Una unión espacial es una operación en un sistema de información geográfica (SIG) o base de datos espacial que combina las tablas de atributos de dos capas espaciales en función de una relación espacial deseada entre sus geometrías. [1] Es similar a la operación de unión de tablas en bases de datos relacionales al fusionar dos tablas, pero cada par de filas está correlacionado en función de alguna forma de ubicación coincidente en lugar de un valor clave común . [2] También es similar a las operaciones de superposición de vectores comunes en el software SIG como Intersect y Union al fusionar dos conjuntos de datos espaciales, pero el resultado no contiene una geometría compuesta, solo atributos fusionados.
Las uniones espaciales se utilizan en diversas aplicaciones de análisis y gestión espacial , como la asignación de individuos a distritos y la agregación estadística. Las uniones espaciales se encuentran en la mayoría (si no en todos) de los programas de SIG y bases de datos espaciales, aunque este término no siempre se utiliza y, a veces, debe derivarse indirectamente mediante la combinación de varias herramientas.
Fundamental para la operación de unión espacial es la formulación de una relación espacial entre dos primitivos geométricos como un predicado lógico ; es decir, un criterio que puede evaluarse como verdadero o falso. [3] Por ejemplo, "A está a menos de 5 km de B" sería verdadero si la distancia entre los puntos A y B es de 3 km, y falso si la distancia es de 10 km. Estos predicados de relación pueden ser de dos tipos:
Tenga en cuenta que algunas relaciones son conmutativas (por ejemplo, A se superpone a B si y solo si B se superpone a A) mientras que otras no lo son (por ejemplo, A está dentro de B no significa que B esté dentro de A).
Las primitivas geométricas implicadas en estas relaciones pueden ser de cualquier dimensión (puntos, líneas o regiones), pero algunas relaciones pueden tener significado solo con ciertas dimensiones. Por ejemplo, "A está dentro de B" tiene un significado claro si A es un punto y B es una región, pero no tiene sentido si tanto A como B son puntos. Otras relaciones pueden ser vagas; por ejemplo, la distancia entre dos regiones o dos líneas puede interpretarse como la distancia mínima entre sus límites más cercanos, o una distancia media entre sus centroides. [6]
Al igual que en una unión de tablas relacionales según se define en el álgebra relacional , se proporcionan dos capas o tablas de entrada (en adelante X e Y ), y la salida es una tabla que contiene todas las columnas de cada una de las entradas (o algún subconjunto de las mismas si lo selecciona el usuario). Las filas de la nueva tabla son un subconjunto de la unión cruzada o producto cartesiano de las dos tablas, todos los pares posibles de filas {X1-Y1, X1-Y2, X1-Y3, X2-Y1, X2-Y2, X2-Y3, X3-Y1, X3-Y2, X3-Y3, ...}. En lugar de incluir todas las combinaciones posibles, cada par se evalúa de acuerdo con el predicado espacial dado; aquellos para los que el predicado es verdadero se consideran "coincidentes" y se conservan, mientras que aquellos para los que el predicado es falso se descartan.
Por ejemplo, considere las siguientes dos tablas:
Cuando se ejecuta la unión espacial, se debe especificar la dirección de la unión, por dos razones: 1) el predicado espacial dado puede no ser conmutativo y 2) a menudo hay una relación de varios a uno entre las filas (por ejemplo, muchos estudiantes están dentro de cada distrito escolar). En el ejemplo anterior, un objetivo común sería unir la tabla de escuelas a la tabla de estudiantes (la tabla de destino ), con el predicado de relación como "estudiante.residencia dentro de escuela.distrito". Suponiendo que los distritos no se superponen, cada punto de estudiante estará en no más de un distrito escolar, por lo que la salida tendría las mismas filas que la tabla de estudiantes, con los atributos de escuela correspondientes adjuntos, como:
La operación inversa, en este caso adjuntar la información de los estudiantes a la tabla de escuelas, no es tan sencilla porque se deben unir muchas filas a una sola. Algunos programas de SIG no permiten esta operación, pero la mayoría de las implementaciones permiten una unión agregada , en la que se pueden incluir resúmenes agregados de las filas coincidentes, como matrices, recuentos, sumas o medias. [7] Por ejemplo, la tabla de resultados podría verse así:
Otra opción cuando hay múltiples coincidencias es utilizar algún criterio para seleccionar una de las filas del conjunto coincidente, generalmente un criterio de optimización espacial. [2] [8] Por ejemplo, se podrían unir los puntos de los edificios escolares (no los distritos) con los puntos de los residentes de los estudiantes seleccionando la escuela que esté más cerca de cada estudiante. No todos los programas implementan esta opción directamente, aunque en algunos casos se puede derivar mediante una combinación de herramientas.
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