Campo (geografía)

En el contexto del análisis espacial , los sistemas de información geográfica y la ciencia de la información geográfica , un campo es una propiedad que llena el espacio y varía a lo largo del mismo, como la temperatura o la densidad . ^[1] Este uso del término ha sido adoptado de la física y las matemáticas, debido a su similitud con los campos físicos ( vectoriales o escalares ) como el campo electromagnético o el campo gravitacional . Los términos sinónimos incluyen variable dependiente espacialmente ( geoestadística ), superficie estadística ( cartografía temática ) y propiedad intensiva ( física y química ) y el cruce entre estas disciplinas es común. El modelo formal más simple para un campo es la función , que produce un único valor dado un punto en el espacio (es decir, t = f ( x , y , z )) ^[2]

Historia

El modelado y análisis de campos en aplicaciones geográficas se desarrolló en cinco movimientos esencialmente separados, todos los cuales surgieron durante los años 1950 y 1960:

Técnicas cartográficas para visualizar campos en mapas temáticos , incluidos los mapas coropléticos e isarítmicos . En cartografía teórica, el concepto de "superficie estadística" había ganado amplia aceptación en 1960, utilizando la metáfora de una tercera dimensión para conceptualizar la variación cuantitativa continua en una variable. ^[3] La superficie estadística como concepto y término ha persistido en la cartografía hasta el presente. ^[4]
La revolución cuantitativa de la geografía, que comenzó en la década de 1950 y que dio lugar a la disciplina moderna del análisis espacial , en particular técnicas como el modelo de gravedad y los modelos de potencial. Aunque no utilizaban específicamente el término campo , incorporaban las matemáticas de los campos de la física. ^[5]
El desarrollo de modelos y software SIG raster , comenzando con el Sistema Canadiense de Información Geográfica en la década de 1960, que cartografió campos como el tipo de cobertura terrestre. ^[6]
La técnica de modelado cartográfico, iniciada por Ian McHarg en la década de 1960 ^[7] y formalizada posteriormente para su implementación digital en SIG raster por Dana Tomlin como álgebra de mapas . ^[8]
La geoestadística , que surgió de la geología minera a partir de la década de 1950, se desarrolló originalmente en torno a métodos para interpolar la variación continua en campos a partir de muestras puntuales finitas. ^[9] En la literatura, a menudo se utilizaban términos como variable regionalizada en lugar de "campo". ^[10]

Si bien todos ellos incorporaron conceptos similares, ninguno de ellos utilizó el término "campo" de manera consistente, y la integración de los modelos conceptuales subyacentes de estas aplicaciones solo ocurrió a partir de 1990 como parte del surgimiento de la ciencia de la información geográfica .

Durante la década de 1980, la maduración de las tecnologías básicas de los SIG permitió a los académicos comenzar a teorizar sobre los conceptos fundamentales del espacio geográfico en los que parecía basarse el software. Donna Peuquet, ^[11] Helen Couclelis, ^[12] y otros comenzaron a reconocer que los modelos de datos vectoriales y raster que competían entre sí se basaban en una dualidad entre una visión del mundo llena de objetos y una visión del mundo "basada en la ubicación" o "basada en imágenes" llena de propiedades de ubicación. Michael F. Goodchild introdujo el término campo de la física en 1992 para formalizar el modelo conceptual de ubicación-propiedad. ^[13] Durante la década de 1990, el debate raster-vector se transformó en un debate sobre si la "visión de objetos" o la "visión de campo" era dominante, si una reflejaba la naturaleza del mundo real y la otra era meramente una abstracción conceptual. ^[14]

La naturaleza y los tipos de campos

Los campos son útiles en el pensamiento y análisis geográfico porque cuando las propiedades varían en el espacio, tienden a hacerlo en patrones espaciales debido a las estructuras y procesos espaciales subyacentes. Un patrón común es, según la primera ley de geografía de Tobler : "Todo está relacionado con todo lo demás, pero las cosas cercanas están más relacionadas que las cosas distantes". ^[15] Es decir, los campos (especialmente los que se encuentran en la naturaleza) tienden a variar gradualmente, y las ubicaciones cercanas tienen valores similares. Este concepto se ha formalizado como dependencia espacial o autocorrelación espacial , que subyace al método de la geoestadística . ^[16] Un concepto paralelo que ha recibido menos publicidad, pero que ha subyace a la teoría geográfica desde al menos Alexander von Humboldt es la asociación espacial , que describe cómo los fenómenos se distribuyen de manera similar. ^[17] Este concepto se utiliza regularmente en el método del álgebra de mapas .

Aunque el concepto básico de campo proviene de la física, los geógrafos han desarrollado teorías, modelos de datos y métodos analíticos independientes. Una razón para esta aparente desconexión es que, si bien los campos geográficos pueden mostrar patrones similares a la gravedad y el magnetismo, pueden tener una naturaleza subyacente muy diferente y ser creados por procesos muy diferentes. Los campos geográficos pueden clasificarse por su ontología o naturaleza fundamental como:

Campos naturales , propiedades de la materia que se forman a escalas inferiores a la de la percepción humana y, por tanto, parecen continuas a escalas humanas, como la temperatura o la humedad del suelo.
Campos agregados , propiedades construidas estadísticamente de grupos agregados de individuos, como la densidad de población o la cobertura del dosel arbóreo.
Campos de potencial o influencia , que miden cantidades conceptuales, no materiales (y por lo tanto están más estrechamente relacionados con los campos de la física), como la probabilidad de que una persona en un lugar determinado prefiera utilizar una tienda de comestibles en particular.

Los campos geográficos también se pueden categorizar según el tipo de dominio de la variable medida, que determina el patrón de cambio espacial. Un campo continuo tiene un dominio continuo (número real) y, por lo general, muestra un cambio gradual en el espacio, como la temperatura o la humedad del suelo; un campo discreto ^[18], también conocido como cobertura categórica ^[19] o mapa de clase de área ^[20] , tiene un dominio discreto (a menudo cualitativo), como el tipo de cobertura terrestre, la clase de suelo o la formación geológica de la superficie, y, por lo general, tiene un patrón de regiones de valor homogéneo con límites (o zonas de transición) donde el valor cambia.

En aplicaciones geográficas se encuentran campos escalares (que tienen un único valor para cualquier ubicación) y vectoriales (que tienen múltiples valores para cualquier ubicación que representan propiedades diferentes pero relacionadas), aunque el primero es más común .

Los campos geográficos pueden existir en un dominio temporal y espacial. Por ejemplo, la temperatura varía con el tiempo y la ubicación en el espacio. De hecho, muchos de los métodos utilizados en geografía del tiempo y modelos espaciotemporales similares tratan la ubicación de un individuo como una función o campo a lo largo del tiempo. ^[21]

Modelos de representación

Dado que, en teoría, un campo consta de un número infinito de valores en un número infinito de ubicaciones, que exhiben un patrón no paramétrico, solo se pueden utilizar representaciones basadas en muestras finitas en herramientas analíticas y de visualización como SIG, estadísticas y mapas. Por lo tanto, han surgido varios modelos conceptuales, matemáticos y de datos para aproximar campos, ^[22]^[23] incluidos:

Muestra puntual irregular , un conjunto finito de ubicaciones de muestra, ya sea en ubicaciones aleatorias o estratégicas. Algunos ejemplos incluyen datos de estaciones meteorológicas o nubes de puntos de lidar .
DEM ráster de la superficie de la Tierra con elevaciones sombreadas de modo que los valores más claros indican una elevación mayor
Una red o muestra de puntos regulares que consta de ubicaciones que están espaciadas uniformemente en cada dirección cartesiana. Por lo general, se almacenan en una estructura de datos ráster . Algunos ejemplos incluyen el modelo de elevación digital .
Una coropleta es una partición irregular a priori en la que el espacio se divide en regiones no relacionadas con el campo en sí, como países, y los valores del campo se resumen en cada región. Estos valores se almacenan normalmente mediante polígonos vectoriales . Algunos ejemplos serían la densidad de población por condado, derivada de los datos del censo.
Un mapa clorocromático o mapa de clase de área , una partición estratégica irregular que se utiliza generalmente para campos discretos, en la que el espacio se divide en regiones destinadas a coincidir con regiones de valor de campo homogéneo, que normalmente se almacenan como polígonos vectoriales. Entre los ejemplos se incluyen mapas de capas geológicas o de rodales de vegetación.
Una cuadrícula o partición regular, en la que el espacio se divide en regiones iguales (a menudo cuadrados) y los valores de campo se resumen en cada región. Estos también se almacenan normalmente en una estructura de datos ráster . Algunos ejemplos incluyen la firma de reflectancia electromagnética de la cobertura terrestre, tal como se representa en las imágenes de teledetección .
Una superficie en la que el campo se conceptualiza como una tercera dimensión espacial y se utilizan modelos de datos tridimensionales para su representación. Entre los ejemplos se incluye la red irregular triangulada (TIN).
Mapa topográfico de Stowe , Vermont . Las curvas de nivel marrones representan la elevación . El intervalo entre curvas de nivel es de 20 pies .
Una isaritma o isopleta , en la que se dibujan líneas que conectan lugares con valores de campo iguales, dividiendo el espacio en regiones de valores similares. Un ejemplo es la línea de contorno de elevación, que se encuentra comúnmente en los mapas topográficos.

La elección del modelo de representación depende típicamente de una variedad de factores, incluyendo el modelo conceptual del fenómeno del analista, los dispositivos o métodos disponibles para medir el campo, las herramientas y técnicas disponibles para analizar o visualizar el campo, y los modelos que se utilizan para otros fenómenos con los que se integrará el campo en cuestión. Es común transformar datos de un modelo a otro; por ejemplo, un mapa meteorológico isarítmico de temperatura se genera a menudo a partir de una cuadrícula ráster, que se creó a partir de datos brutos de la estación meteorológica (una muestra de puntos irregulares). Cada una de estas transformaciones requiere interpolación para estimar los valores de campo entre o dentro de las ubicaciones de la muestra, lo que puede conducir a una serie de formas de incertidumbre o trampas de mala interpretación como la falacia ecológica y el problema de la unidad de área modificable . Esto también significa que cuando los datos se transforman de un modelo a otro, el resultado siempre será menos seguro que la fuente.

Véase también

Referencias

^ Peuquet, Donna J., Barry Smith, Berit Brogaard, ed. La ontología de los campos, Informe de una reunión de especialistas celebrada bajo los auspicios del Proyecto Varenius, 11-13 de junio de 1998 , 1999
^ Kemp, Karen K.; Vckovsky, Andrej (1998). "Hacia una ontología de campos". Actas de la 3.ª Conferencia Internacional sobre Geocomputación . Archivado desde el original el 2021-10-26 . Consultado el 2021-10-26 .
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