Sesión 2 · Arquitectura de una aplicación SIG
1 / 24 Portal del curso

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.

Universidad Militar Nueva Granada

Hoy, en 3 horas

Plan de la sesión

HoraTemaDónde
0:00 – 0:20Repaso rápido de la sesión 1Autoevaluación del HTML 1
0:20 – 0:50¿Qué es un SIG?Slides + pestaña ¿Qué es un SIG?
0:50 – 1:20Arquitectura por capasSlides + diagrama interactivo
1:20 – 1:35Descanso
1:35 – 2:00El viaje de una consultaSlides + animación paso a paso
2:00 – 2:30Dónde viven los datos y estándaresSlides + ayudante de decisión
2:30 – 3:00Ejercicios y conexiones para la sesión 3Pestaña Ejercicios

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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.

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¿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.

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¿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.

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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

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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);

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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.

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El viaje de una consulta

Con productos Esri y Oracle, el mismo recorrido

PiezaSoftware libreEsri + Oracle
VisorOpenLayers o LeafletAPI de ArcGIS para JavaScript
PeticiónWMS / WFSREST de ArcGIS (FeatureServer)
ServidorGeoServerArcGIS Enterprise
BasePostgreSQL + PostGISGeodatabase empresarial en Oracle

.../rest/services/Barrios/FeatureServer/0/query
  ?geometry=4884400,2096100&spatialRel=esriSpatialRelIntersects
  &outFields=nombre,estrato&f=json

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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

ShapefileGeoPackageFile GDBGDB empresarialPostGISOracle Spatial
Qué esVarios archivosUn archivoCarpeta .gdbEsquema Esri en un SGBDExtensión de PostgreSQLComponente de Oracle
Varios editandoNoNoLimitadoSí, con versionesSíSí
SQL espacialNoBásicoNoEl del SGBDCompletoCompleto
CostoLibreLibreCon ArcGISLicenciasLibreLicencia Oracle
Ideal paraIntercambiarTrabajo individualAnalista EsriEdición con ArcGISWeb y software libreEntidades con Oracle

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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.

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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.

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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.

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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.

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