Ciencia en 3D gracias a las capas vóxel

Las capas vóxel son representaciones volumétricas en 3D de datos multidimensionales, que nos permiten visualizar distintos fenómenos de estudio como contaminación atmosférica, sustratos geológicos o características físicas del océano.

De forma sencilla puedes pensar en una capa vóxel como en un conjunto de millones de pequeños cubos, o vóxeles, que almacenan los valores de la variable estudiada (ej: temperatura, categoría de suelo, concentración de CO), junto con atributos de ubicación (latitud, longitud, elevación) e incluso de tiempo (fecha de la observación).

En ArcGIS Pro puedes generar capas de tipo vóxel a partir de archivos netCDF, el cual es un formato adoptado como estándar por la comunidad científica para la representación de datos multidimensionales. Los datos multidimensionales permiten almacenar, en un único archivo, valores correspondientes a múltiples variables, ubicaciones y fechas, siendo muy utilizados en el estudio de fenómenos atmostéricos, oceanográficos y geológicos. Muchos organismos científicos y proyectos de investigación ofrecen sus datos en netCDF, como por ejemplo el Servicio de Monitorización Atmostéfica (CAMS) o el Servicio de Monitorización Marina (CMEMS), ambos del programa Copernicus.

Además de incoporar archivos netCDF que provengan de distintas fuentes, en ArcGIS Pro puedes crear archivos netCDF a partir de capas estadísticas (por ejemplo la salida de un análisis de kriging bayesiano en 3D) o utilizando cubos de espacio-tiempo con datos agregados.

ArcGIS Pro te proporciona distintas herramientas para generar y trabajar con capas de tipo vóxel. A través del visor de escenas locales en 3D puedes representar tus capas vóxel junto con mapas base y otros datos operacionales que utilices en tu proyecto. En cuanto a la simbología cuentas con opciones para filtrar y transparentar datos de forma que destaquen aquellos rangos de valores de interés para tu estudio. Además, mediante el uso de cortes, secciones e isosuperficies serás capaz de revelar lo que ocurre en el interior de tus datos volumétricos. No olvides que gran parte de tus datos cuentan con la variable tiempo: podrás sacar partido de ella a través de selecciones temporales o mediante la creación de animaciones en 3D.

Otra herramienta fundamental cuando se trabaja en ciencia de datos, y a la que seguramente quieras recurrir en tu trabajo con capas vóxel, son los ArcGIS Notebooks, una implementación en ArcGIS de la aplicación open-source Jupyter Notebook, que te permitirá trabajar con distinas librerías de Python especializadas en el tratamiento de datos multidimensionales como xarray o netCDF4.

En definitiva la utilización de 3D en ciencia es una poderosa herramienta que pasa por la explotación de capas vóxel. Si quieres más información, te animo a que accedas a la demo «Capas Vóxel: representaciones volumétricas en 3D» que tenemos disponible en nuestro GeoExperience Center donde te muestro algunos ejemplos en acción.

Autor: Ignacio Vázquez, GIS Analyst & Team Leader. Presales Department. Esri España.