Análisis de buffer

En los sistemas de información geográfica (SIG) y el análisis espacial , el análisis de zona de influencia es la determinación de una zona alrededor de una característica geográfica que contiene ubicaciones que se encuentran dentro de una distancia específica de esa característica, la zona de influencia (o simplemente zona de influencia ). ^[1] Una zona de influencia es probablemente la herramienta más comúnmente utilizada dentro de los métodos de análisis de proximidad . ^[2]

La operación buffer ha sido una parte fundamental de la funcionalidad de los SIG desde los paquetes de software SIG integrados originales de finales de los años 1970 y principios de los años 1980, como ARC/INFO , Odyssey y MOSS . Aunque ha sido una de las operaciones SIG más utilizadas en los años posteriores, en una amplia variedad de aplicaciones, ha habido poca investigación publicada sobre la herramienta en sí, excepto por el desarrollo ocasional de un algoritmo más eficiente. ^[3]

El método fundamental para crear un buffer alrededor de una característica geográfica almacenada en un modelo de datos vectoriales , con un radio dado r es el siguiente: ^[4]

• Punto único: crea un círculo alrededor del punto con radio r .
• Polilínea, que consiste en una lista ordenada de puntos (vértices) conectados por líneas rectas. También se utiliza para delimitar un polígono.

1. Crea un búfer circular alrededor de cada vértice
2. Crea un rectángulo a lo largo de cada segmento de línea creando un segmento de línea duplicado desplazado la distancia r perpendicular a cada lado.
3. Fusionar o disolver los rectángulos y círculos en un solo polígono.

Las implementaciones de software de la operación de búfer generalmente utilizan alteraciones de esta estrategia para procesar de manera más eficiente y precisa.

En matemáticas, la operación de búfer de SIG es una suma (o diferencia) de Minkowski de una geometría y un disco. Otros términos utilizados: Desplazamiento de un polígono. ^[5]

Las implementaciones tradicionales asumían que el buffer se estaba creando en un espacio de coordenadas cartesianas planas (es decir, creado por una proyección de mapa ) utilizando geometría euclidiana , porque las matemáticas y los cálculos involucrados son relativamente simples, lo que era importante dada la potencia informática disponible a fines de la década de 1970. Debido a las distorsiones inherentes causadas por las proyecciones de mapas, el buffer calculado de esta manera no será idéntico a uno dibujado en la superficie de la Tierra; a escala local, la diferencia es insignificante, pero a escalas mayores, el error puede ser significativo.

Algunos programas actuales, como Esri ArcGIS Pro , ofrecen la opción de calcular zonas de influencia utilizando la distancia geodésica , utilizando un algoritmo similar pero calculado utilizando trigonometría esférica , incluida la representación de las líneas entre los vértices como círculos máximos . ^[4] Otras implementaciones utilizan una solución alternativa al reproyectar primero la entidad a una proyección que minimice la distorsión en esa ubicación y luego calcular la zona de influencia planar. ^[6]

El software SIG puede ofrecer variaciones del algoritmo básico, que pueden ser útiles en diferentes aplicaciones: ^[1]

• Los extremos de los buffers lineales están redondeados de manera predeterminada, pero pueden ser cuadrados o tener un extremo a tope (truncado en el vértice final).
• La preferencia de lado puede ser importante, como por ejemplo, necesitar el búfer solo en un lado de una línea o, en un polígono, seleccionar solo el búfer externo o el búfer interno (a veces llamado retroceso ) .
• Ancho variable, en el que las entidades de una capa pueden almacenarse en búfer utilizando diferentes radios, generalmente dados por un atributo.
• Zonas de influencia comunes, en las que las zonas de influencia de cada entidad de una capa se disuelven en un único polígono. Esto se utiliza con más frecuencia cuando no se trata de saber qué entidad está cerca de cada punto en el espacio, sino solo de que un punto está cerca de alguna entidad (anónima).

• Dilatación (morfología) (tampón positivo)
• Erosión (morfología) (tampón negativo)

• Función ST_Buffer de OGC ( implementación de PostGIS )
• Función buffer en turfjs
• BufferOp en JTS, la biblioteca que constituye la base de muchas implementaciones de SIG de código abierto
• Comando v.buffer en GRASS
• Herramienta de análisis de zonas de influencia en Esri ArcGIS Pro