Una relación espacial [1] [2] especifica cómo se ubica un objeto en el espacio en relación con un objeto de referencia. Cuando el objeto de referencia es mucho más grande que el objeto a ubicar, este último suele representarse mediante un punto. El objeto de referencia suele representarse mediante un cuadro delimitador .
En anatomía, puede darse el caso de que una relación espacial no sea totalmente aplicable. Por ello, se define el grado de aplicabilidad, que especifica de 0 a 100 % la fuerza con la que se cumple una relación espacial. A menudo, los investigadores se concentran en definir la función de aplicabilidad para diversas relaciones espaciales.
En las bases de datos espaciales y la topología geoespacial, las relaciones espaciales se utilizan para el análisis espacial y las especificaciones de restricciones.
En el desarrollo cognitivo para caminar y atrapar objetos, o para comprender el comportamiento de los objetos ; en la navegación robótica ; y en muchas otras áreas, las relaciones espaciales juegan un papel central.
Los tipos de relaciones espaciales comúnmente utilizados son: relaciones topológicas , direccionales y de distancia .
El modelo DE-9IM expresa relaciones espaciales importantes que son invariantes a las transformaciones de rotación , traslación y escala .
Para dos objetos espaciales cualesquiera a y b , que pueden ser puntos, líneas y/o áreas poligonales, hay 9 relaciones derivadas de DE-9IM :
Las relaciones direccionales se pueden dividir en relaciones direccionales externas y relaciones direccionales internas. Una relación direccional interna especifica dónde se encuentra un objeto dentro del objeto de referencia, mientras que una relación externa especifica dónde se encuentra el objeto fuera de los objetos de referencia.
Las relaciones de distancia especifican qué tan lejos está el objeto del objeto de referencia.
Los objetos de referencia representados por un cuadro delimitador u otro tipo de "envolvente espacial" que encierra sus bordes, pueden ser denotados con el número máximo de dimensiones de esta envoltura: '0' para objetos puntuales , '1' para objetos lineales , '2' para objetos planos , '3' para objetos volumétricos . Así, cualquier objeto, en un modelado 2D , puede ser clasificado como punto , línea o área según su delimitación. Entonces, un tipo de relación espacial puede ser expresado por la clase de los objetos que participan en la relación:
Los esquemas de modelado más complejos pueden representar un objeto como una composición de subobjetos simples . Ejemplos: representar en un mapa astronómico una estrella mediante un punto y una estrella binaria mediante dos puntos ; representar en un mapa geográfico un río con una línea , para su corriente de origen , y con una franja- área , para el resto del río. Estos esquemas pueden utilizar las clases anteriores, clases de composición uniforme ( multipunto , multilínea y multiárea ) y composición heterogénea ( puntos + líneas como "objeto de dimensión 1", puntos + líneas + áreas como "objeto de dimensión 2").
Dos componentes internos de un objeto complejo pueden expresar (como se ha indicado anteriormente) relaciones binarias entre ellos y relaciones ternarias , utilizando el objeto completo como marco de referencia . Algunas relaciones pueden expresarse mediante un componente abstracto, como el centro de masas de una estrella binaria o la línea central de un río.
Para el pensamiento humano, las relaciones espaciales incluyen cualidades como el tamaño, la distancia, el volumen, el orden y, también, el tiempo:
El tiempo es espacial: requiere la comprensión de secuencias ordenadas, como los días de la semana, los meses del año y las estaciones. Una persona con dificultades espaciales puede tener problemas para entender “ayer”, “la semana pasada” y “el mes que viene”. El tiempo expresado digitalmente es tan espacial como el tiempo expresado por las manecillas del reloj en movimiento, pero los relojes digitales eliminan la necesidad de traducir la posición de las manecillas a números.
— Stockdale y Possin
Stockdale y Possin [3] analizan las múltiples formas en que las personas con dificultades para establecer relaciones espaciales y temporales pueden enfrentar problemas en situaciones cotidianas.