Presentación
Visor web · QGIS · ArcGIS Pro · celular
Servicios
GeoServer · ArcGIS Enterprise · API
Datos
PostGIS · Oracle Spatial · Geodatabase
Bases de Datos Espaciales · Sesión 2
Arquitectura de una aplicación SIG
Qué piezas forman un sistema de información geográfica, cómo se comunican y en qué lugar están los datos espaciales.
Hoy, en 3 horas
Plan de la sesión
| Hora | Tema | Dónde |
|---|---|---|
| 0:00 – 0:20 | Repaso rápido de la sesión 1 | Autoevaluación del HTML 1 |
| 0:20 – 0:50 | ¿Qué es un SIG? | Slides + pestaña ¿Qué es un SIG? |
| 0:50 – 1:20 | Arquitectura por capas | Slides + diagrama interactivo |
| 1:20 – 1:35 | Descanso | |
| 1:35 – 2:00 | El viaje de una consulta | Slides + animación paso a paso |
| 2:00 – 2:30 | Dónde viven los datos y estándares | Slides + ayudante de decisión |
| 2:30 – 3:00 | Ejercicios y conexiones para la sesión 3 | Pestaña Ejercicios |
Bases de Datos Espaciales · UMNG · Sesión 2
Para empezar
Cuando abren un mapa en el celular, ¿dónde están los datos?
No en el celular. Están en una base de datos, en un servidor, a muchos kilómetros.
¿Qué es un SIG?
Un sistema, no un programa
Un Sistema de Información Geográfica integra datos con ubicación, software, equipos, personas y métodos para capturar, guardar, analizar y mostrar el territorio.
Datos
Geometría + atributos. Lo más valioso y lo más costoso.
Software
QGIS, ArcGIS, GeoServer, PostGIS, Oracle.
Equipos
Servidores, computadores, celulares y GPS.
Personas
Analistas, editores, administradores y usuarios.
Métodos
Cómo se captura, con qué calidad, quién edita.
Red
Conecta todo; sin ella, cada quien tiene su copia.
Bases de Datos Espaciales · UMNG · Sesión 2
¿Qué es un SIG?
Dos formas de representar el mundo
Vectorial
Puntos, líneas y polígonos con forma exacta y atributos. Es lo que guardan PostGIS, Oracle Spatial y las feature classes. Es el foco del curso.
Ráster
Una malla de celdas con un valor cada una: imágenes de satélite, elevación, temperatura.
Bases de Datos Espaciales · UMNG · Sesión 2
¿Qué es un SIG?
¿Por qué guardar las geometrías en una base de datos?
Muchos usuarios a la vez
Varias personas editan sin pisarse, gracias a las transacciones.
Un solo dato oficial
El visor web, QGIS y ArcGIS leen la misma tabla. No hay copias viejas.
Preguntas en SQL
"¿Qué colegios están en zona de inundación?" es una consulta.
Seguridad y respaldo
Permisos, copias de seguridad y auditoría, como cualquier dato institucional.
Bases de Datos Espaciales · UMNG · Sesión 2
Parte 2
La arquitectura por capas
Lo que ve el usuario, lo que publica y procesa, y lo que guarda los datos.
Arquitectura
Tres capas
Presentación
lo que ve el usuario
QGIS
ArcGIS Pro
Visor web
App móvil
peticiones HTTP: WMS, WFS, REST, GeoJSON
Servicios
publican y procesan
GeoServer
ArcGIS Enterprise
API propia
consultas SQL espaciales
Datos
guardan la información
PostGIS
Oracle Spatial
Geodatabase
Archivos
Bases de Datos Espaciales · UMNG · Sesión 2
Escenario 1 de 4
Escritorio con archivos
QGIS o ArcGIS Pro
en el computador del analista
Archivos
Shapefile · GeoPackage · File GDB
Bien: simple, rápido, sin servidor. Ideal para un análisis puntual o para intercambiar datos.
Problema: cada quien tiene su copia. Nadie ve los cambios de los demás hasta que se envía el archivo.
Bases de Datos Espaciales · UMNG · Sesión 2
Escenario 2 de 4
Cliente–servidor
QGIS
SQL directo
ArcGIS Pro
conexión .sde
Base de datos espacial
PostGIS · Oracle · geodatabase empresarial
Los programas de escritorio se conectan directo a la base de la organización.
Todos ven y editan la misma información, al mismo tiempo.
Necesita usuario y contraseña de la base, y estar en la red de la organización.
Bases de Datos Espaciales · UMNG · Sesión 2
Escenario 3 de 4
Aplicación web
Navegador
OpenLayers · Leaflet · API de ArcGIS
HTTP: WMS · WFS · REST · GeoJSON
Servidor
GeoServer · ArcGIS Enterprise · API
SQL espacial
Base de datos espacial
El navegador nunca toca la base de datos.
Pide mapas o datos a un servidor, y el servidor es el que consulta la base. Es la arquitectura de los geoportales y de los sistemas misionales.
Así la base queda protegida: el ciudadano no tiene usuario ni contraseña de ella.
Bases de Datos Espaciales · UMNG · Sesión 2
Escenario 4 de 4
Captura en campo
Celular o tableta
ArcGIS Field Maps · QField
sincroniza al tener señal
Servicio de entidades
ArcGIS Enterprise u otro servidor
Geodatabase en el SGBD
El personal en terreno captura puntos, líneas, fotos y formularios. Si no hay señal, guarda una copia local y la sincroniza después.
Lo capturado termina, a través del servidor, en la misma base que usan la oficina y el geoportal.
Bases de Datos Espaciales · UMNG · Sesión 2
A explorar · 10 minutos
Abran arquitectura-sig.html
- Pestaña Arquitectura por capas: recorran los cuatro escenarios.
- Toquen cada caja y anoten con qué otras piezas se comunica.
- Respondan: ¿cuál de los escenarios usa su lugar de trabajo?
El viaje de una consulta
Un zoom sobre el barrio Centro
Usuario
Navegador
GeoServer
PostGIS
1
El usuario acerca el mapa sobre el barrio Centro.
2
El navegador calcula el rectángulo visible y pide un mapa (WMS GetMap).
3
GeoServer traduce la petición a una consulta SQL espacial.
4
PostGIS usa el índice espacial y devuelve solo las filas necesarias.
5
GeoServer aplica colores y etiquetas y dibuja una imagen PNG.
6
El navegador muestra la imagen. Todo en menos de un segundo.
Bases de Datos Espaciales · UMNG · Sesión 2
El viaje de una consulta
De una URL a una consulta SQL
Paso 2 · lo que envía el navegador
https://mapas.sanisidro.gov.co/geoserver/wms?REQUEST=GetMap
&LAYERS=sabana:barrios&FORMAT=image/png&SRS=EPSG:9377
&BBOX=4883800,2095600,4885000,2096600&WIDTH=900&HEIGHT=750
Paso 3 · lo que ejecuta GeoServer en la base
SELECT nombre, estrato, geom
FROM sabana.barrios
WHERE geom && ST_MakeEnvelope(4883800, 2095600, 4885000, 2096600, 9377);
Bases de Datos Espaciales · UMNG · Sesión 2
El viaje de una consulta
El índice espacial descarta lo que está lejos
El rectángulo dorado es el área que pidió el visor.
Sin índice, la base compara el rectángulo con todos los objetos.
Con índice, va directo a los que están cerca, como el índice de un libro. En una tabla de millones de predios es la diferencia entre segundos y minutos.
PostGIS: índice GiST · Oracle: índice R-tree · ArcGIS: se crea solo.
Bases de Datos Espaciales · UMNG · Sesión 2
El viaje de una consulta
Con productos Esri y Oracle, el mismo recorrido
| Pieza | Software libre | Esri + Oracle |
|---|---|---|
| Visor | OpenLayers o Leaflet | API de ArcGIS para JavaScript |
| Petición | WMS / WFS | REST de ArcGIS (FeatureServer) |
| Servidor | GeoServer | ArcGIS Enterprise |
| Base | PostgreSQL + PostGIS | Geodatabase empresarial en Oracle |
.../rest/services/Barrios/FeatureServer/0/query
?geometry=4884400,2096100&spatialRel=esriSpatialRelIntersects
&outFields=nombre,estrato&f=json
Bases de Datos Espaciales · UMNG · Sesión 2
Parte 3
¿Dónde viven los datos espaciales?
Archivos, geodatabases y bases de datos espaciales, y el idioma común que los conecta.
Dónde viven los datos
Cada formato sirve para algo distinto
| Shapefile | GeoPackage | File GDB | GDB empresarial | PostGIS | Oracle Spatial | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Qué es | Varios archivos | Un archivo | Carpeta .gdb | Esquema Esri en un SGBD | Extensión de PostgreSQL | Componente de Oracle |
| Varios editando | No | No | Limitado | Sí, con versiones | Sí | Sí |
| SQL espacial | No | Básico | No | El del SGBD | Completo | Completo |
| Costo | Libre | Libre | Con ArcGIS | Licencias | Libre | Licencia Oracle |
| Ideal para | Intercambiar | Trabajo individual | Analista Esri | Edición con ArcGIS | Web y software libre | Entidades con Oracle |
Bases de Datos Espaciales · UMNG · Sesión 2
Dónde viven los datos
Geodatabase empresarial no es lo mismo que base espacial
ArcGIS Pro · ArcGIS Enterprise
Geodatabase empresarial
versiones · dominios · subtipos · topología
SGBD: Oracle o PostgreSQL
tablas con SDO_GEOMETRY, geometry o ST_Geometry
La geodatabase empresarial es un conjunto de tablas y reglas de ArcGIS que se instala dentro de un SGBD.
Las geometrías pueden quedar con el tipo de Esri o con el tipo nativo del motor.
Por eso lo que se aprende en este curso sirve también para administrar geodatabases.
Bases de Datos Espaciales · UMNG · Sesión 2
Estándares
El idioma común
Simple Features
Qué es un punto, una línea, un polígono. De ahí viene el prefijo ST_.
WKT y WKB
Texto y binario para geometrías: POINT (4884350 2096150).
GeoJSON
Geometrías en JSON para la web. Siempre en grados (WGS84).
WMS
Pide una imagen del mapa. Rápido, pero no se editan objetos.
WFS · OGC API
Pide los objetos con geometría y atributos. Sirve para editar.
WMTS
Mapa precortado en teselas por nivel de zoom.
Gracias a estos estándares, QGIS lee una tabla de Oracle y ArcGIS consume un servicio de GeoServer.
Bases de Datos Espaciales · UMNG · Sesión 2
Estándares
Sistemas de referencia en Colombia
4326
WGS84
Latitud y longitud en grados. GPS, Google Maps, GeoJSON.
3116
MAGNA-SIRGAS Bogotá
Metros, con origen en Bogotá. Muy usado en datos existentes de la región.
9377
Origen Nacional
Metros, una sola proyección para todo el país. Adoptada por el IGAC en 2020. Es la del curso.
El número es el código EPSG. En la base de datos se llama SRID y acompaña a cada geometría.
Bases de Datos Espaciales · UMNG · Sesión 2
Ejercicios · pestaña Ejercicios del HTML
Siete ejercicios para cerrar
1. Cada pieza en su capa (clasificación)
2. Un shapefile para diez editores
3. El geoportal de Planeación
4. Una tesis con datos de un municipio
5. ¿Quién calcula la distancia?
6. Leer una petición WMS
7 · Obligatorio antes de salir
Dejar listas las conexiones
pgAdmin: SELECT postgis_full_version();
SQL Developer: conexión a Oracle y consulta a mdsys.cs_srs.
QGIS y ArcGIS Pro: conexión a las dos bases.
Para llevarse
Tres ideas de hoy
Capas
Presentación, servicios y datos. La base espacial está al fondo.
Todo termina en SQL
Un zoom o un clic en el mapa se vuelven una consulta espacial con índice.
Estándares
WKT, WMS, WFS y EPSG permiten que todo hable con todo.
Próxima sesión: crear tablas espaciales e insertar geometrías en PostGIS y en Oracle.
Bases de Datos Espaciales · UMNG · Sesión 2
Flechas del teclado o deslizar el dedo para avanzar.