodos de superposición

En general, existen dos métodos para realizar el análisis de superposición: superposición de entidades (puntos, líneas o polígonos que se superponen) y superposición de rásteres. Algunos tipos de análisis de superposición se prestan a uno u otro de estos métodos. El análisis de superposición para buscar las ubicaciones que reúnen determinados criterios, a menudo, se realiza mejor con la superposición de rásteres (aunque se puede hacer con los datos de entidades). Por supuesto, esto también depende de si los datos ya están almacenados como entidades o rásteres. Puede ser útil convertir los datos de un formato a otro para realizar el análisis.

Superposición de entidades

Los elementos clave en la superposición de entidades son la capa de entrada, la capa de superposición y la capa de salida. La función superposición divide las entidades de la capa de entrada donde están superpuestas por las entidades de la capa de superposición. Se crean nuevas áreas donde intersecan los polígonos. Si la capa de entrada contiene líneas, las líneas se dividen donde las cruzan los polígonos. Estas nuevas entidades se almacenan en la capa de salida, la capa de entrada original no se modifica. Los atributos de las entidades de la capa de superposición se asignan a las nuevas entidades correspondientes en la capa de salida, junto con los atributos originales de la capa de entrada.

A continuación, se incluye un ejemplo de superposición de línea en polígono. La línea se divide en los límites del polígono y cada una de las entidades de línea resultantes tiene los atributos de línea originales más los atributos del polígono en el que se encuentra.

Superposición de rásteres

En la superposición de rásteres, cada celda de cada capa hace referencia a la misma ubicación geográfica. Esto la hace apta para combinar las características de varias capas en una sola capa. Generalmente, se asignan valores numéricos a cada característica, lo que le permite combinar matemáticamente las capas y asignar un nuevo valor a cada celda en la capa de salida.

A continuación, se incluye un ejemplo de una superposición de rásteres por suma. Dos rásteres de entrada se suman para crear un ráster de salida con los valores para cada celda sumados.

Este enfoque, generalmente, se utiliza para clasificar los valores de atributos según la adecuación o el riesgo, para luego sumarlos a fin de producir una clasificación general para cada celda. También se puede asignar una importancia relativa a todas las capas para crear una clasificación de peso (las clasificaciones en cada capa se multiplican por el valor de peso de esa capa antes de sumarlas a las otras capas).

A continuación, se incluye un ejemplo de una superposición de rásteres por suma para el modelado de adecuación. Se clasifican tres capas ráster (pendientes empinadas, suelos y vegetación) para el desarrollo de la adecuación en una escala de 1 a 7. Cuando se suman las capas (parte inferior), cada celda se clasifica en una escala de 3 a 21.

Alternativamente, puede asignar un valor a cada celda en la capa de salida basado en combinaciones únicas de valores de varias capas de entrada.

Herramientas de superposición

Herramientas de superposición de vectores

Las herramientas de superposición de entidades se ubican en la caja de herramientas Análisis del conjunto de herramientas Superposición. Conceptualmente, las herramientas son similares; difieren en los tipos de entidades que permiten superponer, en la posibilidad de superponer varias capas al mismo tiempo y en las entidades de entrada y de superposición que se mantienen en la capa de salida.

Herramienta	Superposición binaria o múltiple	Tipo de datos de entrada	Tipo de datos de superposición	Salida
Identidad	Binario	Alguno	Polígono o igual que la entrada	Entidades de entrada, divididas por las entidades de superposición
Intersecar	Múltiple	Alguno	N/D	Sólo las entidades comunes a todas las capas de entrada
Diferencia simétrica	Binario	Alguno	Igual que la entrada	Las entidades comunes a la capa de entrada o la capa de superposición pero no las dos
Combinación	Múltiple	Polígono	N/D	Todas las entidades de entrada
Actualización	Binario	Alguno	Polígono	Geometría de entidad de entrada reemplazada por la capa de actualización

Tabla de resumen de las operaciones de superposición

La siguiente tabla muestra el resultado de superponer un dataset de entrada y un dataset de superposición utilizando cada herramienta.

Entidades de entrada	Entidades de superposición	Operación	Resultado
		Identidad
		Intersección
		Diferencia simétrica
		Combinación
		Actualización

Visualización de los resultados de superposición

Herramientas de superposición de rásteres

Las herramientas de superposición de ráster se encuentran en varios conjuntos de herramientas de la caja de herramientas de Spatial Analyst. Spatial Analyst es una extensión de ArcGIS que tiene una licencia independiente. Si su sitio tiene una licencia de Spatial Analyst y se instaló la extensión de Spatial Analyst, tendrá acceso a la caja de herramientas de análisis espacial en ArcToolbox.

Herramienta	Ubicación	Qué hace
Estadísticas zonales	Conjunto de herramientas zonales	Resume los valores de una capa ráster por zona (categoría) en otra capa; por ejemplo, cuando se calcula la elevación media para cada categoría de vegetación.
Combinar	Conjunto de herramientas locales	Asigna un valor a cada celda en la capa de salida basado en combinaciones únicas de valores de varias capas de entrada.
Superposición ponderada	Conjunto de herramientas de superposición	Automatiza el proceso de superposición de ráster y le permite asignar pesos a cada capa antes de agregarla (también puede especificar una influencia equivalente para crear una superposición no ponderada).
Suma ponderada	Conjunto de herramientas de superposición	Superpone varios rásteres al multiplicar cada uno por su peso y sumar los resultados.

Tabla de resumen de las operaciones de superposición de ráster