Módulo 2 Parte 1

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Análisis de datos espaciales. Diplomado Básico en Tecnologías de Información Geográfica. Instituto de Investigaciones IFAD - Facultad de Arquitectura y Diseño. Universidad del Zulia. Prof. José Antonio Indriago. Maracaibo Edo. Zulia. Venezuela. Oct. 2011

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Módulo 2 Parte 1

  1. 1. Universidad Del Zulia Facultad de Arquitectura y Diseño Instituto de Investigaciones Diplomado Básico en Tecnologías de Información GeográficaMódulo 2: Análisis de Datos Espaciales José A Indriago A, MSc Arq jindriago@luz.edu.ve , indriago@gmail.com
  2. 2. CONTENIDOMódulo 2: Análisis de Datos Espaciales•Sistemas de Referencias Sistemas•Sistemas de Información Geográfica (SIG)•Desarrollo d aplicaciones GIS D ll de li i•Implementación de un SIG•Modelos cartográficos en SIG•Modelos y Estructuras de Datos espaciales•Estadística espacial: Métodos de Análisis espacial / Modelamiento /Simulación / Geoestadística•Métodos de interpolación
  3. 3. SISTEMAS DE INFORMACIÓN 1Es un sistema hombre-máquina queE i t h b á iprocesa datos a fin de:1. Registrar los detalles originados por g g plas transacciones que ocurren y lasentidades que forman unaorganización y2. Proporcionar información quefacilite la ejecución de actividades,operaciones y funciones en unaorganización. 1 Montilva, Jesús. (1992). Desarrollo de Sistemas de Información. Consejo de Publicaciones, Universidad de los Andes, Mérida, Venezuela
  4. 4. SISTEMAS DE INFORMACIÓNDesde el punto de vista de los sistemas,una organización es un “un conjunto decosas y personas que estáninterrelacionadas de diferentes manerasgeneralmente complejas que forman untodo inidentificable, caracterizado por laexistencia de objetivos comunes”(Fulmer, 1979).Toda organización para lograr susobjetivos, ejecuta un conjunto deactividades o tareas en formainterrelacionada y coordinada. Estastareas deben ser organizadas,planificadas, controladas y dirigidas conla finalidad de lograr l metasl fi lid d d l las t
  5. 5. James Senn clasifica las funciones gerenciales de la siguiente manera:1. Planificación: consiste en establecer metas y desarrollar estrategias, políticas, procedimientos o programas que garanticen la ejecución de las actividades.2. Organización: permite agrupar actividades, establecer estructuras organizacionales y procedimiento que garanticen la ejecución de las actividades. actividades3. Administración de personal: esta función permite seleccionar y entrenar el personal requerido por la organización.4. Control: mide el rendimiento en relación a las metas y objetivos planteados y desarrolla los procedimientos convenientes para realizar el ajuste o correctivo.5. Comunicación: transfiere información sobre metas, objetivos y rendimiento al personal de la organización y a su ambiente ambiente.6. Dirección: esta función abarca los aspectos de relaciones interpersonales en la organización, por lo que el liderazgo, guía y motivación del personal son aspectos fundamentales.7. Coordinación: esta f7 C di ió t función está estrechamente li d a l d l control y ió tá t h t ligada la del t l consiste en coordinar las actividades de la organización mediante una programación adecuada de costos, tiempos y recursos.
  6. 6. Estas funciones gerenciales se basan en la detección y localización de gproblemas y conflictos de la organización, además de la generación y selecciónde alternativas, que permitan corregir tales problemas y evitar que laorganización desvié el rumbo, que le permita alcanzar los objetivos. Esteproceso se denomina toma de decisiones, cuyo fin es seleccionar entre decisionesdiferentes alternativas un curso de acción que permita alcanzar un objetivo,resolver un problema o solucionar un conflicto.La toma de decisiones vas más allá de la simple selección de alternativas eincluye un conjunto de pasos (Davis, 1974):1.Reconocimiento1 Reconocimiento del problema o de la necesidad de decidir decidir.2.Formulación y análisis de alternativas.3.Selección d alternativas.3S l ió de lt ti4.Comunicación e implantación de la decisión (acción).5.Seguimiento de la acción y retroalimentación de resultados originados por ladecisión tomada.
  7. 7. Datos e informaciónLa información constituye el recurso esencialen el proceso de toma de decisiones y en lasolución de problemas en una organización.De esta manera podemos pensar que elsistema de información es un subsistema dela organización encargado de producir lainformación necesaria para la operación ytoma de decisiones de cada unidad de laorganización.Para que el sistema de información puedaproducir información, han de producirse en laorganización hechos o eventos cuyascaracterísticas puedan ser representadassimbólicamente mediante lo quedenominamos datos. Los datos son por lotanto,t t capturados y procesados por el sistema t d d l i tcon el objeto de producir información.
  8. 8. La información (G.V. Davis, (G V Davis1974) se define como “ datosque han sido procesados en unaforma que es significativa paraquien l i los utiliza y que son d ili devalor real y perceptible endecisiones actuales y futuras”.Por lo tanto, los datosconstituyen la materia prima paraproducir información y se definencomo “grupos de símbolos noaleatorios l t i que representan tcantidades, acciones, cosas,etc”.
  9. 9. Funciones de un sistema de Información1.Procesamiento de Transacciones: consiste en capturar o recolectar, clasificar, ordenar, calcular, resumir y almacenar los datos originados por las transacciones que tienen lugar durante la realización de actividades en la organización.2.Definición de2 D fi i ió d archivos: consiste en almacenar l d t capturados por hi i t l los datos t d el procesamiento de transacciones de acuerdo a (1) una estructura u organización de almacenamiento adecuada (base de datos o archivos); ( ) (2) un método que facilite su almacenamiento, actualización y acceso y q , (3) un dispositivo apropiado de almacenamiento (disco, cintas, diskette, etc).3.Mantenimiento3 Mantenimiento de archivos: los archivos o bases de datos del sistema deben mantenerse actualizados. Las operaciones básicas de mantenimiento son la inserción, la modificación y la eliminación de datos en los medios de almacenamiento.
  10. 10. Funciones de un sistema de Información4.Generación de reportes: se encarga de producir la información requerida y transmitirla a los puntos o centros de información que la soliciten. Algunos de los reportes pueden ser: Reportes de Errores, Reportes de Actividad. Reportes Regulares, reportes de Excepción, Reportes no Planeados, Reportes Especiales.5.Procesamiento de Consultas: responder a interrogantes predefinidas, de respuesta corta denominadas consultas interactivas. Son las que facilitan el acceso a los datos , y el procesamiento de información que transforma los datos almacenados en información.6.Mantenimiento de la Integridad de los Datos: los datos mantenidos por el sistema d i f l i t de información d b ió deben ser confiables y veraces por l que fi bl lo una de sus funciones debe garantizar la integridad de tales datos y protegerlos contra accesos indebidos o no autorizados y contra de modificaciones mal intencionadas.
  11. 11. Clasificación de los Sistemas de Información1.Sistemas de Comunicación: transmiten información entre los diferentes subsistemas de una organización. Estos subsistemas pueden ser personas o equipos electrónicos. El objetivo de esta red es impartir conocimientos pensamientos, ideas, percepciones, propiedades, órdenes y datos organizados entre los subsistemas que lo componen.2.Sistemas de Información Informal: red no estructurada de comunicación informal entre personas dentro o en el ambiente de la organización. No tiene objetivo definido, aunque puede ser utilizado como un medio muy eficiente, pero poco confiable, d t fi i t fi bl de transmisión y di l i ió divulgación d ió de información útil a la organización.3.Sistema de Información Organizacional: formado por flujos de g p j información que transmiten mensajes entre diferentes niveles jerárquicos de la organización. Los mensajes trasmitidos están relacionados con los objetivos, metas, normas, estándares, procedimientos, órdenes o directivas para ejecutar tareas de la organización así como resultados organización, resultados, rendimientos, productividad, etc., originados al ejecutar las tareas.
  12. 12. Clasificación de los Sistemas de Información1.Sistemas de Apoyo para la Toma de Decisiones: se caracteriza por procesar datos para realizar automáticamente parte o todo el proceso de toma de decisiones e indicar la acción que se debe tomar para mantener a la organización dentro de condiciones normales de funcionamiento.2.Sistemas de Información Gerencial: proporcionan la información a los gerentes para ejecutar procesos de toma de decisiones y solución de problemas en una organización.3.Sistemas d i f3 Si t de información operativos: recogen, mantienen y procesan l ió ti ti los datos ocasionados por la realización de operaciones básicas en la organización. El objetivo es el de preparar y mantener los registros de datos originados por la operaciones elementales o rutinarias de la g p p organización.4.Sistemas de Procesamientos de Datos: su objetivo exclusivo es transformar datos en información útil y fácil de entender y utilizar Con un fin especifico utilizar. especifico, y utilizada en la realización de las tareas o actividades de los usuarios.
  13. 13. SISTEMAS DE INFORMACION GEOGRÁFICAEl término SIG procede del acrónimode Sistema de InformaciónGeográfica (en inglés GIS,Geographic Information System).Un SIG puede ser definido como unsistema d i t de h d hardware, software y ftprocedimientos diseñados parasoportar la captura, administración,manipulación, análisis, modelado y p , ,graficación de datos u objetosreferenciados espacialmente, pararesolver problemas complejos deplaneación y administración Una administración.definición más sencilla es: Un sistemade computador capaz de mantener yusar datos con localizaciones exactasen una superficie terrestre. 2 2 Carmona, Álvaro; Monsalve, Jhon Jairo (s.f.). Sistemas de Información Geográficos: [disponible en línea] http://www.monografias.com/trabajos/gis/gis.shtml [consulta  2005, abril 26]
  14. 14. QUE ES UN SIG?
  15. 15. QUE ES UN SIG? L Los Si t Sistemas d de I f ió Información Geográfica, son sistemas que combinan una serie de procedimientos sobre una base de datos alfanuméricos (no gráficos) o descriptivas de objetos de mundo real, que son posibles de representar de manera gráfica y que además son susceptibles de algún tipo de medición respecto a su dimensión, tamaño o ubicación relativa la superficie de la tierra. Además del uso de base de dato no gráficas, los SIG poseen una base de datos gráfica con información georeferenciada, georeferenciada o información espacializada, que está relacionada de alguna manera a la base de datos alfanumérica. En este caso la información es considerada geográfica si es mesurable y tiene ubicación.
  16. 16. QUE ES UN SIG?En general un SIG debe tener la capacidad de dar respuesta a las g p psiguientes preguntas:•¿Dónde está el objeto A?•¿Dónde está A con relación a B?•¿Cuantas ocurrencias del tipo A hay en una distancia D de B?•¿Cuál es el valor que toma la función Z en la posición X?•¿Cuál es la dimensión de B (Frecuencia, perímetro, área, volumen)?•¿Cuál es el resultado de la intersección de diferentes tipos deinformación?•¿Cuál es el camino más corto (menor resistencia o menor costo) sobre elterreno desde un punto (X1 Y1) a lo largo de un corredor P hasta un punto (X1,(X2, Y2)?•¿Qué hay en el punto (X, Y)?•¿Qué objetos están próximos a aquellos objetos que tienen unacombinación d características? bi ió de t í ti ?•¿Cuál es el resultado de clasificar los siguientes conjuntos de informaciónespacial?•Utilizando el modelo definido del mundo real, simule el efecto del proceso UtilizandoP en un tiempo T dado un escenario S.
  17. 17. VENTAJAS DE UN SIG Facilidad de Revisión, Representación Gráfica Mantenimiento y Integración de Datos de I t ió d D t d Actualización diversas Fuentes, Resoluciones y escalas Naturaleza Interdisciplinaria Datos centralizados Formato Estándar SIG Análisis Matemático yEstadístico con Salidas Apoyo en la Toma de Gráficas Posibilita el Análisis Decisiones. Espacial
  18. 18. COMPONENTES DE UN SIGEquipos (Hardware)Es donde opera el SIG. Hoy por hoy, programas de SIG se pueden ejecutar enun amplio rango de equipos, desde servidores hasta computadores personalesusados en red o trabajando en modo "desconectado“.Programas (Software)Los programas de SIG proveen las funciones y las herramientas necesarias paraalmacenar, analizar y desplegar la información geográfica. Los principalescomponentes de los programas son:∙HHerramientas para l entrada y manipulación d l i f i t la t d áfi i l ió de la información geográfica. ió∙ Un sistema de manejador de base de datos (DBMS).∙ Herramientas que permitan búsquedas geográficas, análisis y visualización.∙ Interface gráfica para el usuario (GUI) para acceder fácilmente a las g p ( ) pherramientas.
  19. 19. COMPONENTES DE UN SIGDatosProbablemente la parte más importante de un sistema de informacióngeográfico son sus datos. Los datos geográficos y tabulares pueden seradquiridos por quien implementa el sistema de información, así como por d i id i i l t l i t d i f ió íterceros que ya los tienen disponibles. El sistema de información geográficointegra los datos espaciales con otros recursos de datos y puede inclusoutilizar los manejadores de base de datos más comunes para manejar la j p jinformación geográfica.Recurso humanoLa tecnología de los SIG está limitada si no se cuenta con el personal queopera, desarrolla y administra el sistema; Y que establece planes paraaplicarlo en problemas del mundo real.ProcedimientosUn SIG operará acorde con un plan bien diseñado y con unas reglas clarasdel negocio, que son los modelos y las prácticas operativas características decada organización organización.
  20. 20. CUALES SON LAS FUNCIONES DE LOS COMPONENTES DE UN SIG.?
  21. 21. CUALES SON LAS FUNCIONES DEUN SIG.?
  22. 22. COMO FUNCIONA UN SIGUn SIG almacenainformación sobre el mundocomo una colección deniveles temáticos que puedenrelacionarse por geografía.Este concepto simple peroextremadamente potente yversátil ha probado serinvaluable para resolvermuchos problemas, desderastrear vehículos derepartición, hasta registrardetalles de aplicaciones deplanificación, hasta modelarla circulación atmosféricaglobal.
  23. 23. COMO FUNCIONA UN SIG La información geográfica contiene ya sea una referencia geográfica Clientes explícita tal como latitud y longitud o una coordenada de un sistema d d d i t nacional, o una referencia implícita tal Edificios como domicilio, código postal, nombre de área censal, identificador del stand , Calles de un bosque, o nombre de calle. Las referencias implícitas pueden ser derivadas de referencias explícitas utilizando un proceso automatizado llamado "geocodificación." Estas Realidad referencias geográficas permites localizar características (tales como negocios o stand de bosque) y eventos (como un terremoto) en la superficie de la tierra para análisis.
  24. 24. INGRESO DE DATOSAntes de que los datos geográficospuedan utilizarse en un SIG, deben serconvertidos a un formato digitaladecuado. El proceso d convertir d d de tidatos de mapas analógicos en papel aarchivos de computación se denominadigitalización. Tecnologías modernas g gde SIG tienen la capacidad deautomatizar este procesocompletamente para grandesproyectos; proyectos menosimportantes pueden requerir algunadigitalización manual.Hoy en día, muchos tipos de datosgeográficos existen en formatoscompatibles con SIG. Estos datospueden obtenerse de proveedores yser cargados en un SIG.
  25. 25. INGRESO DE DATOSMapas Impresos Datos DigitalesCoordenadas Datos GIS 480585.5, 3769234.6 483194.1, 483194 1 3768432.3 3768432 3 485285.8, 3768391.2 484327.4, 3768565.9 GPS 483874.7, 3769823.0
  26. 26. MANIPULACIONEs probable que los tipos de datosrequeridos para un proyecto particular deSIG necesitarán ser transformados omanipulados de alguna forma parahacerlos compatibles al sistema. Porejemplo, la información geográfica estádisponible en diferentes escalas (archivos (de ejes de calles pueden estardisponibles a una escala de 1:100.000;códigos postales a 1:10.000, y límites deáreas censales a 1:50 000) 1:50.000).Hay muchos otros ejemplos demanipulación de datos que se efectúanrutinariamente en SIG. Estos incluyencambios de proyección, agregación dedatos y generalización (limpiar de datosinnecesarios).innecesarios)
  27. 27. ALMACENAMIENTOSe pueden representar elementos geográficos en formato vector o ráster ráster.VectorEl modelo de datos tipo vector representa elementos geográficos enforma muy similar a como lo hacen los mapas: usando puntos, líneas, yáreas. Un sistema de coordenadas x,y (cartesiano) referencia ubicacionesdel mundo real real.
  28. 28. ALMACENAMIENTORásterEn vez de representar los elementosgeográficos por sus coordenadas x,y,el modelo d d t l d l de datos ráster asigna á t ivalores a las celdas que cubrenubicaciones de coordenadas. Elformato ráster calza bien con elanálisis espacial y también esapropiado para el almacenaje de datoscoleccionados en formato de malla(grid).(grid) La cantidad de detalle queusted puede mostrar para una imagenen particular depende del tamaño delas celdas en la malla. Esto hace elformato ráster inapropiado paraaplicaciones en donde las fronterasdiscretas deben conocerse, talescomo en la administración deparcelas.
  29. 29. ALMACENAMIENTO •Bases de Datos •Textos •Videos •Animaciones •Sonidos
  30. 30. MANEJO/ADMINISTRACIONPara proyectos menores de SIG,puede ser suficiente almacenarinformación geográfica comoarchivos de computación. Se hi d t ió Sllega a un punto, sin embargo,cuando los volúmenes de datosson grandes y el número de gusuarios de los datos seconvierte en más que unospocos, en que es mejor usar unsistema de manejo de bases dedatos (SMBD) para ayudar aalmacenar, organizar y manejardatos. Un SMBD no es más queun software para manejar unabase de datos -una colecciónintegrada de datos.
  31. 31. MANEJO/ADMINISTRACIONLa información en un GIS es almacenada en cuatro grandes conjuntos debases de datos:· Bases de datos de imágenes: Estas imágenes representan fotográficamenteel terreno.·BBases d d t complementarios d i á de datos l t i de imágenes: E t b Esta base d d t contiene de datos tisímbolos gráficos y caracteres alfanuméricos georeferenciados al mismosistema de coordenadas de la imagen real a la que complementan.· Bases de datos cartográficos: Almacena la información de los mapas querepresentan diferentes clases de información de una área específica.Corresponden a las coberturas o categorías.· Bases de datos de información descriptiva: Esta base facilita elalmacenamiento de datos descriptivos en las formas mas comunes de talforma que puedan ser utilizados por otros sistemas
  32. 32. MANEJO/ADMINISTRACION Información Gráfica Información Tabular
  33. 33. MANEJO/ADMINISTRACIONPermite la modificación y actualización dela información. Las funciones de ediciónson particulares de cada programa SIG.Las funciones deben incluir:•Mecanismos para la edición de entidades Mecanismos gráficas (cambio de color, posición, escala, dibujo de nuevas entidades gráficas, etc.).•Mecanismos para la edición de datos descriptivos (modificación de atributos, cambios en la estructura de archivos, actualización de datos, generación de nuevos datos, etc.).
  34. 34. CONSULTAS Una vez que se tiene un SIG en funcionamiento, conteniendo la información geográfica, puede comenzar a realizarse preguntas tales como: • ¿Dónde se encuentran todos los sitios adecuados para construcción de nuevas casas? • ¿Cuál es tipo de suelo dominante para un bosque de determinado tipo? • Si se construye una nueva autopista en i un determinado lugar, ¿cómo afectará al tránsito? Ambas consultas simples y sofisticadas, utilizando más de un nivel de datos, pueden proveer información necesaria a analistas y administradores por i li t d i i t d igual. l
  35. 35. CONSULTAS•Identificación de elementos geográficosUn tipo común de consulta de GIS esdeterminar qué existe en una ubicaciónp p ,particular. En este tipo de consulta, el usuariocomprende dónde están los elementosgeográficos de interés pero quiere saber quécaracterísticas están asociadas con ellos. Estose puede lograr con el GIS debido a loselementos espaciales se ligan a lascaracterísticas descriptivas.•Identificación de elementos geográficosbasados en condicionesOtro tipo de consulta GIS consiste endeterminar las ubicaciones que satisfacenciertas condiciones. En este caso, el usuarionecesita saber cuáles características sonimportantes y quiere saber dónde estosfeatures están que tienen esas características.
  36. 36. CONSULTAS Identificando elementos específicos Identificando elementos  basados en condiciones Condados de Florida C d d d Fl id con una población mayor a 300,000
  37. 37. CONSULTASLas formas de extraer o recuperar información de los SIG son muy variadas ypueden llegar a ser muy complejas. Las formas básicas para extraer lainformación son:•Extracción mediante especificación geométrica.Consiste en extraer información del SIG mediante la especificación de undominio espacial definido por un punto, una línea o una área deseada. Porejemplo: seleccionar por medio del apuntador gráfico un río en un mapa una mapa,tubería en un plano.•Extracción mediante condición geométricaExtraer por medio de un dominio espacial y una condición geográficaentidades gráficas. Por ejemplo: las poblaciones que se encuentren en unradio de 5 Km alrededor de una fuente de agua.•Extracción mediante especificación descriptiva.Extracción de las entidades espaciales que satisfagan una condicióndescriptiva determinada. Por ejemplo todos los predios que tengan el mismodueño.d ñ
  38. 38. CONSULTAS•Extracción mediante condición descriptiva o lógica.Extracción de entidades espaciales que cumplan la condición descriptiva yuna expresión lógica cualquiera relacionada con uno algunos de sus atributosespaciales asociados. Por ejemplo, todos los predios que pertenezcan almismo dueño, con áreas superiores a 500 hectáreas y perímetro superior a10.000 metros.
  39. 39. ANÁLISISPermite realizar las operaciones analíticasnecesarias para producir nueva informacióncon base en la existente, con el fin de darsolución a un problema específico.Las operaciones de análisis y modelado sepueden clasificar en:•Generalización cartográfica: Capacidad de generalizar características de un mapa o presentación cartográfica, con el fin de hacer el modelo final menos complejo complejo.•Análisis espaciales: Incluye las funciones que realicen cálculos sobre las entidades gráficas. Va desde operaciones sencillas como longitud de una línea, perímetros, áreas y volúmenes, hasta análisis de redes de conducción intersección de polígonos y conducción, análisis de modelos digitales del terreno.
  40. 40. ANÁLISIS C l parcelas estan a 50 metros Cuales l t t de la carretera? Proximidad Tipo de pozo Perforado Propietario Smith Tipo de Suelo ArenosoSobreposición Redes
  41. 41. ANÁLISIS
  42. 42. ANÁLISIS Se puede ejecutar análisis para obtener las respuestas a una pregunta en particular o p p g p encontrar soluciones a un problema particular. El análisis geográfico usualmente involucra más de un conjunto de datos geográficos y requiere que el análisis proceda a través de una serie de pasos para llegar a los resultados. Hay tres tipos de análisis geográficos: Análisis de proximidad •¿Cuántas casas yacen dentro de 100 metros de esta tubería principal? • ¿Cuál es el número total de clientes dentro de 100 kilómetros de esta tienda? •¿Qué proporción de la cosecha de alfalfa cae dentro de 500 metros de este pozo? Para contestar estas preguntas, la tecnología GIS usa un proceso llamado buffering para determinar la proximidad entre los elementos geográficos.
  43. 43. ANÁLISIS Análisis de superposición: Un proceso de superposición combina los elementos de dos capas para crear una nueva capa que contiene los atributos de ambos. La capa resultante puede ser analizada para determinar cuáles elementos se traslapan o para encontrar cuanto de un elemento está en una o más áreas. Una superposición puede ser hecha para combinar capas de suelos y vegetación para calcular el área de cierto tipo de vegetación en un tipo específico de ó íf suelo.
  44. 44. ANÁLISISA áli i d redesAnálisis de dEste tipo de análisis examina cómo los pelementos lineales pueden ser conectados yqué tan fácilmente pueden fluir a través deellos recursos.
  45. 45. ANÁLISIS Los diferentes tipos de análisis que un SIG debe realizar son: •Contigüidad: Encontrar áreas en una región determinada. C ti üid d E t á ió d t i d •Coincidencia: Análisis de superposición de puntos, líneas, polígonos y áreas. •Conectividad. Análisis sobre entidades gráficas que representen redes de conducción, tales como: •Enrutamiento: Como se mueve el elemento conducido a lo largo de la red. •Radio de acción: Alcance del movimiento del elemento dentro de la red. •Apareamiento de direcciones: Acople de información de direcciones a las entidades gráficas.
  46. 46. ANÁLISISAnálisis Espacial
  47. 47. ANÁLISIS Análisis Tridimensional (3D)
  48. 48. ANÁLISIS A áli i G t dí ti Análisis Geoestadístico
  49. 49. ANÁLISIS Análisis de Recorridos
  50. 50. VISUALIZACIÓNPPara muchos ti h tipos d operaciones geográficas, el resultado fi l se visualiza de i áfi l lt d final i limejor como un mapa o gráfico.Los mapas son muy eficientes para almacenar y comunicar informacióng g q g p p ,geográfica. Mientras que los cartógrafos han creado mapas por milenios, losSIG proveen herramientas nuevas y emocionantes para extender el arte y laciencia de la cartografía. Los mapas pueden ser integrados con reportes, vistas tri-dimensionales, imágenes fotográficas, y otros medios digitales.
  51. 51. RESULTADOS Mapas Impresos Internet Datos GIS Imagen Documento Florida.jpg Florida.mxd
  52. 52. RESULTADOSEl compartirresultados de la laborgeográfica es una delas justificacionesprimarias para l i i lainvestigación derecursos en un GIS.Un método poderoso para compartir los resultadoscreados a través de un GIS es producirlos en formatodistribuible. Entre más opciones de resultadosofrezca un GIS, mayor potencial tiene para alcanzarla audiencia correcta con la información correcta.
  53. 53. RESULTADOS Internet SIG Movil PDA-Smartphone
  54. 54. RESULTADOSVirtual Globe
  55. 55. ORGANIZACIÓN DE DATOS ESPACIALESUn SIG organiza y guarda informaciónacerca del mundo como una colección decapas temáticas que pueden ser ligadas t áti d li dpor la geografía. Cada capa contieneelementos con atributos similares, comocalles y ciudades, que son localizadas en , qla misma extensión geográfica.
  56. 56. ORGANIZACIÓN DE DATOS ESPACIALES SIG VECTORIALES La analogía de cebolla Piensen en el mundo como una cebolla grande. Cuando pela la cebolla, se ve que está compuesta de muchas capas. Las entidades d l mundo real pueden ser vista tid d del d l d i t de la misma manera; la tierra puede ser “pelada” de sus muchas capas, cada una representando un tema diferente. p Por ejemplo, ustedes pueden poner todas las calles en una capa y todas áreas de uso en otra capa Como se puede imaginar la capa. imaginar, complejidad de la tierra le permite a usted crear tantas capas como quiera. La pregunta llega a ser entonces cómo mejor organizar estas entidades del mundo real en formas geométricas (puntos, líneas, áreas) y almacenarlas digitalmente.
  57. 57. ORGANIZACIÓN DE DATOS ESPACIALESAbstracción de entidades delmundo realEs imposible capturar toda larealidad dentro de unacomputadora. En vez, losusuarios de GIS deben de algunamanera abstraer l b t los f ó fenómenosdel mundo real, o las entidades,en representaciones geométricasde esas entidades.Hay tres formas geométricas básicas usadas para los elementosgeográficos: puntos líneas y áreas Estas formas pueden ser llamadas puntos, líneas, áreas.objetos geométricos, elementos geométricos, o tipos de elementos.Existen diferentes métodos de hacer estas entidades digitales, incluyendo elescaneo y la digitalización.
  58. 58. ORGANIZACIÓN DE DATOS ESPACIALESD t eI f ióDatos InformaciónDato: Es la base desde donde se fundamenta la información, formalmente un dato es una categoría asignada a una variable de una unidad de análisis. Por ello todo dato tiene al menos tres componentes: Unidad de análisis  Elemento del cual se predica una propiedad y característica Variable  Característica, propiedad o atributo que se predica de la unidad de análisis Categoría Cada una de las posibles variaciones de una variableDato Dato intrínsecamente referenciado en el espacio realGeográfico:Data:D t Grupo d d t G de datos, f forma plural l ti d l palabra D t l l latina de la l b DatoInformación: Dato o grupo de datos que expresan un significado específico. La información tiene tres atributos básicos: Estabilidad (estática o dinámica), Linealidad (lineal, no lineal), Continuidad (continua, discreta)Información Es una información sustentada en datos espacialmente referenciados y cuyoGeográfica: significado está asociado a una dimensionalidad geográfica.
  59. 59. ORGANIZACIÓN DE DATOS ESPACIALESQue es un objeto geográfico En el contexto geo-informático un objeto geográfico tiene las siguientes geo informático características:Características de los Objetos GeográficosEs un elemento objeto del mundo real que tiene posibilidad de ser representadoen el ámbito geográfico. • Identificador. Id tifi d • Posición • Propiedades espaciales • Propiedades P i d d no espaciales i l • Relaciones con el entorno • Meta Datos
  60. 60. ORGANIZACIÓN DE DATOS ESPACIALESC t í ti d l Obj t G áfiCaracterísticas de los Objetos GeográficosIdentificador: Es un valor único que Identifica cada objeto dentro de unconjunto de objetos del mismo tipo y que enlaza al objeto con su tabla deatributos. t ib tPosición: Indica la ubicación del objeto en el espacio geográfico, llevaimplícita información respecto a su dimensionalidad (adimensional,unidimensional,unidimensional bidimensional y tridimensional) y su respectiva forma forma.Propiedades no espaciales. variables cualitativas que representan atributosfísicos no asociados a la posición geográfica pero que son parte del sistemade información.Ejemplo: Características de un sembradío de hortalizasRelaciones con el entorno: son los parámetros que hacen posible establecerlas l il relaciones espaciales entre l objetos geográficos y su entorno. P d i l t los bj t áfi t Puedencodificarse de forma explícita en la base de datos asociada al objeto o estarimplícita en la codificación de su localización espacial. Pueden dar lugar a lacreación de tipos compuestos (redes, mapas de polígonos, etc.).
  61. 61. ORGANIZACIÓN DE DATOS ESPACIALESC t í ti d l Obj t G áfiCaracterísticas de los Objetos GeográficosRelaciones Topológicas: relaciones deproximidad i id d inmediata i di tindependientemente de la naturaleza delos objetos vecinos.Ejemplo: relación entre línea de borde je p o e ac ó e t e ea bo dede playa y los objetos geográficosque representa el mar y la playa.Relaciones Físicas: son aquellas queprovienen de la naturaleza del elementoque se esta representando.Ejemplo : cauces tributarios que se j p qconectan al cauce principal).
  62. 62. ORGANIZACIÓN DE DATOS ESPACIALESC t í ti d l Obj t G áfiCaracterísticas de los Objetos Geográficos Meta Datos: son los grupos de datos que ofrecen información auxiliar acerca de los objetos geográficos. Generalmente esta información auxiliar es la siguiente: • Método de obtención de los datos • Fecha de obtención de datos • Definición de objetos, su topología y sus atributos • Calidad de los datos Precisión con que se ha medido • Sistema de proyección en que son presentados los datos geográficos • Orígenes de la data • Observaciones • Et Etc.
  63. 63. ORGANIZACIÓN DE DATOS ESPACIALESSIG Vectoriales
  64. 64. ORGANIZACIÓN DE DATOS ESPACIALES La escala del mapa determina el tamaño y forma de los elementos Ciudad Mayor Escala Área mas pequeña Á Más detalle 1:500 1:24000 Ciudad Menor Escala Área más Grande Menor detalle 1:24000 1:250000
  65. 65. ORGANIZACIÓN DE DATOS ESPACIALESComponentes generales de la InformaciónGeográfica. GEOMETRIA REGLAS ATRIBUTOS
  66. 66. ORGANIZACIÓN DE DATOS ESPACIALESSIG VectorialesSIG Vectoriales: son sistemas que utilizan vectores definidos por pares decoordenadas relativas a un sistema cartográfico, para describir loselementos u objetos geográficos. Existe varios métodos para la geográficosconformación de la topología vectorial, pero la más utilizada por los SIG esla topología arco-nodo, que se explica a continuación:“La topología arco-nodo basa la estructuración de toda la informacióngeográfica en pares de coordenadas, que son la entidad básica deinformación para este modelo de datos. Con pares de coordenadas (puntos)forma vértices y nodos y con agrupaciones de éstos puntos forma líneas nodos, líneas,con las que a su vez puede formar polígonos. Básicamente esta es la idea,muy sencilla en el fondo.Para poder implementarla en un ordenador, se requiere la interconexiónde varias bases de datos a través de identificadores comunes. Estasbases de datos, que podemos imaginarlas como tablas con datosordenados de forma tabular, contienen columnas comunes a partir de lascuales se pueden relacionar datos no comunes entre una y otra tabla.” 3 3 Ortiz, Gabriel (s.f.). Sistemas de Información Geográficos: [disponible en línea] http://recursos.gabrielortiz.com
  67. 67. ORGANIZACIÓN DE DATOS ESPACIALESSIG Vectoriales
  68. 68. ORGANIZACIÓN DE DATOS ESPACIALESSIG RasterEl formato raster se obtiene cuando se "digitaliza" un mapa o unafotografía o cuando se obtienen imágenes digitales capturadas porsatélites. En ambos casos se obtiene un archivo digital de esainformación.La captura de la información en este formato se hace mediante lossiguientes medios: scanners, imágenes de satélite, fotografía aérea,cámaras de video entre otros.Se basan en imágenes de mapa de bits (bitmap o imágenes raster), queestán formadas por una rejilla (matriz) bidimensional de celdas cuadradas,y cada celda se denomina píxel (Picture Element, Elemento de Imagen).Cada elemento de la grilla o píxel, tiene asignado un valor de ubicación(coordenada), código de identificación, valor de color, que permite que elpíxel sea una unidad e información georreferenciada, más no de medida,ya que una celda puede representar en un mapa unidades pequeñas, 10centímetros o unidades grandes como10 ó 30 metros. tí t id d d 10 t
  69. 69. ORGANIZACIÓN DE DATOS ESPACIALESSIG Raster
  70. 70. ORGANIZACIÓN DE DATOS ESPACIALESSIG Orientados a Objetos: este tipo de sistema plantea un “cambio en la cambioconcepción de la estructura de las bases de datos geográficas”. Los SIGvectoriales y raster soportan su información sobre la estructura de capas, losSIG orientados a objetos buscan organizar la información geográfica a partirdel objeto geográfico y sus relaciones con otros elementos.Los últimos avances del modelado de datos orientados a objeto (OO) en SIGy CAD han abierto la oportunidad de la construcción de modelos de datos en CAD,muchas áreas, incluyendo el diseño urbano. Evolucionando desde los CAD,el modelado de datos orientados a objetos, se ha materializado en un nuevoconcepto denominado diseño basado en modelo (model-based design), elúltimo desarrollo metodológico en diseño basado en CAD.
  71. 71. ORGANIZACIÓN DE DATOS ESPACIALESModelos de diseño de un SIGLa tecnología de los SIG en la muchos casos, se ha desarrollado sin unaL t l í d l l h h d ll d iprofundización teórica que sirva de base para su diseño e implementación;para sacar el mayor provecho de esta técnica, es necesario ahondar enciertos aspectos teóricos y prácticos que los especialistas no deben perder p p q p pde vista, partiendo de que no se puede confundir el SIG con digitalizar yteclear datos en el computador.Al iniciar el estudio para diseñar un SIG debe pensarse que se van a SIG,manejar objetos que existen en la realidad, tienen características que losdiferencien y guardan ciertas relaciones espaciales que se debenconservar; por lo tanto, no se puede olvidar en ningún caso que se va adesarrollar en el computador un modelo de objetos y relaciones que seencuentran en el mundo real.
  72. 72. ORGANIZACIÓN DE DATOS ESPACIALESModelos de diseño de un SIGPara garantizar que el esquema anterior se pueda obtener, se construyeuna serie de modelos que permitan manipular los objetos tal cual comoaparecen en la realidad, con esto, se convertirán imágenes de fenómenos l lid d iá i á d f óreales en señales que se manejan en el computador como datos que haránposible analizar los objetos que ellas representan y extraerles información.Normalmente se llevan a cabo tres etapas para pasar de la realidad delterreno al nivel de abstracción que se representa en el computador y semaneja en los SIG y que definen la estructura de los datos, de la cualdependerán ld d á los procesos y consultas que se efectuarán en l etapa d lt f t á la t deproducción:
  73. 73. ORGANIZACIÓN DE DATOS ESPACIALES Modelo conceptual Es la conceptualización de la realidad por medio de la definición de objetos de la superficie de la tierra (entidades) con sus relaciones espaciales y características (atributos) que se representan en un esquema describiendo esos fenómenos del mundo real. Para obtener el modelo conceptual, el primer paso es el análisis de la información y los datos que se usan y producen en la empresa que desarrolla el SIG; el siguiente paso es la determinación de las entidades y los atributos con las relaciones que aquellas guardan de acuerdo con el flujo de información en los diferentes guardan, procesos que se llevan a cabo en la empresa. Existen diversos métodos para desarrollar tanto el modelo conceptual como los demás modelos, por cuanto este es la base para obtenerlos; entre ellos tenemos : •Entidad Asociación (EA) Entidad •Modelo Entidad Relación (MER)
  74. 74. ORGANIZACIÓN DE DATOS ESPACIALESModelo conceptual
  75. 75. ORGANIZACIÓN DE DATOS ESPACIALESEn los SIG, sobre todo si tienenalgo de complejidad, se debepensar siempre en el MER quegarantiza la organización detodas las entidades con susrelaciones en un solo esquemade representación de las cosascomo son en la realidad. Coneste modelo se obtiene unmedio efectivo para mostrar losrequerimientos de información información,organización y documentaciónnecesarios para desarrollar elSIG y la clases de datos que seestarán manipulando. á i l d
  76. 76. ORGANIZACIÓN DE DATOS ESPACIALES Modelo lógico Se ppuede definir como el diseño detallado de las bases de datos q que contendrán la información alfa – numérica y los niveles de información gráfica que se capturarán, con los atributos que describen cada entidad, identificadores, conectores, tipo de dato (numérico o carácter) y su longitud; además, además se define la geometría (punto línea o área) de cada una de ellas (punto, ellas. Como se trata de manipular en el sistema los elementos del paisaje, se tienen que codificar para poder almacenarlos en el computador y luego manipularlos en forma digital y además, darles un símbolo para su representación gráfica en la pantalla o en el papel. Es en esta etapa que se elaboran las estructuras en que se almacenarán todos los datos, tomando como base el modelo conceptual desarrollado anteriormente. Se trata de hacer una descripción detallada de las entidades, los procesos y análisis que se llevarán a cabo, los productos que se espera obtener y l preparación d l menús d consulta para l usuarios. bt la ió de los ú de lt los i
  77. 77. ORGANIZACIÓN DE DATOS ESPACIALESModelo lógico En esta parte de diseño del SIG se definen los diferentes tipos de análisis que se estarán llevando a cabo más adelante y las consultas que se vayan a realizar comúnmente, esto por cuanto de la estructura de las bases de datos (gráficas y alfa – numéricas) dependen los resultados obtenidos al final; es por lo anterior, que en esta etapa, se hace un diseño detallado de lo que l t i t t h di ñ d t ll d d l contendrá el SIG y de la presentación que tendrán los productos normalmente, definiendo los tipos de mapas con sus leyendas, contenido temático y demás, reportes o tablas que se espera satisfagan los principales requerimientos de los usuarios y clientes; con estos se agilizarán los procesos que envuelvan directamente a los usuarios, ya que la mayoría de sus consultas podrán ser respondidas inmediatamente mientras las no convencionales tomarán un poco más de tiempo. No todas las posibles consultas estarán resueltas desde este momento, por cuanto muchos clientes tienen requerimientos específicos o particulares que no permiten que todas las preguntas sean "montadas de antemano", montadas antemano sobretodo en casos como el de catastro, en que debido a la gran variedad de información y de usuarios y clientes, los requerimientos diarios son muy diversos. No se trata de desarrollar un SIG cerrado que amarre a la gente a determinadas consultas, d l que se t t es d ganar en eficiencia para d t i d lt de lo trata de fi i i satisfacer mejor y más rápido a los clientes.
  78. 78. ORGANIZACIÓN DE DATOS ESPACIALESUna vez definido el modeloconceptual y el lógico, se conocecuales mapas se han de digitalizary que información alfanuméricadebe involucrarse.Tanto el modelo conceptual comoel lógico, son independientes delos programas y equipos que sevayan a utilizar y de su correctaconcepción d ió depende el é it d l d l éxito delSIG.
  79. 79. Diseño y Desarrollode un SIG Mundo Real SISTEMA DE Captura de Datos Toma de Decisiones INFORMACIÓN GEOGRÁFICA Información Desarrollo de base de datos Procesamiento y Análisis
  80. 80. ORGANIZACIÓN DE DATOS ESPACIALESTopologíaEs la definición de unidades de representación espacial y de las relacionesentre ellas.Unidades de representación espacial: Puntos P t Líneas Lí Áreas Á -Distancia -Distancia -Distancia -Angulo -Angulo -Angulo -Intersección -Vecindad
  81. 81. ORGANIZACIÓN DE DATOS ESPACIALES Relación: Toque: Adaptado de Clementi et al. (1993)
  82. 82. ORGANIZACIÓN DE DATOS ESPACIALES Relación: Contenido por: Adaptado de Clementi et al. (1993)
  83. 83. ORGANIZACIÓN DE DATOS ESPACIALES Relación: Cruzar – Intersección - Separar: Adaptado de Clementi et al. (1993)
  84. 84. ORGANIZACIÓN DE DATOS ESPACIALESEj l d E t t ió T ló iEjemplo de Estructuración Topológica ABSTRACCION
  85. 85. APLICACIÓN DE LOS SISTEMAS DEINFORMACIÓN GEOGRÁFICA?La utilidad principal de un Sistema deInformación Geográfica radica en sucapacidad para construir modelos orepresentaciones del mundo real a partirde las bases de datos digitales y para g putilizar esos modelos en la simulación delos efectos que un proceso de lanaturaleza o una acción antrópicaproduce sobre un determinado escenarioen una época específica. La construcciónde modelos constituye un instrumentomuy eficaz para analizar las tendencias ydeterminar los factores que las influyenasí como para evaluar las posiblesconsecuencias de las decisiones deplanificación sobre los recursos existentesen el área de interés.
  86. 86. APLICACIÓN DE LOS SISTEMAS DEINFORMACIÓN GEOGRÁFICA?En el ámbito municipal pueden desarrollarse aplicaciones que ayuden aresolver un amplio rango de necesidades, como p ejemplo: p g por j p•Producción y actualización de la cartografía básica.•Administración de servicios públicos (acueducto, alcantarillado, energía,teléfono s etc ) s, etc.).•Inventario y avalúo de predios.•Atención de emergencias (incendios, terremotos, accidentes de tránsito,etc.)•Estratificación socioeconómica.•Regulación del uso de la tierra.•Control ambiental (saneamiento básico ambiental y mejoramiento de lascondiciones ambientales educación ambiental) ambientales, ambiental).•Evaluación de áreas de riesgos (prevención y atención de desastres).•Localización óptima de la infraestructura de equipamiento social(educación, salud, deporte y recreación).•Diseño y mantenimiento d l red vial. Di ñ t i i t de la d i l•Formulación y evaluación de planes de desarrollo social y económico.

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