[es] En las últimas décadas se ha dedicado un significativo esfuerzo a la integración de las tecnologías de Sistemas de Información Geográfica (SIG) con sistemas de información más tradicionales. Para dar soporte a esa integración la tecnología de representación de datos espaciales ha sido mejorada en múltiples aspectos, desde los modelos (conceptuales y discretos) de representación de datos y lenguajes de consulta a las tecnologías de indexación y visualización y a los estándares de interoperabilidad. Como resultado de estos esfuerzos, la tecnología de Sistemas de Información Geográfica es ampliamente utilizada en la actualidad en todo tipo de aplicaciones. Las tecnologías de bases de datos espaciales actuales ofrecen modelos de datos y operaciones estandarizados [OGC06], inspirados en álgebras espaciales con unas bases conceptuales sólidas. En contraste, las implementaciones existentes en la actualidad sufren severas limitaciones (en comparación con los modelos conceptuales que pretenden soportar), resultantes de las dificultades inherentes a traducir esos modelos conceptuales en modelos físicos susceptibles de su implementación en ordenadores, donde es necesario usar espacios de representación de precisión finita. A pesar del esfuerzo por ofrecer implementaciones que cumplan con el álgebra conceptual original, no es posible seguir ignorando a nivel físico los problemas de robustez y corrección topológica que surgen del uso de números de precisión finita para la representación de las coordenadas espaciales. El resultado son implementaciones que sólo cumplen en apariencia con las álgebra conceptuales originales, pero que en realidad incumplen la mayor parte de las propiedades en que están basadas esas álgebras. Más específicamente, los modelos físicos no mantienen sus propiedades de cierre bajo el conjunto de tipos de datos y operaciones implementados, y las soluciones aplicadas para solventarlo, normalmente algún tipo de resultado aproximado, no cumplen con las propiedades esperadas de la operación en cuestión. En consecuencia, el modelo físico resultante no es capaz de ofrecer una implementación consistente de las operaciones espaciales ofrecidas a los usuarios. Como resultado, el desarrollo de aplicaciones basadas en las propiedades del modelo conceptual (por ejemplo, aplicaciones de análisis espacial) se vuelve mucho más difícil, si no imposible. De hecho, incluso la implementación del propio modelo físico se vuelve mucho más compleja, al no poder apoyarse ni siquiera en las bases teóricas del modelo conceptual que se supone se está implementando. El objetivo principal de esta tesis es sentar las bases para el desarrollo de extensiones de bases de datos espaciales capaces de cumplir las propiedades clave del álgebra espacial conceptual en la que se basan, teniendo en cuenta además las restricciones impuestas por la realidad de las aplicaciones GIS actuales en términos de rendimiento y consumo de recursos y de interoperabilidad con las aplicaciones y estándares existentes. Para alcanzar dicho objetivo, se analiza primero el estado del arte actual en representación de información espacial, prestando especial atención a las limitaciones impuestas por los ordenadores y los efectos que esas soluciones tienen en el (in)cumplimiento de las propiedades del modelo conceptual. En segundo lugar, se estudian las raíces de esos problemas y se propone un marco teórico para el diseño de modelos físicos (Dualgrid) que garantiza que las implementaciones de álgebras espaciales basadas en él mantienen las propiedades clave desde el punto de vista de las aplicaciones de usuario. Como prueba de concepto, se muestra un ejemplo de una implementación basada en Dualgrid y resultados experimentales mostrando cómo su uso soluciona los problemas de consistencia y (incluso) de implementación de una extensión de bases de datos espaciales ampliamente utilizada. En tercer lugar, se revisita dicho modelo para extender sus propiedades (DualgridFF) con el fin de hacer posible el cumplimento de las restricciones adicionales (en términos de rendimiento, espacio de almacenamiento e interoperabilidad) impuestas por las aplicaciones, tecnologías GIS y estándares de interoperabilidad (OGC) existentes.

[gl] Nas últimas décadas tense adicado un esforzo significativo á integración das tecnoloxías de Sistemas de Información Xeográfica (SIX) con sistemas de información mais tradicionais. Para dar soporte a esa integración a tecnoloxía de representación de datos espaciais ten sido mellorada en numerosos aspectos, dende os modelos (conceptuais e discretos) de representación de datos e linguaxes de procura ata as tecnoloxías de indexación e visualización e os estándares de interoperabilidade. Como resultado destes esforzos, as tecnoloxías de Sistemas de Información Xeográfica son amplamente utilizadas na actualidade en todo tipo de aplicacións. As tecnoloxías de bases de datos espaciais actuais ofrecen modelos de datos e operacións estandarizados [OGC-SFS], inspirados en álxebras espaciais con unhas bases conceptuais sólidas. Por contra, as implementacións existentes na actualidade sofren severas limitacións (en comparación cos modelos conceptuais que pretenden soportar), resultantes das dificultades inherentes a traducir eses modelos conceptuais en modelos físicos susceptíbeis da súa implementación en ordenadores, onde é preciso usar espazos de representación de precisión finita. A pesar dos esforzos por ofrecer implementacións que cumpran coas álxebras conceptuais orixinais, non é posible seguir ignorando a nivel físico os problemas de robustez e corrección topolóxica que xorden do uso de números de precisión finita para a representación das coordenadas espaciais. O resultado son implementacións que sómente cumpren en aparencia coas álxebra conceptuais orixinais, pero que en realidade incumpren a maior parte das propiedades en que están baseadas esas álxebras. Mais especificamente, os modelos físicos non manteñen as súas propiedades de peche baixo o conxunto de tipos de datos e operacións implementados, e as solucións aplicadas para solventalo, normalmente algún tipo de resultado aproximado, non cumpren coas propiedades esperadas da operación en cuestión. En consecuencia, o modelo físico resultante no é capaz de ofrecer unha implementación consistente das operacións espaciais ofrecidas aos usuarios. Como resultado, o desenvolvemento de aplicacións baseadas nas propiedades do modelo conceptual (por exemplo, aplicacións de análise espacial) tornase moito mais difícil, se non imposible. De feito, incluso a implementación do propio modelo físico se fai moito mais complexa, ao non poder apoiarse nin sequera nas bases teóricas do modelo conceptual que se supón se está implementando. O obxectivo principal de esta teses é sentar as bases para o desenvolvemento de extensións de bases de datos espaciais capaces de cumprir coas propiedades clave da álxebra espacial conceptual na que se basean, tendo en conta ademais as restricións impostas por a realidade das aplicacións SIX actuais en termos de rendemento e consumo de recursos e de interoperabilidade coas aplicacións e estándares existentes. Para acadar o devandito obxectivo, analizase primeiro o estado da arte actual en representación de información espacial, prestando especial atención as limitacións impostas por os ordenadores e os efectos que esas solucións teñen no (in)cumprimento das propiedades do modelo conceptual. En segundo lugar, estúdanse as raices de eses problemas e proponse un marco teórico para o deseño de modelos físicos (Dualgrid) que garante que as implementacións de álxebras espaciais baseadas en el manteñen as propiedades clave dende o punto de vista das aplicacións do usuario. Como proba de concepto, amosase un exemplo de unha implementación baseada en Dualgrid e resultados experimentais mostrando como o seu uso soluciona os problemas de consistencia e (incluso) de implementación de unha extensión de bases de datos espaciais amplamente utilizada. En terceiro lugar, revisítase o devandito modelo para estender as súas propiedades (DualgridFF) coa fin de facer posible o cumprimento das restricións adicionais (en termos de rendemento, espazo de almacenamento e interoperabilidade) impostas por as aplicacións, tecnoloxías SIX e estándares de interoperabilidade (OGC) existentes.