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GeometryEngine Parte 2: Medición

Kristian Ekenes, Septiembre 16 de 2015


Esta es la segunda parte de una serie de noticias que exploran GeometryEngine de la API de ArcGIS para JavaScript. Estas noticias cubrirán los siguientes temas:

La semana pasada se dio una visión general acerca de GeometryEngine de la API de ArcGIS para JavaScript; además se mostró un ejemplo que presenta la habilidad de este, para facilitar la experiencia del usuario en la edición de geometrías dentro de las aplicaciones web. Asimismo se pudo apreciar la ventaja de GeometryEngine sobre GeometryService, en cuanto a rendimiento y velocidad.

La mayoría de los métodos de GeometryEngine pueden clasificarse en tres categorías: Pruebas de relaciones espaciales, medición y análisis de superposición.

En esta noticia se mostraran algunos métodos de GeometryEngine que permiten medir longitudes, áreas y distancias. En el ejemplo de edición de la primera noticia, se utilizó geodesicArea para realizar los cálculos de área. Otros métodos de medición incluyen distance, planarLength, geodesicLength, planarArea, buffer, y geodesicBuffer.

Después de mirar esta lista, una de las primeras preguntas que vienen a la mente es ¿Por qué hay versiones geodésicas y planas para el mismo método?

En resumen, el método geodésico se aproxima de manera diferente que el método planar; por lo tanto puede generar resultados diferentes dependiendo de la geometría y la ubicación. Para ilustrar esta diferencia se utiliza la versión 4.0 beta 1 de la API de ArcGIS para JavaScript; para crear el siguiente ejemplo que permite comparar un buffer geodésico y un buffer plano.

Ver ejemplo: Buffer geodésico Vs Buffer Euclidiano

Observe como la forma de las zonas de influencia geodésicas (simbolizados en verde) se vuelve más distorsionada cuando se acercan a los polos, mientras que las zonas de influencia euclidianas (simbolizadas en naranja) son iguales. El único lugar en donde el buffer geodésico y el buffer euclidiano son exactamente del mismo tamaño y forma es en el ecuador.

Entonces ¿Qué ocurre aquí?, Todo se relaciona con la forma de la tierra y como intentamos representarla mediante diversos tipos de proyecciones.

Pagando el precio: Distorsión en proyecciones cartográficas

En primer lugar, tenemos que recordar que la tierra es un geoide y por lo general en los mapas se representa mediante una superficie bidimensional (o plana). Proyectar entidades y límites de la tierra en una superficie plana, permite que algunos cálculos tales como el área y la longitud, sean más fáciles de realizar. Las medidas planas utilizan coordenadas cartesianas para medir distancias euclidianas en el plano proyectado. Sin embargo, las proyecciones pagan el precio de una o más distorsiones por área, distancia (longitud), forma o dirección.

El ecuador es el único lugar en donde Web Mercator minimiza la distorsión de forma y tamaño, el buffer euclidiano es sólo exacto en el ecuador. Cuando el buffer euclidiano se dibuja lejos del ecuador, conserva su forma; pero se distorsiona seriamente en cuanto a su verdadera ubicación y área cuando se dibuja cerca de los polos.

Herramientas geodésicas: ¿Por qué y cuándo usarlas

A diferencia de las mediciones planas, los métodos geodésicos utilizan un algoritmo que tiene en cuenta la curvatura de la tierra. Los cálculos son más complejos, pero los resultados son más precisos en todo el mundo. Por lo tanto, las zonas de influencia geodésicas son en realidad más correctas que las zonas de influencia planas a pesar de su forma desigual cerca de los polos. El siguiente ejemplo ilustra este mismo principio, mientras las líneas son dibujadas en el mapa.

Ver ejemplo: Longitudes geodésicas y planas en Web Mercator

Abra el ejemplo y trace una línea cerca del ecuador (la línea blanca discontinua). Dibuje líneas adicionales al norte y al sur del ecuador en varias escalas. Observe los diferentes resultados entre los métodos geodesicLength y planarLength de la misma línea, dicho resultado es bastante significativo cuando las líneas están más alejadas de la línea ecuatorial. Un arco blanco transparente también se dibuja, este representa la línea geodésica entre los dos puntos extremos de la línea y además representa el camino más corto entre los dos puntos.

Herramientas Planas: ¿Por qué y cuándo usarlas?

Si los métodos geodésicos son mucho mejor en mediciones, ¿Por qué proporcionar métodos planos? En el caso de GeometryEngine, las herramientas geodésicas sólo admiten dos referencias espaciales - WGS84 (wkid 4326) y Web Mercator (wkid 3857). Por otra parte los métodos planos, sólo aceptan geometrías con sistemas de coordenadas proyectadas (SCP). Web Mercator es un SCP, puede ser utilizado en las mediciones planas, pero esto no es recomendable como se evidencia en los ejemplos anteriores.

La siguiente es una regla general a seguir cuando se mide con GeometryEngine: Use métodos geodésicos cuando esté trabajando con WGS84 o Web Mercator y utilice métodos planos cuando trabaje datos definidos en un SCP. Algunos sistemas de coordenadas como UTM y State Plane, son efectivos minimizando los cuatro tipos de distorsión. Así que, mientras los datos se encuentren dentro de los límites de una sola proyección (y zona si aplica), los cálculos planos deben dar resultados bastante cerca de la realidad.

Esta regla también implica que se debe utilizar la proyección adecuada para sus datos antes de utilizar los métodos de medición plana. Si no se respetan los límites o limitaciones de las proyecciones de los mapas probablemente se producirán resultados inexactos. La referencia espacial del mapa en la siguiente ejemplo, está en la zona Este de Illinois del SCP State Plane. Una vez que se carga el mapa, el usuario puede crear geometrías (en este caso son líneas) en cualquier lugar en el mapa.