Álgebra de mapas, calculadora ráster y uso de operadores

El álgebra de mapas permite combinar, modificar y crear nuevas capas de información a partir de capas ráster y vectoriales. Las capas ráster, compuestas por píxeles, son especialmente relevantes en este contexto, ya que representan información continua, como imágenes satelitales, mapas de elevación y otros datos geográficos.

Se entiende por álgebra de mapas el conjunto de técnicas y procedimientos que, operando sobre una o varias capas en formato ráster, nos permite obtener información derivada, generalmente en forma de nuevas capas de datos.

Víctor Olaya, de su Libro Sistemas de Información Geográfica

Calculadora ráster

La calculadora ráster es una herramienta dentro de los SIG que permite realizar operaciones matemáticas y lógicas sobre capas de datos ráster. A través de esta herramienta, los usuarios pueden aplicar fórmulas y operadores a las celdas de un ráster para generar nuevos conjuntos de datos. Esta funcionalidad es crucial para el análisis espacial, ya que permite transformar y analizar información de manera rápida y eficiente.

La calculadora ráster de QGIS utiliza una sintaxis sencilla para realizar cálculos en capas ráster. Permite a los usuarios aplicar operaciones matemáticas, funciones y operadores lógicos para crear nuevas capas ráster.

Para utilizar una capa ráster en la expresión, debemos de hacer doble clic en ella en el panel izquierdo del cuadro de diálogo o escribir el nombre de la capa en el cuadro de expresión. Los nombres de las capas ráster deben estar entre comillas dobles, por ejemplo, “raster_layer_name”.

La calculadora ráster es una herramienta que permite realizar operaciones matemáticas sobre los valores de los píxeles existentes en un ráster, lo que es útil para la conversión y manipulación de dichos datos. Los resultados de dichas operaciones se muestran en una nueva capa ráster en un formato admitido por la librería GDAL.

Podemos dividir la calculadora ráster en tres partes:

1. Bandas ráster. Contiene todas las capas ráster cargadas en la interfaz de QGIS y que pueden ser utilizadas para la realización de cálculos sobre las mismas.
2. Capa resultado. Lugar donde definimos la capa de salida. Además, podemos indicar la extensión de la zona de cálculo para establecer la resolución de la capa de salida.
3. Operadores. Contiene todos los operadores disponibles para añadir a la caja de expresiones de la herramienta. Cuenta con operadores matemáticos y funciones trigonométricas.

Operadores y funciones de la calculadora ráster

Operadores aritméticos

Podemos utilizar operadores aritméticos básicos como la suma (+), la resta (-), la multiplicación (*) y la división (/) para realizar cálculos con capas ráster. Por ejemplo, para sumar dos capas ráster, podemos escribir: “raster_layer1” + “raster_layer2”

Paréntesis:

Podemos utilizar paréntesis para controlar el orden de las operaciones en su expresión. Por ejemplo:

(“raster_layer1” * 2) – “raster_layer2”

Operadores lógicos

La Calculadora ráster admite operadores lógicos como:

• mayor que (>).
• menor que (<).
• igual a (=).
• mayor o igual que (>=).
• menor o igual que (<=).
• distinto de (<>).

Esto es útil, por ejemplo, para identificar áreas que cumplen ciertos criterios. Por ejemplo:

“raster_layer1” > “raster_layer2”

Operadores condicionales

Podemos utilizar la declaración “IF” para crear expresiones condicionales. La sintaxis es:

IF(condition, value_if_true, value_if_false)

Por ejemplo, para crear una capa ráster donde cada píxel tenga un valor de 1 si “raster_layer1” es mayor que “raster_layer2” y 0 en caso contrario, la expresión sería:

IF(“raster_layer1” > “raster_layer2”, 1, 0)

Si necesitásemos combinar varias condiciones, podemos utilizar los operadores AND, OR y NOT. Por ejemplo, para crear una capa ráster de salida donde cada píxel tenga un valor de 1 si “raster_layer 1” es mayor que 10 y “raster_layer2” es menor que 20, y 0 en caso contrario, la expresión sería:

IF(("raster_layer1" > 10) AND ("raster_layer2" < 20), 1, 0)

Funciones matemáticas

La calculadora ráster admite varias funciones matemáticas, como:

• sin(): seno del valor de píxel de un ráster (en radianes).
• cos(): coseno del valor de píxel de un ráster (en radianes).
• tan(): tangente del valor de píxel de un ráster (en radianes).
• sqrt(): raíz cuadrada del valor de píxel de un ráster.
• log(): logaritmo natural del valor de píxel de un ráster.
• exp(): exponencial del valor de píxel de un ráster.

Por ejemplo, para calcular la raíz cuadrada de los valores de píxel de una capa ráster, la sentencia sería:

sqrt(“raster_layer1”)

Funciones de estadísticas de celdas

Estas funciones le permiten calcular estadísticas por celda en varias capas ráster:

• stat_min(): valor mínimo de las capas ráster especificadas por celda.
• stat_max(): valor máximo de las capas ráster especificadas por celda.
• stat_mean(): valor medio de las capas ráster especificadas por celda.
• stat_sum(): suma de las capas ráster especificadas por celda.

Para utilizar estas funciones, debemos especificar las capas ráster separadas por una coma dentro de los paréntesis. Por ejemplo, para calcular el valor medio de tres capas ráster por celda, la expresión sería:

stat_mean("raster_layer1", "raster_layer2", "raster_layer3")

Funciones booleanas

Puede utilizar funciones booleanas como AND, OR y NOT para combinar múltiples condiciones. Por ejemplo, para crear una capa ráster en la que cada píxel tenga un valor de 1 si “raster_layer1” es mayor que 10 Y “raster_layer2” es menor que 20, y 0 en caso contrario, la expresión sería:

IF(("raster_layer1" > 10) AND ("raster_layer2" < 20), 1, 0)

Recuerda que la sintaxis distingue entre mayúsculas y minúsculas, así que debemos asegurarnos de utilizar las mayúsculas y minúsculas correctas para los nombres de las capas, las funciones y los operadores.

Debemos de probar siempre las expresiones para detectar errores antes de ejecutar el cálculo ráster. Si hay algún error en la expresión, QGIS mostrará un mensaje en la ventana de diálogo, para que puedan corregirse los problemas antes de ejecutar el cálculo.

Por ejemplo, para combinar múltiples capas ráster en una sola capa usando la Calculadora ráster de QGIS, podemos usar funciones de estadísticas de celdas como stat_mean(), stat_sum(), stat_min() o stat_max(). La elección de la función depende del resultado deseado de la combinación.

Por ejemplo, para calcular el valor medio de múltiples capas ráster por celda, utilizaremos la función stat_mean():

stat_mean("raster_layer1", "raster_layer2", "raster_layer3", ...)

Conclusión

El álgebra de mapas y la calculadora ráster son herramientas poderosas en el análisis espacial que facilitan la toma de decisiones informadas en diversos campos, como la planificación urbana, la gestión ambiental y la agricultura. Al utilizar operadores para manipular datos ráster, los analistas pueden extraer información valiosa y presentar resultados visuales que respaldan sus conclusiones. La integración de estas técnicas en los SIG sigue revolucionando la forma en que entendemos y gestionamos el espacio geográfico.