Geocodificación

Un geocódigo o identificador geográfico (a veces abreviado como geo ID ) es un código o identificador único que representa una entidad geográfica ( ubicación u objeto ), a diferencia de otras entidades en el mismo sistema de geocodificación . En general, un geocódigo es un identificador corto y legible para humanos . La norma ISO  19112 ^{[ 1 ]} también admite etiquetas largas como geocódigos. ^{[ a ]} Los geocódigos se utilizan principalmente (en general como un tipo de dato atómico ) para el etiquetado , la integridad de los datos , el geoetiquetado y la indexación espacial .

Códigos geográficos típicos (en negrita) y entidades representadas por ellos:

• Código de país y código de subdivisión. Polígono de los límites administrativos de un país o una subdivisión. Los principales ejemplos son los códigos ISO: código ISO 3166-1 alfa-2AF (por ejemplo, para Afganistán o BRpara Brasil ) y sus convenciones de subdivisión, como los códigos de subdivisión AF (por ejemplo, AF-GHOpara la provincia de Ghor ) o los códigos de subdivisión BR (por ejemplo, para el estado de Amazonas ).BR-AM
• ID de celda DGG . Identificador de una celda de una cuadrícula global discreta : un código Geohash (por ejemplo, una celda ^de ~0,023  km² en el centroide de Brasil ) o un código Plus (por ejemplo, una celda ^de ~0,0002 km² dentro de la misma área).6vd23gq 58Q8XXXX+XX
• Código postal . Polígono de un área postal : un código CEP70040 (por ejemplo, representa el área central de distribución postal de Brasil).

En informática teórica, un sistema de geocodificación es una función hash , y una clase importante de sistemas de geocodificación utilitarios se describe como una función hash que preserva la localidad .

Existen algunos aspectos comunes a muchos geocódigos (o sistemas de geocodificación ) que pueden utilizarse como criterios de clasificación:

• Propiedad : de propiedad privada o libre , diferenciándose por sus licencias .
• Formación : el geocódigo puede originarse a partir de un nombre (por ejemplo, la abreviatura del nombre oficial del país) o de una función matemática ( algoritmo de codificación para comprimir latitud y longitud ). Consulte los tipos de sistemas de geocodificación a continuación (tanto de nombres como de cuadrículas ).
• Jerarquía : jerarquía sintáctica del geocódigo que corresponde a la jerarquía espacial de las entidades que representa. Un sistema de geocodificación puede ser jerárquico ( por nombre o cuadrícula ) o no jerárquico.
• Cobertura : global o parcial. Las entidades (representadas por los geocódigos) se encuentran en todo el mundo (por ejemplo, puntos geográficos) o están delimitadas por el tema (por ejemplo, solo áreas terrestres) o por la jurisdicción de propiedad (por ejemplo, solo en un país).
• Tipo de entidad representada : tipo de geometría . Punto (el geocódigo se puede traducir a una URI Geo ), celda de cuadrícula (el sistema de geocodificación está relacionado con un DGG ) o polígono (normalmente delimitaciones de límites administrativos).
  • Las cuadrículas jerárquicas especiales, con cobertura global y celdas de igual área, pueden clasificarse como celdas DGGS ^{[ 2 ].}
  • Algunas entidades geográficas no estándar también pueden clasificarse por su sistema de coordenadas y elipsoide de referencia (por ejemplo, UTM ). El estándar de facto es el WGS84 . ^{[ 3 ]}
• Ámbito de uso : uso general frente a uso especializado (por ejemplo, geocódigos de aeropuertos).

El conjunto de todos los geocódigos utilizados como identificadores únicos de las celdas de una cobertura completa de la superficie geográfica (o cualquier área bien definida como un país o los océanos) es un sistema de geocodificación (también llamado esquema de geocodificación ). La sintaxis y la semántica de los geocódigos también son componentes de la definición del sistema.

• Sintaxis de geocodificación : los caracteres que se pueden usar, bloques de caracteres y su tamaño y orden. Ejemplo: los códigos de país usan dos letras del alfabeto (conjunto de caracteres AZ). La forma más común de describirlo formalmente es mediante expresiones regulares (por ejemplo /[A-Z]{2,2}/).
• Semántica del geocódigo : el significado del geocódigo, generalmente expresado asociándolo con un tipo de entidad geográfica. Puede describirse formalmente mediante una ontología , un diagrama de clases UML o cualquier modelo entidad-relación . En general, la semántica puede deducirse a partir de su formación o proceso de codificación/decodificación. Ejemplo: cada código Geohash puede expresarse mediante un área rectangular en el mapa, y las coordenadas de dicho rectángulo se obtienen mediante su proceso de decodificación.

Muchas características sintácticas y semánticas también se resumen mediante la clasificación.

Sistemas de nombres estándar

Los geocódigos, como los códigos de país , de ciudad, etc., provienen de una tabla de nombres oficiales y sus correspondientes códigos y geometrías oficiales (normalmente polígonos de áreas administrativas). El término "oficial" se refiere al control y consenso, y suele tratarse de una tabla controlada por una organización de normalización o una autoridad gubernamental. Por lo tanto, el caso más general es una tabla de nombres estándar y sus correspondientes códigos estándar (y sus geometrías oficiales).

Estrictamente hablando, el "nombre" relacionado con un geocódigo es un topónimo , y la tabla (por ejemplo, topónimo a código estándar) es el recurso para la resolución de topónimos : es el proceso de relación , generalmente efectuado por un agente de software, entre un topónimo y "una huella espacial inequívoca del mismo lugar". ^{[ 5 ]} Cualquier sistema estandarizado de resolución de topónimos, que tenga códigos o abreviaturas codificadas, puede usarse como sistema de geocodificación . El agente "resolutor" en este contexto es también un geocodificador .

En ocasiones, los nombres se traducen a códigos numéricos para que sean compactos o legibles por máquina. Dado que, en este caso, los números son identificadores de nombres, podemos considerarlos como "nombres numéricos" ; por lo tanto, este conjunto de códigos constituirá una especie de "sistema de nombres estándar".

Nomenclatura jerárquica

En el contexto de la geocodificación, la partición del espacio es el proceso de dividir un espacio geográfico en dos o más subconjuntos disjuntos , lo que da como resultado un mosaico de subdivisiones. Cada subdivisión puede volver a particionarse, de forma recursiva , dando como resultado un mosaico jerárquico.

Cuando los nombres de las subdivisiones se expresan como códigos, y la sintaxis de estos códigos se puede descomponer en relaciones padre-hijo mediante un esquema sintáctico bien definido, el conjunto de geocódigos configura un sistema jerárquico. Un fragmento de geocódigo (asociado al nombre de una subdivisión) puede ser una abreviatura, un código numérico o alfanumérico.

Un ejemplo popular es el sistema de geocodificación ISO 3166-2 , que representa los nombres de los países y los nombres de las respectivas subdivisiones administrativas separadas por guiones. Por ejemplo , AlemaniaDE es un geocódigo simple, y sus subdivisiones (ilustradas) son Baden -Württemberg , Baviera , ..., Renania del Norte-Westfalia , etc. El alcance es solo el primer nivel de la jerarquía. Para niveles superiores existen otras convenciones, como HASC (Códigos Jerárquicos de Subdivisión Administrativa). [ ^{6 ] [ 7 ] Los} códigos HASC son alfabéticos y sus fragmentos tienen una longitud constante (2 letras). Ejemplos:DE-BWDE-BYDE-NW

DE.NW- Renania del Norte-Westfalia . Un geocódigo jerárquico de dos niveles.

DE.NW.CE- Distrito Coesfeld . Un geocódigo jerárquico de 3 niveles.

Dos geocódigos de un sistema de geocodificación jerárquico con el mismo prefijo representan diferentes partes de la misma ubicación. Por ejemplo, DE.NW.CEy DE.NW.BNrepresentan partes geográficamente interiores de DE.NW, el prefijo común.

Al modificar los criterios de subdivisión, podemos obtener otros sistemas jerárquicos. Por ejemplo, para criterios hidrológicos existe un sistema de geocodificación, el código de unidad hidrológica (HUC) de EE. UU., que es una representación numérica de los nombres de las cuencas en un esquema de sintaxis jerárquica (primer nivel ilustrado). Por ejemplo, el HUC 17es el identificador de la " Cuenca del Pacífico Noroeste del Columbia "; el HUC 1706de la " Cuenca del Bajo Snake " es un subconjunto espacial del HUC 17y un superconjunto del 17060102("Río Imnaha").

Sistemas de cuadrículas regulares

Inspirada en las clásicas cuadrículas alfanuméricas , una cuadrícula global discreta ( DGG ) es un mosaico regular que cubre toda la superficie terrestre (el globo). La regularidad del mosaico se define por el uso de celdas de la misma forma en toda la cuadrícula, o de forma y área casi idénticas en una región de interés, como un país.

Todas las celdas de la cuadrícula tienen un identificador (ID de celda de DGG), y el centro de la celda puede usarse como referencia para convertir el ID de celda en un punto geográfico. Cuando se estandariza una expresión compacta y legible para el usuario del ID de celda, esta se convierte en un geocódigo.

Los geocódigos de diferentes sistemas de geocodificación pueden representar la misma posición en el globo, con la misma forma y precisión, pero difieren en la longitud de la cadena , el alfabeto de dígitos, los separadores, etc. Las cuadrículas no globales también difieren en su alcance y, en general, están optimizadas geométricamente (para evitar superposiciones, huecos o pérdida de uniformidad) para su uso local.

Rejillas jerárquicas

Cada celda de una cuadrícula puede transformarse en una nueva cuadrícula local, en un proceso recurrente . En el ejemplo ilustrado, la celda TQ 2980es una subcelda de TQ 29, que a su vez es una subcelda de TQ. Un sistema de referencias de cuadrícula regulares geográficas es la base de un sistema de geocodificación jerárquico .

Dos geocódigos de un sistema de cuadrícula de geocódigos jerárquico pueden usar la regla del prefijo: los geocódigos con el mismo prefijo representan diferentes partes de la misma ubicación más amplia . Usando nuevamente la ilustración lateral: TQ 28y TQ 61representan partes geográficamente internas de TQ, el prefijo común.

El geocódigo jerárquico se puede dividir en claves. El Geohash6vd23gq es la clave qde la celda 6vd23g, es decir, una celda de 6vd23(clave g), y así sucesivamente, claves por dígito. El OLC58PJ642P es la clave 48de la celda 58PJ64, es decir, una celda de 58Q8(clave 48), y así sucesivamente, claves de dos dígitos. En el caso de OLC hay un segundo esquema de clave, después del +separador: 58PJ642P+48es la clave 2de la celda . Utiliza dos esquemas de clave. Algunos sistemas de geocódigos (por ejemplo, geometría S2) también utilizan un prefijo inicial con un esquema de clave no jerárquico. 58PJ642P+4

En general, como representación técnica y opcional no compacta, los sistemas de geocodificación (basados ​​en cuadrículas jerárquicas) también ofrecen la posibilidad de expresar su identificador de celda con un esquema de grano fino, mediante una ruta de claves más larga. Por ejemplo, el Geohash 6vd2, que es un código base32 , puede expandirse a base40312312002 , que también es un esquema con claves por dígito. Geométricamente, cada celda Geohash es un rectángulo que subdivide el espacio recurrentemente en 32 nuevos rectángulos, por lo que la subdivisión de base4 en 4 es el límite de expansión de la codificación. ^{[ 8 ]}

La uniformidad de forma y área de las celdas en una cuadrícula puede ser importante para otros usos, como la estadística espacial . Existen métodos estándar para construir una cuadrícula que cubra todo el globo con celdas de igual área, forma regular y otras propiedades: el Sistema de Cuadrícula Global Discreta (DGGS) es una serie de cuadrículas globales discretas que satisfacen todos los requisitos estandarizados definidos en 2017 por la OGC . ^{[ 9 ]} Cuando los códigos legibles por humanos obtenidos a partir de los identificadores de celda de un DGGS también están estandarizados, se puede clasificar como un sistema de geocodificación basado en DGGS .

Cualquier sistema de geocodificación basado en una cuadrícula regular suele ser una forma más concisa de expresar una coordenada latitudinal o longitudinal. Sin embargo, un geocódigo con más de seis caracteres es difícil de recordar. Por otro lado, un geocódigo basado en un nombre estándar (o abreviatura o nombre completo) es más fácil de recordar.

Esto sugiere que un "código mixto" puede resolver el problema, reduciendo el número de caracteres cuando un nombre puede usarse como "contexto" para el geocódigo basado en cuadrícula. Por ejemplo, en un libro donde el autor dice "todos los geocódigos aquí están contextualizados por la ciudad del capítulo". En el capítulo sobre París, donde todos los lugares tienen un Geohash con prefijo u09, ese código puede eliminarse — . Por ejemplo, Geohash u09tutpuede reducirse a tut, o, mediante un código explícito para el contexto "FR-París tut". Esto solo es posible cuando la resolución del contexto (por ejemplo, la traducción de "FR-París" al prefijo u09) es bien conocida.

De hecho, existe una metodología para geocódigos jerárquicos basados ​​en cuadrículas con tamaño fijo, donde el prefijo del código describe un área más amplia, la cual puede asociarse con un nombre. Por lo tanto, es posible acortarlo reemplazando el prefijo por el contexto asociado. El contexto más común es un nombre oficial. Ejemplos:

Los ejemplos de la columna de referencia mixta son significativamente más fáciles de recordar que la columna del código DGG . Los métodos varían; por ejemplo, OLC se puede abreviar eliminando sus primeros cuatro dígitos y añadiendo una localidad suficientemente cercana. ^{[ 11 ]}

Cuando la referencia mixta también es corta (9 caracteres en el segundo ejemplo) y existe una convención sintáctica para expresarla (por ejemplo, ), esta convención genera un nuevo sistema de geocodificación de nombre y cuadrícula . Este no es el caso del primer ejemplo porque, estrictamente hablando, "Cabo Verde, Praia" no es un código. CP‑PR~bgxed

Para ser a la vez un sistema de nombres y cuadrículas y una convención de referencia mixta, el sistema debe ser reversible. Los sistemas puramente de nombres y cuadrículas, como Mapcode , que no permiten transformarlos en un código global, no constituyen una referencia mixta, ya que no existe un algoritmo para transformar el geocódigo mixto en un geocódigo basado en cuadrículas.

Otros geocódigos:

• S2 : un esquema de geocodificación que utiliza geometría esférica y la curva de Hilbert que llena el espacio , desarrollado en Google ^{[ 19 ] [ 20 ]}
• H3 : Índice espacial jerárquico hexagonal, un esquema de geocodificación desarrollado inicialmente en Uber ^{[ 21 ]} , código fuente disponible ^{[ 22 ]} y documentado en h3geo ^{[ 23 ].}
• fullercode : Cuadrícula global discreta jerárquica . Una subdivisión de la proyección de Fuller en triángulos bajo la licencia Apache 2.0.
• Convención de Orientación de Múnich : convierte lat/lon a códigos monopolares métricos para objetivos, cruces, estaciones, puntos de parada, puentes, túneles, pueblos, islas, volcanes, salidas de autopistas, etc. ^{[ 24 ]}
• SALB (Límites de segundo nivel administrativo), por ONU ^{[ 25 ]}
• OpenPostcode , algoritmo global de código abierto (adaptaciones locales como códigos postales de Irlanda y Hong Kong). ^{[ 26 ]}
• WOEID
• Enlace corto de OpenStreetMap , utilizado como un enlace permanente corto a ubicaciones del mapa ^{[ 27 ]}
• Celdas de cuadrícula de un cuarto de grado
• NAC (patentado), códigos de área (el área puede ser indefinidamente pequeña)
• GEOID, nombre de los identificadores geográficos de la Oficina del Censo de los Estados Unidos . ^{[ 28 ]}
• En Estados Unidos, se suelen utilizar los códigos del Instituto Nacional Estadounidense de Estándares (ANSI). La norma ANSI INCITS 446-2008 se titula "Atributos de identificación de accidentes geográficos físicos y culturales con nombre (excepto carreteras y autopistas) de los Estados Unidos, sus territorios, áreas periféricas y áreas libremente asociadas, y las aguas de los mismos hasta el límite de la zona legal de doce millas".
• Sistema Topográfico Nacional de Canadá
• Sistema de codificación de la ONS (código jerárquico utilizado en el Reino Unido para tabular los datos del censo)

• Área censal
• Geolocalización
• Geoetiquetado
• recuperación de información geográfica
• Código de la cuadrícula de navegación global (¿geocódigo de China?)
• ISO 6709 , representación estándar de la ubicación de un punto geográfico mediante coordenadas.
• Código del lugar
• Número de referencia de propiedad único
• Número de referencia de calle único

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