Ejercicio 3: visualizar la contaminación del suelo y los índices de cáncer de tiroides

Complejidad: Principiante Requisitos de datos: Instalado con el software Ruta de datos: See Copying the tutorial data Objetivo: Utilizar ArcScene y las herramientas de geoprocesamiento para comparar dos superficies creadas a partir de datos de puntos

En 1986, tras el accidente catastrófico ocurrido en la central nuclear de Chernóbil, en Ucrania, una gran cantidad de polvo radioactivo cayó sobre Bielorrusia. Desde entonces, los científicos han estudiado las secuelas del accidente. Una herramienta para explorar los datos es la visualización 3D. En este ejercicio, vamos a crear dos superficies a partir de datos de puntos recogidos en Bielorrusia. Un conjunto de puntos contiene mediciones de concentraciones de CS137 en el suelo. El CS137 es uno de los diferentes isótopos radioactivos emitidos en el accidente. El otro conjunto de puntos muestra los índices de cáncer de tiroides, agregados por distrito, con el punto de muestreo situado en las proximidades del centro del distrito.

La International Sakharov Environmental University ha proporcionado como cortesía los datos sobre la contaminación por CS137 y los de cáncer de tiroides.

Visualizar los datos de puntos

En primer lugar, debe abrir la escena Chernobyl y ver los datos de puntos.

Pasos:

1. Para iniciar ArcScene, haga clic en Inicio > Todos los programas > ArcGIS > ArcScene 10.
2. En el cuadro de diálogo Introducción a ArcScene, haga clic en Escenas existentes --> Buscar más.
Si del ejercicio anterior tiene abierto ArcScene, simplemente haga clic en Archivo y, a continuación, haga clic en Abrir.

3. Navegue hasta Exercise3 y haga clic en el documento Chernobyl de ArcScene.

4. Haga clic en Abrir.

   Las mediciones de CS137 en el suelo se muestran con símbolos de puntos pequeños, con una rampa de color graduado para mostrar la intensidad de la contaminación. Los índices de cáncer de tiroides se muestran con símbolos más grandes, con rampa de color graduado distinta.

Crear entidades de puntos 3D

Las muestras de CS137 del suelo son puntos 2D con algunos atributos. Una forma de ver los puntos 2D en 3D es configurar una expresión de extrusión o una altura base. Puede incorporar también un valor z en la geometría de la entidad para que se pueda visualizar directamente en 3D sin necesidad de establecer una altura base desde una superficie o un atributo.

Este ejercicio requiere el uso de las herramientas de geoprocesamiento 3D Analyst, por lo que debe asegurarse de que la extensión 3D Analyst está habilitada. De este modo, podrá acceder al conjunto completo de herramientas disponible. Para buscar rápidamente las herramientas individuales por su nombre o por una palabra clave funcional se debe utilizar la ventana Buscar.

Pasos:

1. En el lado derecho de la ventana ArcScene, posicione el puntero sobre la pestaña Buscar o haga clic en la pestaña Buscar para verla.
2. Haga clic en Herramientas para establecer el filtro de búsqueda en la ventana Buscar.
3. Haga clic en el cuadro combinado Buscar e introduzca entidad a 3d por atributo y presione INTRO o haga clic en la herramienta Buscar .

La búsqueda devolverá las palabras clave relativas y exactas de las herramientas. El símbolo del martillo situado a la izquierda de los resultados de la búsqueda indica también que el elemento es una herramienta.
Con los resultados de la búsqueda de herramientas, se pueden crear entidades de puntos 3D a partir de los puntos CS137 del suelo.
4. Haga clic en De entidad a 3D por atributo en los resultados de la búsqueda.
5. En el cuadro de diálogo de la herramienta, haga clic en la lista desplegable Entidades de entrada y, a continuación, haga clic en Subsample_1994_CS137.

6. Haga clic en Examinar y establezca la ubicación Clase de entidad de salida en la geodatabase 3D_Default para los datos del tutorial de 3D Analyst. A continuación, introduzca el nombre de la entidad de salida como CS137_3D.
7. Haga clic en la lista desplegable Campo de altura y haga clic en CS137_CI_K
8. Haga clic en Aceptar.
Verá una barra de progreso en la parte inferior del documento en la que se muestra el nombre de la herramienta que se está ejecutando actualmente. Cuando la herramienta termina de ejecutarse, aparecerá una notificación emergente en la bandeja del sistema. Esto se denomina geoprocesamiento en segundo plano que, por defecto, se activa cuando el software se instala y se abre. Para deshabilitar el geoprocesamiento en segundo plano, utilice el cuadro de diálogo Opciones de geoprocesamiento en el menú principal Geoprocesamiento en ArcScene.

Las entidades se convierten en entidades de puntos 3D, sin embargo, siguen apareciendo como si se encontraran en una superficie plana, ya que los valores de concentración de CS137 oscilan de 0 a 208,68, cantidad pequeña respecto a la extensión horizontal de los datos.

Aumentar la exageración vertical

Para mostrar los nuevos puntos con su altura incorporada a la geometría de la entidad se puede exagerar la escena.

Pasos:

1. Haga clic en Vista y, a continuación, haga clic en Propiedades de escena.

2. Haga clic en la pestaña General.
3. Haga clic en Calcular desde extensión.

4. Haga clic en Aceptar.
5. Haga clic en el botón Extensión completa .
Ahora que puede ver los nuevos puntos 3D en la escena, puede desactivar la capa de puntos de muestra original de CS137.
6. Desmarque el cuadro de la tabla de contenido situado al lado de Subsample_1994_CS137 y haga clic en el signo menos situado al lado del cuadro para ocultar la clasificación.

Extruir columnas

Visualizar puntos en espacio 3D es una manera de estudiar los datos. Otra forma es extruir puntos en columnas. Debe extruir los puntos del cáncer de tiroides en columnas para compararlos con los datos de contaminación.

Pasos:

1. Haga clic con el botón derecho del ratón en ThyroidCancerRates y, a continuación, haga clic en Propiedades.

2. Haga clic en la pestaña Extrusión.
3. Marque la casilla para habilitar Extruir entidades en capas y haga clic en el botón Calcular expresión de extrusión.

4. Haga clic en INCID1000 (índice de casos por 1.000 personas).
Puesto que los valores z de los fenómenos que está comparando tienen diferentes rangos, debe multiplicar la tasa de cáncer por 100 para aproximar los valores a un rango similar al de las mediciones de CS137.
5. Introduzca *100.

6. Haga clic en el botón Aceptar del cuadro de diálogo Generador de expresiones.
7. Haga clic en el botón Aceptar del cuadro de diálogo Propiedades de capa.
De esto modo, los puntos de centroide de distrito se muestran en columnas proporcionales a los índices de cáncer de tiroides. Si navega por la escena, verá que las áreas con los mayores niveles de contaminación también tienden a tener mayores índices de cáncer de tiroides, aunque hay áreas con menores niveles de contaminación por CS137 que también tienen elevados índices de cáncer.

Crear una superficie a partir de datos de puntos de muestra

Se sabe que las concentraciones en el suelo de CS137 se encuentran en las ubicaciones de los puntos de muestra, pero no se sabe qué ocurre en las ubicaciones entre puntos de muestra. Una forma de obtener información de las ubicaciones entre puntos de muestra es interpolar una superficie ráster a partir de los datos de puntos. Hay muchas formas de interpolar dichas superficies, lo que da como resultado modelos diferentes de exactitud variable. En este ejercicio, vamos a interpolar una superficie a partir de las muestras, mediante la técnica de interpolación Distancia inversa ponderada (IDW). La interpolación IDW calcula un valor para cada celda del ráster de salida a partir de los valores de los puntos de datos. La influencia de los puntos cercanos será mayor y la de los puntos lejanos inferior.

Pasos:

1. Haga clic en la pestaña Catálogo para expandir la ventana Catálogo.
2. Desplácese para encontrar las Cajas de herramientas.
Esta es otra forma de encontrar herramientas, como alternativa a utilizar la ventana Buscar. La ventana Catálogo también mantiene todas las cajas de herramientas.
3. Expanda las Cajas de herramientas, haga clic en Cajas de herramientas del sistema y, a continuación, expanda la caja de herramientas Herramientas de 3D Analyst.
4. Navegue hasta el conjunto de herramientas Interpolación ráster y haga doble clic en la herramienta de geoprocesamiento IDW que aparece en la parte inferior de la ventana.

5. Haga clic en la lista desplegable Entidades de puntos de entrada y haga clic en Subsample_1994_CS137.
6. Haga clic en la lista desplegable Campo de valor z y haga clic en CS137_CI_K.

7. Verifique que la ubicación del Ráster de salida está establecida en la geodatabase predeterminada (3D_Default.gdb) y, a continuación, cambie el nombre del ráster de salida a CS137_IDW.
De lo contrario, haga clic en el botón Examinar para establecer la ubicación del ráster de salida y haga clic en Guardar.
8. Haga clic en el cuadro Tamaño de celda de salida y aumente el valor a 5000.
9. Haga clic en Aceptar.

   ArcScene interpola la superficie y la agrega a la escena.

Visualizar la superficie interpolada

Una vez que la superficie se ha agregado a la escena, puede ver que hay dos áreas con concentraciones muy elevadas de CS137. Para ver mejor su forma podrá visualizar la superficie en perspectiva, con una nueva rampa de color.

Pasos:

1. Haga clic con el botón derecho del ratón en CS137_IDW y, a continuación, haga clic en Propiedades.

2. Haga clic en la pestaña Simbología y seleccione Extendida en la categoría Mostrar.
3. Haga clic en la flecha desplegable Rampa de color y haga clic en una rampa de color nueva.

4. Haga clic en la pestaña Alturas base.
5. Haga clic en Flotando en una superficie personalizada.
Confirme que la superficie IDW se muestra como superficie personalizada.

6. Haga clic en Aceptar.
7. Desmarque CS137_3D en la tabla de contenido.

Ahora puede ver la superficie interpolada de la contaminación por CS137 junto con los datos de índice de cáncer de tiroides.

A continuación, podrá seleccionar los centros de la provincia con los índices más altos de cáncer de tiroides.

Seleccionar entidades por un atributo

A veces es importante centrarse en un conjunto de datos o entidades determinados. Puede seleccionar las entidades de una escena por su ubicación, atributos, o haciendo clic sobre ellas con la herramienta Seleccionar entidades . Para encontrar las ubicaciones con los índices más altos, se deben seleccionar los centros de la provincia por atributo.

Pasos:

1. Haga clic en Selección y, a continuación, haga clic en Seleccionar por atributos.

2. Haga clic en la flecha de lista desplegable Capa y, a continuación, en ThyroidCancerRates.
3. Haga doble clic en INCID1000 de la lista de campos.

4. Haga clic en el botón >= .
5. Introduzca 0,5.
6. Haga clic en Verificar para comprobar la expresión de selección que ha construido.
7. Haga clic en Aplicar.
8. Haga clic en Cerrar.

Los centros de la provincia con índices de cáncer de tiroides mayores de 0,5 casos por 1.000 están ahora seleccionados en la escena. Se dibujan de color azul claro para indicar que se han seleccionado.

Visualizar los atributos de las entidades

Deberá estudiar los atributos de las ubicaciones seleccionadas y encontrar cuántos casos de cáncer de tiroides se produjeron en dichos distritos.

Pasos:

1. Haga clic con el botón derecho del ratón en ThyroidCancerRates y, a continuación, haga clic en Abrir tabla de atributos.

La ventana Tabla de los atributos de la capa aparecerá en la vista.

2. Haga clic en la barra del título de la ventana Tabla y arrástrela desde su ubicación actual hacia el centro de la vista 3D.
La guía en forma de diamante aparece apuntando hacia los cuatro bordes de la vista 3D lugar en el que, opcionalmente, puede acoplar la ventana Tabla.
3. Desplace el puntero hacia la flecha guía inferior hasta que se oscurece para indicar la ubicación de acoplamiento seleccionada.
En el área designada aparecerá un contorno sombreado de la ventana.

4. Suelte el botón del ratón para acoplar la ventana Tabla en la parte inferior del espacio de la vista 3D.

Puede experimentar con otra ubicación de la flecha de la guía en forma de diamante para ver qué ubicación se ajusta a sus preferencias. Para este ejercicio, mantendremos la ventana Tabla acoplada a la parte inferior de la vista.
5. En la ventana Tabla, haga clic en el botón Seleccionada .

La tabla ahora muestra únicamente aquellas entidades que ha seleccionado.
6. Haga clic con el botón derecho del ratón en CASES y, a continuación, haga clic en Orden ascendente.

Los centros de la provincia seleccionados se clasifican según el número de casos.
7. Haga clic con el botón derecho del ratón en CASES y, a continuación, haga clic en Estadísticas.

El número total de casos en el conjunto seleccionado de 11 centros de provincia es 176.
8. Cierre el cuadro de diálogo Estadísticas de Selección.

9. Haga clic en el botón Navegar y, a continuación, haga clic en la escena.

Puede trabajar en ArcScene mientras la Tabla de atributos está abierta.
10. Haga clic en el botón Guardar .

En este ejercicio, hemos creado entidades 3D, extruido entidades de puntos e interpolado una superficie ráster a partir de un conjunto de datos de puntos. Hemos comparado los datos vectoriales extruidos con los datos de superficie y explorado los atributos de los datos vectoriales.