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Definiciones y conceptos(1)
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    Definiciones y conceptos(1) Definiciones y conceptos(1) Document Transcript

    • SISTEMA DE INFORMACION GEOGRAFICA – CONCEPTOS Y DEFINICIONESCon el objetivo de documentar los conceptos básicos del tema que nos ocupa ypara brindar a todo aquel que tenga acceso a este informe a un capitulo teóricosobre los Sistemas de Información Geográfica, seguidamente se brindan losconceptos, definiciones y otros sobre las aplicaciones que se estarándesarrollando para el SIG-RECOPE.2.1 DEFINICIONSistema de computación capaz de ensamblar, almacenar, manipular, ydesplegar información geográficamente referenciada, ej. Datos identificadosacorde con sus localizaciones. También se incluye en el SIG el personaloperativo y los datos que se incluyen en el sistema.Un SIG está compuesto por subsistemas para: - El procesamiento de imágenes: conversión de imágenes satélitales a datos de mapa que pueden ser fácilmente interpretados. - El análisis estadístico: análisis estadístico de datos espaciales. - El manejo de base de datos: programas de cómputo utilizados para la entrada, manejo y análisis de datos espaciales y de atributos. - El despliegue cartográfico: formas diferentes de visualizar la información (pantalla, impresión en papel, etc.) - El análisis geográfico: análisis de los datos basado en su localización. - El apoyo en la toma de decisiones: ayuda en los procesos de toma de decisiones para la ubicación de recursos. - La digitalización de mapas: conversión de mapas en formatos analógicos (papel) a formato digital. -2.2 GENERALIDADESLos sistemas de información geográfica (SIG) conllevan la recolección, el desarrollo demodelos, el análisis y la integración de datos espaciales (localizabas) y no espaciales(atributos) de datos requeridos para aplicaciones geográficas.Ejemplos de datos espaciales son mapas digitales, fronteras o límites administrativos yredes de caminos. Datos no espaciales incluyen datos de censos, elevaciones deterrenos y características del suelo.Un SIG se compone por lo menos de un equipo de cómputo y los programas para laentrada, consulta, transformación, medición, combinación, selección y despliegue dedatos espaciales que han sido digitalizados y registrados en un sistema común decoordenadas. Con el fin de realizar estas funciones los datos incluidos en un SIG debenincluir información espacial explícita de localización de cada entidad así como de susatributos.
    • 2.3 CAPACIDADES MINIMAS• Entrada, edición y administración de datos• Almacenamiento y recuperación de datos• Realización de consultas (queries) basadas en los atributos de una entidad, su localización o una combinación de ambos.• Generación nuevas bases de datos basadas en esas consultas• Producción de reportes tabulares, gráficos y archivos digitales de salida.• Conversión, ya sea de escalas o proyecciones con el fin de poder lograr un mapa "común"• Modelaje, eso es la simplificación de los datos o su entorno para poder entender y predecir su funcionamiento y relaciones entre los componentes.Varias de estas capacidades son comunes a otros tipos de programas y sistemas decómputo, es laCAPACIDAD DE PROVEER RESPUESTAS A CONSULTAS DE TIPOGEOGRÁFICO LO QUE REALMENTE DISTINGUE A UN SIG.Un SIG difiere de un mapa en varias formas: El mapa es una representación análoga de la superficie terrestre, el SIG almacena archivos espaciales en forma numérica. En el mapa muchos de los atributos del terreno son desplegados y almacenados simultáneamente mientras que un SIG guarda esas características separadas. Un mapa es estático y difícil de actualizar, en un SIG cada capa de datos puede ser fácilmente revisada. Un mapa es un producto final en sí mismo mientras que el producto final de un análisis en un SIG puede ser un mapa o datos. Los mapas son algunos de los insumos y productos de un SIG éste puede engrandecer considerablemente la versatilidad de datos "mapeados" con abundante técnicas de análisis y manipulación de datos.2.4 TIPOS DE SIGHay dos tipos básicos de SIG diferenciados por la manera en que cada una almacena ymaneja los datos. Estos dos modelos son denominados Raster y vectorial.2.4.1 MODELOS RASTEREn estos sistemas los datos se presentan como una matriz de celdas de área igual. Elelemento menor indivisible es la celda (pixel en el caso de imágenes). Cada celda tienedefinidas sus propiedades individuales pero su forma se mantiene generalmentecuadrada. A niveles gruesos de resolución los polígonos parecen formados por bloquesy las líneas o curvas se ven como escaleras. A niveles más finos de resolución un
    • Raster se parece bastante a un mapa pero los requerimientos de almacenamiento dedatos se incrementan exponencialmente. Cada celda en un modelo Raster tiene unúnico valor asignado. Este valor puede ser un atributo individual o ser un enlace aatributos diversos por medio de una base de datos relacionar.2.4.2 MODELOS VECTORIALESEn este caso los elementos se componen de puntos, líneas y polígonos. Al inicio decada elemento se encuentra un nodo, que es un punto localizado en coordenadas XY, laslíneas son definidas por dos nodos y las curvas por dos nodos y un vértice (punto) deinflexión. Los elementos pueden tener propiedades individuales contenidas en símismos o por medio de una base de datos relacional. Este sistema es más eficiente parael almacenamiento de datos. También su uso en cartografía es preferible ya que semantiene la figura real del elemento.Cada sistema tiene sus ventajas y desventajas el uso de uno u otro cada día es menosrelevante ya que la mayoría de los programas tienen convertidores muy eficientes entraambos sistemas. Hay tres factores que podrían determinar la estructura inicial: i) quetan discreta es la entidad representada, ii) aplicación requerida, iii) origen de los datos.Por lo general un sistema vectorial es preferible si los objetos representados son dediscretos y deben de ser representados precisamente o si el análisis requerido involucramediciones o análisis de elementos lineales. Un modelo Raster es mejor cuando loselementos no están claramente definidos, tienen continuidad de datos o el uso esperadoinvolucro análisis espacial; o cuando los datos ya están en forma Raster como en el casode las imágenes.2.5 SISTEMAS RELACIONADOSUn SIG tiene una estrecha relación y muchas veces conexión con otros programas queaunque fueron creados y se usan para otros propósitos pero comparten muchasfunciones comunes con un SIG.Algunos de estos programas o sistemas son los siguientes:• Sistemas de manejo de bases de datos (database management system, DBMS) estos con programas que permiten la organización y la consulta de datos. Un SIG tiene varias funciones de DBMS pero un DBMS carece de capacidades de consulta y despliegue espacial presente en el SIG. Estos en ciertos casos tienen sistemas internos mientras que otros se pueden ligar a DBMS existentes en el mercado. Este último caso tiene la enorme ventaja de permitir la manipulación de datos fuera del SIG.• Paquetes de análisis estadísticos, (consideramos como los que nos permiten integrar gran cantidad de variables a estudio y nos da resultados de muestra y valores estadísticos basados en un media de ponderación) la mayoría de los SIG´s sólo pueden realizar operaciones estadísticas muy rudimentarias. Dada la importancia de este tipo de análisis es muy conveniente que el paquete de estadísticas y el SIG
    • compartan el acceso a un DBMS externo que permita el procesamiento y análisis de los datos.• Los paquetes de diseño por computadora (computer aided design, CAD) manejan puntos, líneas y polígonos con un marco espacial de referencia. A diferencia de un SIG, por lo general es difícil enlazar atributos de una base de datos a elementos o asignar simbología automáticamente de acuerdo a un criterio definido por el usuario. inicialmente fueron creados para el diseño y dibujo técnico de objetos sin embargo han sido utilizados extensamente para aplicaciones geográficas.• Sistemas de proceso de imágenes, consisten en equipos y programas para analizar imágenes digitales. Imágenes satelitales son adquiridas como una matriz de pixeles cada uno de los cuales contienen datos espectrales de una celda de una imagen de matriz. Inicialmente estos sistemas fueron diseñados para el análisis de combinaciones de espectros con el fin de producir mapas con características del terreno. Esta tecnología ha evolucionado considerablemente tanto en su precisión como en las aplicaciones. Hoy es usada en diagnósticos por medio de imágenes de resonancia magnética y tomografía axial computarizada.
    • Las primeras imágenes disponibles para usos no militares tenían un tamaño depixel de 79x79 metros, para fines de 1998 se espera una resolución de 8Ox8Ocm disponible para Costa Rica comercialmente.• Entre los sistemas relacionados es necesario incluir los GPS (Sistemas de Posicionamiento Global) que a pesar de no ser parte de un GIS desde su introducción se han vuelto una herramienta de alto valor en estas aplicaciones. Este sistema consiste en 24 satélites lanzados por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos de Norteamérica en una órbita tal que desde cualquier punto de la Tierra siempre es posible "ver" cuatro de ellos. Estos satélites constantemente transmiten un código de identificación. Por medio de triangulación es posible calcular la posición del receptor en la tierra Con el equipo y tiempo la exactitud es de unos cuantos centímetros por lo que este sistema ha llegado a substituir muchos de los procedimientos topográficos requeridos en el pasado.2.6 INFORMACION GEOGRAFICAMENTE REFERENCIADATodos los elementos geográficos (ríos, carreteras, edificios, oleoductos, líneas de costa,montañas, etc.) poseen como característica comunes su posición en el terreno, es decir,todos ellos están referidos a sistemas de coordenadas que describen su posición en elespacio. Cuando el sistema de coordenadas es el mismo para todos los elementosgeográficos, estos pueden ser muy fácilmente manipulados en mapas (impresiones enpapel), o en sistemas de cómputo, cuando esta información se traslada a formato digital.Todos los elementos geográficos poseen por lo tanto dos tipos de información asociada: a. La referente a su ubicación (coordenadas X,Y y elevación) conocidos como datos espaciales, y b. La referente a sus características ( ej. Nombre, longitud, área, etc.) conocidos como datos de atributos no gráficos.Ejemplo: pozo petrolero DATOS ESPACIALES DATOS DE ATRIBUTOS Coordenada X = 504644 Empresa = PEMEX Coordenada Y = 210685 Capacidad neta = Elevación = 50 m Capacidad bruta = Altura =2.7 EVOLUCIÓNLos SlG´s ha seguido la rápida evolución de los sistemas de cómputo, tanto enarquitecturas como en sistemas y programas. En casi todas las plataformas se hadesarrollado un SIG que ha seguido la misma evolución de la plataforma. Hoy en día sepuede afirmar que aquellos SlG´s que fueron desarrollados sobre UNIX y Windows NTse perfilan como las alternativas más viables en el futuro ya que los otros sistemas
    • tienden a migrar a estas plataformas. Windows hoy en día tiene un creciente número deusuarios, UNIX en todas sus versiones, tiene una gran base instalada.Los SiG´s han evolucionado en paralelo con las distintas plataformas de sistemas que sehan presentado en el tiempo. En casi todas las plataformas se desarrolló algún tipo deaplicación que se podría catalogar como una herramienta de SIG por lo menos. Eldestino de SIG casi siempre siguió el de la plataforma en que fue desarrollado otransferido, actualmente hay básicamente dos ambientes de trabajo, UNIX y Windows,y la gran mayoría de los paquetes modernos corren en uno de estas plataformas. Laúnica excepción se da con los SIG´s militares que todavía se mantienen en una especiede mundo aparte.Un SIG esta formado por tres Componentes:• INTERFACE: Relación Usuario-Programa• PROCESOS: Tareas de ejecución con herramientas computacionales• DATOS: Son la materia prima para la información y se definen como grupos de símbolos no aleatorios que presentan cantidades, acciones, objetos, etc.2.8 ALCANCESCapacidad de manipular, analizar y desplegar diferentes tipos de informacióngeográficamente referenciada cuyos resultados son utilizados en los procesosde toma de decisiones. Fácilmente puede realizar una combinación dediferentes tipos de variables para construir y analizar otras nuevas (ej.Geología + topografía + precipitación = susceptibilidad al deslizamiento).
    • 2.9 APLICACIONESA continuación se presentan algunas de las principales aplicaciones en las que un SIGpodría favorecer la eficiencia y productividad en la empresa y en otras instituciones quelo apliquen. - Simulación de efectos ambientales: la gran versatilidad para manejar gran cantidad de variables le da amplias cualidades para la simulación de procesos. De esta manera por ejemplo, se podría determinar la pluma de contaminación en el subsuelo de una refinería, o estimar el área de influencia de un derrame en el mar, conociendo datos sobre corrientes marinas, dirección preferencial de los vientos, salinidad, temperatura, etc. - Planificación de la respuesta para emergencias: capacidad para combinar todo lo referente a infraestructura, red vial, servicios (Cruz Roja, Bomberos, GAR, etc.), recursos y otros muchos elementos más utilizados en los procesos de toma de decisiones para la planificación y atención de las emergencias. - Selección de rutas óptimas: mediante el análisis de diferentes tipos de variables, las cuales pueden ser clasificadas como restricciones o factores, el sistema puede determinar cual podría ser la ruta de menor costo para una obra determinada (ej. líneas de transmisión eléctrica, oleoductos, acueductos, etc.). - Control de existencias y del proceso de trasiego: capacidad de ligar la información de los elementos incluidos en el SIG con bases de datos externas, en donde se contemplan los datos referentes a los inventarios actualizados de las existencias en los sitios de almacenamiento, así como de los procesos de trasiego en el oleoducto. - Control de mantenimiento: la agilidad de un SIG para el manejo de base de datos espaciales y de atributos, permite la retroalimentación constante sobre el estado del mantenimiento en cualquier elemento de la infraestructura, como es el caso de un oleoducto, la cual puede ser accesada directamente desde el mapa digital. Adicionalmente, algunos SIG pueden ligar fotografías a los elementos incorporados tales como fotos de válvulas, tanques, áreas de proceso, oleoducto, pasos especiales, etc. - Control de servidumbres de paso: mediante la utilización de un SIG se puede manipular toda la información referente a las servidumbres, desde el plano catastral de la propiedad, hasta la base de datos de atributos (nombre del propietario, longitud de la servidumbre, referencias del registro, estado actual, etc.) para cada una de las servidumbres. - Estudios de impactos ambientales: en estos estudios se requiere realizar muchos tipos de superposiciones o traslapes de información correspondientes a diferentes mapas temáticos (ej. uso del suelo, zonas protegidas, topografía, geología, hidrología, etc.), que por lo general se
    • encuentran a diferentes escalas. Mediante la herramienta del SIG, toda esta información se incorpora en forma digital y con el mismo sistema de coordenadas, lo cual permite realizar todos esos tipos de traslapes de manera muy sencilla y en poco tiempo, con la ventaja adicional de que todos los nuevos mapas resultados de este proceso, son generados automáticamente. En los sistemas convencionales esto significaría la utilización de más horas dibujante para obtener el mapa final.- Apoyo en las etapas de diseño y construcción de nuevas obras: El SIG tiene la capacidad de manejar gran cantidad de variables que son consideradas a la hora de tomar las decisiones en los procesos de diseño y construcción de nuevas obras. Estas variables pueden incluir tanto lo relacionado con el entorno (topografía, tipo de suelo, hidrología, infraestructura adyacente, zonas protegidas, red vial, etc.), así como las características propias de la obra, incluyendo la incorporación de los planos constructivos ya existentes dibujados en otros sistemas como AutoCad o Microstation.