Limpieza y normalización de datos catastrales

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Errores topológicos más comunes al digitalizar cartografía.

Metodología para la revisión y errores de la cartografía del Catastro de España importada mediante Cat2Osm2 y JOSM.

¿Qué son los errores de topología en cartografía?

En cartografía se entiende como topología a las relaciones espaciales entre los diferente elementos (puntos, líneas y polígonos) que forman el mapa: si están cerca, si se tocan, si se superponen, etc. Estas relaciones, que para el ser humano pueden parecer obvias a simple vista, no lo son tanto para el software informático, que las debe establecer mediante un lenguaje y unas reglas de geometría matemática.

Los errores topologicos son aquellos que no cumplen con estas reglas: por ejemplo, dos líneas que representan carreteras que al cruzarse al mismo nivel no tienen un nodo en común en la intersección (overshoots), o dos polígonos que representan láminas de agua que se solapan (slivers).

Nodos que no interseccionan con polígonos vecinos

¿Por qué se dan errores topológicos y por qué debemos corregirlos?

La cartografía del Catastro a menudo carece de consistencia topológica. Durante los procesos de digitalización pueden darse errores involuntarios muy comunes (nodos colgantes, bucles, superposiciones, etc.). Estos errores son habituales en cualquier fuente cartográfica y dependiendo del uso que se vaya a realizar (enrutamiento, medición de superficies, etc.) a veces es necesario corregirlos. Si bien OSM no requiere que los datos estén validados, es muy recomendable realizar un proceso de limpieza topológica que mejore la precisión del mapa.

La topología es necesaria para llevar a cabo determinados análisis, tales como el cálculo de rutas óptimas en aplicaciones de enrutamiento giro a giro. Cuanta mayor consistencia topológica tiene una cartografía, mayor precisión y calidad posee y por tanto mayores serán sus usos.

Cómo detectar y limpiar estos errores

En los Sistemas de Información Geográfica existen herramientas para crear reglas topológicas que fijan las restricciones espaciales entre elementos de un mapa: limitaciones como que polígonos con diferentes tipos de usos del suelo no se superpongan, que no existan carreteras sin conectar a otras, que no haya calles superpuestas, que no puede haber comercios sobre láminas de agua, etc. Estas reglas pueden llegar a ser tan complejas y estrictas como se deseen.

Esto en JOSM no existe -lo más parecido son las reglas de validación- ya que maneja los objetos geométricos de manera individual y de forma aislada, por lo que deberemos detectar y corregir los errores nosotros mismos. No obstante JOSM dispone de herramientas para realizar, en mayor o menor medida, una validación y corrección topológica de los elementos del mapa y hacernos la vida más fácil:

  • En JOSM abre la ventana de preferencias desde el menú Editar --> Preferencias... (o pulsa F12).
Acceso directo al cuadro de diálogo Preferencias desde la barra de herramientas de JOSM.
  • En la pestaña pulsa sobre el icono de configuración de los complementos disponibles Complementos icon.png e instala los siguientes.

FixeAdresses.png

Utilsplugin2.png

HouseNumberTaggingTool.png

Tras añadir los complementos quizás necesites reiniciar JOSM.

Limpieza y normalización de los datos

A continuación abriremos en JOSM un archivo OSM de Catastro procesado previamente con Cat2OSM2.

La limpieza de cartografía puede llegar a ser un trabajo lento y tedioso si no organizamos un flujo de trabajo lo suficientemente ágil. Por ello es preferible realizar las correcciones en el mismo orden que a continuación indicamos, para no tener que repetir pasos. Si no estás acostumbrado a los atajos de teclado de JOSM para realizar cada proceso lo más más cómodo y rápido posible te recomendamos que hagas accesos directos a las herramientas en el orden que las vas a utilizar frecuentemente, con el fin de tener a mano y de manera ordenada los iconos que resuelven cada paso.

1. Buscar...
2. Unir áreas superpuestas
3. Seleccionar todo
4. Seleccionar nodos de la vía
5. Unir nodo a la vía
6. Direcciones

1. Corregir los errores topológicos

Con esta operación evitaremos los pequeños espacios entre polígonos de edificios, así como solapamientos.

  • Selecciona todos los elementos de la capa: Selección --> Seleccionar todo (Ctrl+A).
  • Selecciona solo los nodos mediante: Selección --> Seleccionar nodos de la vía (Ctrl+Mayús+N)
  • Realiza un zoom menos de tal manera que observes que la separación entre vías sea de 10 píxeles de distancia o menos, ya que esta es la tolerancia para indicar que vías queremos que se unan y cuales no. Por lo tanto, tenemos que acercarnos hasta que dichos nodos se vean bastante cerca de las vías, pero no tanto como para que se unan a otras a las que no queremos que se junten.
  • Ve al menú Herramientas --> Mover nodo sobre la vía (N). Las líneas se ajustarán, intersectándose y evitando nodos colgates (overshoots, undershoots) y polígonos astilla (slivers). Si no nos gusta el resultado, deshacemos y esta vez probamos con otro zoom, etc.

Si aún así hemos detectado que aún existen algún gap entre polígonos vecinos cuyos bordes siguen sin coincidir (1), repetiremos la operación o lo corregiremos manualmente añadiendo un nodo en uno de los lados próximo al nodo erróneo, tal y como muestra la imagen (2), y seleccionando ambos nodos mediante Herramientas --> Unir nodos (o tecla M). Ahora solo existirá un único nodo compartido (3).

Procedimiento para corregir errores topológicos.

2. Unir polígonos con los mismos atributos

A menudo Catastro recoge varios polígonos vecinos de un mismo edificio o vivienda con iguales etiquetas. Si estos polígonos tienen el mismo número de plantas puede ser conveniente fusionarlos para simplificar la geometría.

Tres polígonos con datos iguales.

Para ayudarnos podemos realizar una búsqueda topológica en JOSM con la siguiente cadena:

"building:levels"=2 inside "building:levels"=2

Consulta topológica a través de JOSM.

Esta selecciona polígonos adyacentes de un mismo edificio con el mismo número de plantas (en este ejemplo dos pisos).

Una vez seleccionado ve al menú Herramientas --> Unir áreas superpuestas (Mayús+J) para fusionarlos.

Resultado de la unión de tres polígonos con valores de etiquetas similares.

La experiencia con la importación de datos de Catastro hace recomendable simplificar al máximo posible las diferentes parte o componentes de un edificio, por lo que trata de unir al cuerpo principal del edificio áreas como salientes, balcones, terrazas, etc que aparecen en la cartografía de Catastro y asigna al polígono resultante el número mayor de planta que tiene el edificio. Estas partes dificultan a la larga el mantenimiento y tratamiento de esos polígonos asociados en OpenStreetMap. No obstante, también existe una etiqueta llamada Key:building:part que permite indicar un área como parte de un edificio a través de una relación.

3. Eliminar pseudonodos

Este paso no es imprescindible realizarlo ya que la existencia de pseudonodos no afecta a la geometría de las figuras. Pero son elementos reiterativos que complican esta y que son recomendables eliminar. Los pseudonodos son aquellos nodos que no modifican la geometría del elemento y que topológicamente carecen de sentido.

Diferencia entre nodos y pseudonodos.

Si lo consideras necesario, revisa la capa buscando y eliminando (tecla Supr) pseudonodos.

Localización de un pseudonodo en los datos catastrales.

4. Polígonos sin número de plantas

En ocasiones la cartografía de Catastro recoge polígonos sin número de plantas que no corresponden a edificios en altura, sino que representan terrazas a ras de suelo, cubiertas de garajes subterráneos, etc. Estos polígonos hay que eliminarlos o redefinirlos a otros usos.

Enriqueciendo la cartografía

5. Modelado de tejados basado en reglas

Cat2Osm2 permite por defecto exportar la cartografía de Catastro con etiquetas en las construcciones que recojen detalles básicos sobre su altura en función del número de plantas. Esto facilita la creación de modelos urbanos 3D en un nivel de abstracción denominado LoD1. Así, en un "Nivel de Detalle" 1 como el que manejamos al importar la cartografía catastral, los edificios son volúmenes representados por prismas, sin indicar el tipo de estructura que tiene el tejado (siempre serán cubiertas aterrazadas).

Al limpiar y normalizar la cartografía de Catastro nos habremos dado cuenta que los tejados se representan siempre por polígonos. Esto hace que muchas veces, para cubiertas que no son planas o relativamente complejas como por ejemplo tejados a varias aguas, se representen de manera enrevesada mediante numerosos polígonos difíciles de comprender y cuya representación no acaba de encajar con la realidad.

Observa a la derecha un edificio de cuatro pisos más cubierta con el tejado caracterizado mediante etiquetas para modelar contornos y partes de edificios en 3D (LoD 2). A la izquierda el mismo tipo de edificio sin ellas (LoD 1). En este último, el tejado se representa como una planta más, sin distinguir el tipo de cubierta. Fuente: F4map.

Para simplificar estos casos OpenStreeMap posee un método de etiquetado 3D que se asemeja conceptualmente al modelo procedimental de edición basada en reglas CGA (Color Graphics Adaptor) utilizadas en software de construcción de ambientes urbanos como ESRI CityEngine o Bentley 3D City GIS. De manera resumida, estas etiquetas determinan las características que debe tener un objeto (tipo de techo, fachadas, materiales, colores, número de plantas, etc.) y la transformación que debe sufrir para su correcta visualización en un software que entienda este "dialecto". En el caso concreto de los tejados existe definida toda una serie de gramática de formas que son muy útiles para llevar a cabo una edición mucho más rápida, obviando las confusas formas con que se intentan representar en la cartografía de Catastro.

Cubierta aterrazada o plana a una vertiente o agua a dos aguas o de gablete de peto quebrantado o de semicopete a cuatro aguas o de copete en pabellón a cuatro aguas o piramidal abuhardillada quebrada o a la mansarda domo acebollada abovedada o de cañón saltbox fila de gabletes dientes de sierra fila redondeada ondulada trapezoidal
Imagen Roof0 0.jpg Roof1 0.jpg Roof2 0.jpg Roof2 3.jpg Roof2 4.jpg Roof2 5.jpg Roof4 0.jpg Roof4 2.jpg Roof5 6.jpg Roof8.jpg Roof5 0.jpg Roof3 1.jpg Roof7 3 5.JPG Roof7 1 4.jpg 7 4 5.jpg 752.jpg Roof7 2 2.JPG
roof:shape flat skillion gabled half-hipped hipped pyramidal gambrel mansard dome onion round saltbox gabled_row sawtooth round_row wave trapeze
  • Para ello, lo primero que debemos hacer es añadir a JOSM las colecciones de etiquetas de predefinidos que nos permitirá describir rápidamente el tipo de tejado de un edificio. En Preferencias -> Ajustes del mapa -> Pestaña "Etiquetas de Predefinidos" seleccionamos "3D Simple Buildings" y "Building Preset" y reiniciamos JOSM.
  • Seleccionamos el polígono que define el contorno del tejado (es probable que tengamos que unir polígonos como vimos en el apartado anterior) y nos fijamos en su tipología desde la ortofoto que proporciona BIng o PNOA (el número de faldones o aguas).
Bloque de edificio al que se le ha aplicado un etiquetado 3D para el tejado (observa que el número de plantas no incluye el tejado). Estas reglas permiten crear modelos paramétricos complejos de manera sencilla. La persona que edita la cartografía puede rediseñar o añadir nuevas etiquetas para completar el detalle del modelo urbano de los edificios tanto como desee.
  • Finalmente desde el menú Predefinidos -> 3D -> Roof shapes indicamos el tipo de tejado y la orientación (a lo largo o perpendicular a la fachada principal).
Acceso a las etiquetas predefinidas referidas a la tipología de tejados.

Ten en cuenta que el número de plantas recogidas con la etiqueta building:levels=* no debe incluir el tejado y sí la planta baja. Si un tejado tiene varias plantas agateradas existe otra etiqueta para indicarlo que no hemos mencionado: roof:levels=*)

Ejemplo esquemático de cómo etiquetar plantas y alturas de un edificio.

Estas reglas que hemos señalado describen la trasformación de tejados simples. Existen otras muchas etiquetas para definir de manera más precisa tejados complejos (con limahoyas, gateras, lucernarios, etc.) pero esto ya se escapa de este tutorial.

Modelo complejo de edificio construido a partir de etiquetas con atributos básicos 3D, exportado con OSM2World y visualizado en el CAD paramétrico FreeCAD.

6. Añadir números de portal

Los número de portal o de policía, así como la denominación de las vías, son datos indispensable para que se pueda realizar un enrutamiento preciso, por ejemplo en los softwares de navegación. Es por ello que resulta muy recomendable añadir esta información a los edificios si queremos que nuestro trabajo tenga un gran valor.

  • Añade el servicio WMS de Catastro en Editar --> Preferencias y pulsa en la pestaña WMS.
Añadir el servicio WMS de Catastro a JOSM.
  • Carga en JOSM la imagen del servicio WMS de Catastro
  • Selecciona el polígono al que deseas añadir el número de policía. Si un mismo edificio está formado por varios polígonos, selecciona el mayor de ellos o el más representativo cercano a la entrada.
  • Desde el menú Predefinidos --> Anotación --> direcciones añade al polígono de cada edificio el número de policía que se ve en la imagen de Catastro (número de color azúl junto a las parcelas). Recuerda que en algunas localidades los números de policía recogidos en Catastro son antiguos por lo que si tienes la posibilidad de revisar algunos in situ o utilizando de forma puntual servicios como Google Street View para asegurarte de ello, mejor.

Finalmente, completa los datos añadiendo el nombre de calle, localidad y su código postal. Es importante que el nombre de la calle coincida con el de la vía al que está asociado la dirección del edificio.

Añadiendo las etiquetas con el número de portal.

El complemento FixedAddresses que has instalado antes en tu JOSM permite corregir y estimar de manera rápida direcciones de edificio que no están correctas o no se han completado: por ejemplo, calles con nombres similares pero no iguales (Calle de Arriba --> Calle Arriba).

OSM Inspector permite localizar errores en la codificación de direcciones. En la imagen se aprecia cada edificio relacionado con el eje de vía correspondiente según su dirección postal. Los puntos rojos señalan aquellos con direcciones de calles que no coinciden con el nombre de la vía.

6. Subir los datos a OSM

Por ultimo, subimos al servidor de OSM los datos corregidos de Catastro con las cuentas de usuarios permitidos para importar a OSM los datos del catastro español, especificando el origen de los datos (Catastro) e indicando un breve comentario sobre los datos trabajados (Ej: Spanish Cadastre: Santander). Si no dispones de una cuenta puedes ponerte en contacto con el usuario que la gestiona para que él te suba los datos que has creados. Puedes indicarle que en la casilla Comentario de los datos a subir incluya también tu nombre de usuario para que se reconozca tú trabajo.