Datos Geoespaciales

El problema con coordenadas en columnas normales

Una app de delivery guarda la ubicación de sus restaurantes.

La tabla "obvia"

CREATE TABLE restaurantes (
    id      INT PRIMARY KEY,
    nombre  VARCHAR(200),
    lat     DECIMAL(9, 6),
    lng     DECIMAL(9, 6)
);
        

Funciona para almacenar. Pero las preguntas reales no son de almacenamiento.

Las preguntas reales

• ¿Cuáles restaurantes están a menos de 3 km del usuario?
• ¿Qué repartidores están dentro de la zona de cobertura?
• ¿Cuál es la ruta más corta entre dos puntos?
• ¿Este punto está dentro de este polígono (zona de despacho)?

Con columnas lat y lng separadas, cada consulta requiere cálculos trigonométricos complejos.

El cálculo sin extensión geoespacial

-- Distancia aproximada entre dos puntos (fórmula de Haversine)
SELECT nombre,
    6371 * 2 * ASIN(SQRT(
        POWER(SIN(RADIANS(lat - -14.6435) / 2), 2) +
        COS(RADIANS(-14.6435)) * COS(RADIANS(lat)) *
        POWER(SIN(RADIANS(lng - -90.5133) / 2), 2)
    )) AS distancia_km
FROM restaurantes
ORDER BY distancia_km
LIMIT 5;
        

Bases de datos geoespaciales

El motor relacional extendido con capacidades espaciales.

Tres extensiones clave

Todo integrado en SQL estándar.

El estándar OGC / ISO

La industria usa el estándar Simple Features del Open Geospatial Consortium (OGC).

• Define tipos de geometría y funciones con prefijo ST_ (Spatial Type).
• PostgreSQL/PostGIS y MySQL implementan este estándar.
• ST_Distance, ST_Contains, ST_Intersects — funcionan igual en ambos motores.

Tipos de geometría

Los tipos siguen el estándar WKT (Well-Known Text) para representarse.

POLYGON — Polígono

Una región cerrada. El primer y último punto deben ser iguales para cerrar el anillo.

POLYGON((
  -90.50 14.64,
  -90.52 14.64,
  -90.52 14.66,
  -90.50 14.66,
  -90.50 14.64   -- igual al primero
))
        

Casos de uso: zona de cobertura de un restaurante, departamento, delimitación de un barrio.

Tipos compuestos

SRID: Sistema de referencia de coordenadas

Cada geometría lleva asociado un SRID (Spatial Reference ID).

-- Punto en Guatemala City con SRID 4326
ST_SetSRID(ST_MakePoint(-90.5133, 14.6435), 4326)
        

Mezclar geometrías de distintos SRID produce resultados incorrectos.

Tablas con columnas geoespaciales

CREATE TABLE con geometría

CREATE TABLE restaurantes (
    id       SERIAL PRIMARY KEY,
    nombre   VARCHAR(200) NOT NULL,
    telefono VARCHAR(20),
    ubicacion GEOMETRY(POINT, 4326) NOT NULL
);
                

CREATE TABLE restaurantes (
    id       INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
    nombre   VARCHAR(200) NOT NULL,
    telefono VARCHAR(20),
    ubicacion POINT NOT NULL SRID 4326
) ENGINE=InnoDB;
                

Insertar un punto

INSERT INTO restaurantes (nombre, ubicacion)
VALUES (
    'Restaurante El Portal',
    ST_SetSRID(
        ST_MakePoint(-90.5133, 14.6435),
        4326
    )
);
                

INSERT INTO restaurantes (nombre, ubicacion)
VALUES (
    'Restaurante El Portal',
    ST_GeomFromText(
        'POINT(-90.5133 14.6435)',
        4326
    )
);
                

Leer una geometría como texto

-- WKT: formato texto estándar
SELECT nombre, ST_AsText(ubicacion) AS coordenadas
FROM restaurantes;
-- POINT(-90.5133 14.6435)

-- GeoJSON: compatible con mapas web (Leaflet, Mapbox, Google Maps)
SELECT nombre, ST_AsGeoJSON(ubicacion) AS geojson
FROM restaurantes;
-- {"type":"Point","coordinates":[-90.5133,14.6435]}
        

Funciones de distancia

ST_Distance — distancia entre dos geometrías

SELECT ST_Distance(
    ST_SetSRID(
        ST_MakePoint(-90.5133, 14.6435),
        4326
    ),
    ubicacion
) AS distancia  -- ¡grados, no metros!
FROM restaurantes;
                

SELECT nombre,
    ST_Distance(
        ubicacion::geography,
        ST_SetSRID(
            ST_MakePoint(-90.5133, 14.6435),
            4326
        )::geography
    ) AS distancia_metros
FROM restaurantes
ORDER BY distancia_metros
LIMIT 5;
                

ST_DWithin — buscar dentro de un radio

La función más usada en aplicaciones de geolocalización.

-- Restaurantes a menos de 3 km del usuario
SELECT nombre
FROM restaurantes
WHERE ST_DWithin(
    ubicacion::geography,
    ST_SetSRID(
        ST_MakePoint(-90.5133, 14.6435),
        4326
    )::geography,
    3000  -- metros
);
                

SELECT nombre,
    ST_Distance_Sphere(
        ubicacion,
        ST_GeomFromText(
            'POINT(-90.5133 14.6435)',
            4326
        )
    ) AS distancia_metros
FROM restaurantes
HAVING distancia_metros < 3000
ORDER BY distancia_metros;
                

Columnas numéricas vs columna GEOMETRY

Funciones de relación espacial

ST_Contains — ¿el punto está dentro del polígono?

-- ¿La dirección del cliente está dentro de la zona de cobertura?
SELECT z.nombre AS zona
FROM zonas_cobertura z
WHERE ST_Contains(
    z.area,
    ST_SetSRID(ST_MakePoint(-90.5200, 14.6500), 4326)
);
        

Caso de uso: verificar si una dirección de entrega está dentro del área de despacho de un restaurante.

Tabla de relaciones espaciales

Funciones de geometría

ST_Buffer — zona de influencia

Crea un polígono alrededor de una geometría a una distancia dada.

-- Zona de cobertura de 2 km alrededor de un restaurante (PostGIS)
SELECT ST_Buffer(
    ubicacion::geography,
    2000  -- 2000 metros
)::geometry AS zona_cobertura
FROM restaurantes
WHERE id = 1;
        

Caso de uso: calcular y almacenar el área de cobertura de cada sucursal.

Índices espaciales

Sin índice espacial, cada consulta recorre toda la tabla.

Crear el índice

CREATE INDEX idx_restaurantes_ubicacion
ON restaurantes
USING GIST (ubicacion);
                

-- La columna debe ser NOT NULL
CREATE SPATIAL INDEX idx_restaurantes_ubicacion
ON restaurantes (ubicacion);
                

¿Cómo funciona el índice espacial?

Verificar que el índice se usa

-- PostgreSQL: ver el plan de ejecución
EXPLAIN ANALYZE
SELECT nombre FROM restaurantes
WHERE ST_DWithin(
    ubicacion::geography,
    ST_SetSRID(ST_MakePoint(-90.5133, 14.6435), 4326)::geography,
    3000
);
-- Debe mostrar: Bitmap Index Scan on idx_restaurantes_ubicacion
        

Si el plan muestra Seq Scan en lugar de Index Scan, el índice no existe o las estadísticas están desactualizadas.

Seguimiento de vehículos

Monitoreo de flota en tiempo real.

Esquema

CREATE TABLE vehiculos (
    id        SERIAL PRIMARY KEY,
    placa     VARCHAR(20) NOT NULL,
    conductor VARCHAR(200)
);

CREATE TABLE posiciones (
    id          SERIAL PRIMARY KEY,
    vehiculo_id INT REFERENCES vehiculos(id),
    posicion    GEOMETRY(POINT, 4326) NOT NULL,
    velocidad   DECIMAL(5, 2),
    timestamp   TIMESTAMPTZ DEFAULT NOW()
);

CREATE INDEX idx_pos_ubic   ON posiciones USING GIST (posicion);
CREATE INDEX idx_pos_tiempo ON posiciones (timestamp);
        

¿Qué vehículos están en una zona restringida?

WITH zona AS (
    SELECT ST_GeomFromText(
        'POLYGON((-90.53 14.58, -90.52 14.58, -90.52 14.59, -90.53 14.59, -90.53 14.58))',
        4326
    ) AS area
)
SELECT v.placa, v.conductor, p.timestamp
FROM posiciones p
JOIN vehiculos v ON v.id = p.vehiculo_id
CROSS JOIN zona
WHERE ST_Within(p.posicion, zona.area)
  AND p.timestamp > NOW() - INTERVAL '5 minutes';
        

Distancia recorrida por un vehículo hoy

-- Construir la ruta del vehículo y calcular su longitud total
SELECT v.placa,
    ST_Length(
        ST_MakeLine(p.posicion ORDER BY p.timestamp)::geography
    ) AS metros_recorridos
FROM posiciones p
JOIN vehiculos v ON v.id = p.vehiculo_id
WHERE v.id = 7
  AND p.timestamp::date = CURRENT_DATE
GROUP BY v.id, v.placa;
        

ST_MakeLine une los puntos en orden cronológico y forma la ruta. ST_Length calcula su longitud en metros.

Análisis urbano

Una municipalidad analiza cobertura de servicios.

Colonias sin centro de salud a menos de 1 km

SELECT c.nombre AS colonia, c.zona
FROM colonias c
WHERE NOT EXISTS (
    SELECT 1
    FROM centros_salud cs
    WHERE ST_DWithin(
        cs.ubicacion::geography,
        ST_Centroid(c.perimetro)::geography,
        1000
    )
)
ORDER BY c.zona, c.nombre;
        

ST_Centroid calcula el centro geográfico de cada colonia para representarla como un punto.

Área total de cobertura de los centros de salud

-- Buffer de 1 km alrededor de cada centro
-- ST_Union elimina las superposiciones entre áreas
SELECT ST_Area(
    ST_Union(
        ST_Buffer(ubicacion::geography, 1000)::geometry
    )::geography
) / 1000000 AS km2_cubiertos
FROM centros_salud
WHERE tipo = 'hospital';
        

Geofencing

Disparar una acción cuando un objeto entra o sale de una zona.

Esquema

CREATE TABLE geofences (
    id          SERIAL PRIMARY KEY,
    nombre      VARCHAR(200),
    descripcion TEXT,
    area        GEOMETRY(POLYGON, 4326) NOT NULL
);

CREATE TABLE eventos_geofence (
    id          SERIAL PRIMARY KEY,
    vehiculo_id INT REFERENCES vehiculos(id),
    geofence_id INT REFERENCES geofences(id),
    tipo        VARCHAR(10) CHECK (tipo IN ('entrada', 'salida')),
    timestamp   TIMESTAMPTZ DEFAULT NOW()
);
        

Generar evento de entrada

-- Al recibir una nueva posición, verificar si está en alguna geofence
INSERT INTO eventos_geofence (vehiculo_id, geofence_id, tipo)
SELECT
    7 AS vehiculo_id,
    g.id AS geofence_id,
    'entrada' AS tipo
FROM geofences g
WHERE ST_Contains(
    g.area,
    ST_SetSRID(ST_MakePoint(-90.5200, 14.6500), 4326)
);
        

La lógica vive en la base de datos — el backend solo envía la nueva coordenada y la base registra el evento.