to get the file

TEMA 2: COMPONENTES, TECNOLOGÍAS RELACIONADAS Y APLICACIONES.
OBJETIVOS DEL TEMA:
™ Conocer los componentes que integran un sistema de información geográfico.
™ Comprender las relaciones de los SIG con otras ciencias y tecnologías
complementarias.
™ Tener una visión clara de la diversidad de aplicaciones de los SIG.
1.- COMPONENTES DE LOS SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA
En general se tiende a identificar a los SIG con el software diseñado para
trabajar con datos georeferenciados. Pero un SIG no puede entenderse solo como
un conjunto de programas informáticos instalados en los equipos adecuados. Para
que estas herramientas funcionen como un sistema de geoprocesamiento es
necesario contar también con los datos, el personal especializado y las aplicaciones
(Gutierrez y Gould, 1994).
Hemos definido los SIG como un conjunto de recursos humanos,
información, procedimientos y medios auxiliares, entendiendo por estos últimos
el conjunto de herramientas que incrementan la funcionalidad del sistema. En este
apartado trataremos con más detalle las características de cada uno de ellos.
1.1.- RECURSOS HUMANOS:
El personal que trabaja con los SIG constituye una pieza clave en su
funcionamiento. Un sistema de información geográfica no sería tal si no estuviese
compuesto como mínimo de dos elementos: los recursos humanos y la información.
Cuando hablamos de recursos humanos, nos referimos a las personas que conciben,
diseñan, implantan, gestionan y utilizan el sistema. Pero como para la aplicación de
cualquier otra ciencia tecnológica, el personal debe tener una formación específica
que les permita implantar y gestionar el sistema conforme a los objetivos marcados.
Esta formación debe orientarse a obtener los conocimientos mínimos que permitan
un razonamiento ordenado y sistemático, con un enfoque prioritario hacia la
consecución de los objetivos finales marcados.
Un SIG no puede opera en el vacío, sin la integración de datos de todo tipo de
información según el objetivo a alcanzar, ni tampoco puede autodesarrollarse, es por
eso que se deben poseer suficientes conocimientos sobre todos los procedimientos
operativos y las ciencias y tecnologías complementarias que pueden ser empleados
dentro del sistema
La complejidad creciente de estos sistemas hace necesaria la intervención de
personal altamente especializado en la realización de cada una de las funciones que
permiten los SIG, por lo que resultaría muy conveniente la formación de equipos
multidisciplinares que permitan con su formación básica abordar y resolver todas las
cuestiones que pudieren plantearse desde la concepción del sistema hasta la
obtención de los productos finales de información.
RECURSOS HUMANOS
Personas formadas técnicamente para llevar a cabo todos los procedimientos
necesarios para gestionar y obtener información, manejando el resto de los
recursos de forma correcta y eficiente.
EQUIPOS MULTIDISCIPLINARES
Ingenieros
Geógrafos
Informáticos
Topógrafos
Sociólogos
Economistas
Delineantes
Etc...
Fig. I.1.2.1.- Características fundamentales de los Recursos Humanos
1.2.- INFORMACIÓN:
Este segundo componente es lo que singulariza a los sistemas de información
geográfica. La información se encuentra almacenada en bases de datos, organizada
y controlada por los subsistemas propios del software. El objetivo de la base de
datos geográfica es representar digitalmente la realidad, lo que es posible en
forma parcial y limitada. La realidad debe ser discretizada, modelizada. La elección
del modelo y de sus principales características se conformará en base a cumplir los
objetivos fijados para el sistema.
INFORMACION - DATOS
Que datos necesito
GASTOS DE IMPLEMENTACIÓN DE UN S.I.G. EN
OTAWA
Como obtener los
datos que necesito
Mantenimiento
15%
Implementación
6%
Como debo
utilizar los datos
Hardware
24%
Software
9%
Conversión
de datos
20%
Personal
26%
INFLUENCIA DE LA CARGA DE DATOS
EN EL DESARROLLO TEMPORAL DE UN
PROYECTO S.I.G. TIPO
Hardware
Software
11%
10%
Producción
cartográfica 16%
Análisis 16%
Carga de
datos 68%
Información
52%
Personal
27%
GASTOS DE EJECUCION DEL
PROYECTO SINAMBA
Fig. I.1.2.2.- Base de datos geográficas.
La información geográfica podemos discriminarla en primer lugar en tres sectores
que son los más representativos:
•
La naturaleza compuesta de los datos geográficos, por ejemplo, una carretera
se descompone en un elemento cartográfico línea y en un atributo de texto
como el nombre de la misma.
•
La representación de los elementos cartográficos basándose en un conjunto
limitado de formas geométricas (puntos, líneas y polígonos), localizados en el
espacio bajo un sistema de coordenadas.
•
La existencia de dos modelos de realidad geográfica, los modelos raster y los
modelos vectoriales. El modelo raster utiliza el píxel como forma de
representación a través de valores numéricos. El modelo vectorial en cambio
utiliza las tres primitivas gráficas (punto, línea, polígono) para representar los
elementos.
Más adelante abordaremos en concreto el tema de la información geográfica,
su naturaleza, descripción y componentes.
1.3.- PROCEDIMIENTOS:
Denominamos procedimiento a la serie de métodos utilizados, generalmente
divididos en distintas fases de ejecución, para llevar a cabo acciones encaminadas a
la consecución de un determinado objetivo. A partir de los procedimientos se
desarrollan normativas que permitan realizar los procesos siempre de la misma
forma. El desarrollo de procedimientos no sólo se aplica a los SIG, sino en todas las
áreas del conocimiento, desde los procedimientos para resolver un problema
matemático, pasando por la escritura del código fuente de un programa o incluso
para aplicar normas de calidad en procesos de fabricación. Algunos ejemplos de
aplicación de los procedimientos en los SIG pueden ser los siguientes:
•
Recolección de información
•
Clasificación de información
•
Depuración de los datos obtenidos
•
Creación de Bases de Datos
•
Vinculación de los datos a objetos gráficos
•
Creación de consultas de gestión y planificación
•
Interpretación de resultados
•
Generación de informes
PROCEDIMIENTOS S.I.G.
Metodología desarrollada específicamente para cada
proyecto S.I.G. en el que se hacen intervenir
herramientas de análisis y de síntesis para la obtención
de nueva información a partir de los datos existentes.
Fig. I.1.2.3.- Los procedimientos SIG.
Los procedimientos establecidos para un sistema serán únicos y exclusivos de
ese sistema y formarán parte de la propiedad intelectual del propio sistema, no
pudiendo trasvasarse a otro sistema de forma integra sin sufrir las correspondientes
modificaciones.
1.4.- MEDIOS AUXILIARES:
El cuarto y último componente de los SIG son los medios auxiliares. Bajo este
título denominamos a los elementos o componentes tecnológicos que permiten
realizar las operaciones necesarias de forma rápida y eficiente, incrementando de
forma considerable la funcionalidad del sistema. Entre ellos encontraremos los
ordenadores y sus periféricos, los sistemas de recolección de datos, los programas
SIG propiamente dichos, etc.
•
Ordenadores y sus periféricos
•
Programas informáticos
•
Teledetección
•
Sensores terrestres
•
Sistema de Posicionamiento Global (GPS)
MEDIOS AUXILIARES
Adquirir, gestionar y producir el volumen de información necesario para
realizar un proceso de toma de decisión correcto, nos obliga a utilizar en el
desarrollo de un proyecto S.I.G. medios como:
9 Herramientas para la toma de datos
9 Teledetección
9 Sistemas de posicionamiento global
9 Restituidores
9 Sensores remotos
9 Herramientas para el procesado de datos
9 Ordenadores
9 Programas Informáticos
9 Periférico
MEDIOS AUXILIARES
Fig. I.1.2.4.- Los medios auxiliares
1.4.1.- ORDENADORES Y PERIFÉRICOS:
Representa el conjunto de componentes materiales utilizados en un sistema
informático. Los componentes informáticos que se utiliza en los SIG no son muy
distinto a los utilizables en otras aplicaciones. En los últimos años, el abaratamiento
de los costos de los componentes ha puesto a los sistemas de información
geográfica a disposición de los usuarios de ordenadores personales. En ellos se
utiliza los populares sistemas operativos de Microsoft o Apple, dependiendo la
plataforma de trabajo. En el caso de los workstations es más popular el uso de los
sistemas Linux. Los periféricos que conforman todo el sistema poseen una
característica común: su dependencia de la CPU (unidad central de procesamiento)
que podemos decir que en principio está conformada por el procesador, placa base,
memoria RAM y tarjeta gráfica. En el siguiente gráfico, vemos los componentes
materiales más comunes de un ordenador con sus periféricos.
DISPOSITIVOS DE
ENTRADA DE DATOS
Teclado
Tableta digitalizadora
Mouse
Escáner
Cámara
Monitor
Unidad Central
de Procesamiento
DISPOSITIVOS DE
COPIA DURADERA
Plotter
Impresora
DISPOSITIVOS DE
ALMACENAMIENTO
Disco duro
Disco óptico
CD R
Fig. I. 1.2.5.- Componentes materiales de un ordenador
1.4.2.- SOFTWARE:
Se denomina así al soporte lógico que organiza, dirige y da consistencia al
sistema. Los programas SIG son parte del soporte total del sistema, ya que por
ejemplo sin un sistema operativo, no podríamos hacer uso del software de SIG. El
sistema operativo es el intérprete entre sistema y usuario. Él se encarga de la
gestión de la memoria, acceso al sistema, comunicaciones, instrucciones, gestión de
archivos y control de los periféricos. En particular, los programas SIG deben poseer
varias funciones, que podemos dividir en cinco categorías: entrada, gestión,
manipulación, análisis y presentación. Cada categoría permite realizar acciones
específicas dentro de las diferentes fases de desarrollo de un SIG.
ENTRADA
Entrada
Edición
Representación interactiva
GESTIÓN
Almacenamiento
Recuperación
Actualización
MANIPULACIÓN
Estructura topológica
Transformación
Superposición
Intergación
ANÁLISIS
Recuperación
Superposición
Vecindad
Conectividad
PRESENTACIÓN
Anotaciones
Simbolización
Comunicación con periféricos
Fig. I.1.2.6.- Tipos de funciones del software SIG.
Otros muchos programas informáticos pueden formar parte integrante del
Sistema de Información Geográfica, como ejemplos más representativos podemos
citar los CAD como elementos que facilitan la representación del territorio, los
programas de análisis estadístico, que permiten la elaboración de datos la
realización de análisis estadísticos complejos, los programas de análisis y corrección
de imágenes raster, como apoyo a la introducción de información al sistema, los
procesadores de texto, los sistemas de gestión de bases de datos, las hojas de
cálculo, y otros muchos tipos de programas informáticos que pueden aportar a un
sistema concreto determinadas funcionalidades específicas.
1.4.3.- TELEDETECCIÓN:
La Teledetección, o en inglés remote sensing, es decir percepción alejada, es
la técnica por la cual se recoge información a distancia (imágenes) de la superficie
terrestre, en definitiva, información geográfica. En general, la teledetección
englobaría cualquier medio por el cual se obtiene información a distancia. Por tanto,
podemos considerar como medios de teledetección a la toma de imágenes desde
plataformas espaciales, es decir desde satélites.
En el siguiente esquema podemos apreciar la serie de elementos básicos que
configuran un sistema de teledetección (Chuvieco, 1990).
SE NS OR
(S ATÉLITE )
FUENTE DE ENERGÍA
(sol)
S UPERFICIE
TERRES TRE
ES TACIÓ N DE CONTROL
TERRES TRE
TRATAMIENTO de la INFORMACIÓN
VISUAL
DIGITAL
PRODUCTO FINAL
(mapa)
Fig. I.1.2.6.- Elementos básicos que configuran un sistema de teledetección
El funcionamiento del sistema, comienza con una fuente de energía que es la que
el receptor o sensor situado sobre el satélite detecta. En segundo lugar, está la
superficie terrestre y los elementos que en ella están localizados. El sensor detecta
la energía reflejada por la superficie terrestre, la codifica y la almacena o envía al
sistema de recepción en tierra. Lo que es realmente importante para el usuario de los
SIG es el hecho de que la teledetección brinda un gran volumen de datos
geográficos que pueden ser introducidos de forma automática en el sistema.
1.4.4.- SENSORES TERRESTRES:
Los sensores terrestres se diferencian de la teledetección en que la recolección de
datos no se hace a través de un satélite, sino a través de elementos electrónicos,
eléctricos o mecánicos que son capaces de detectar información para transferirlos a
una base de datos a fin de integrarlos en un SIG. Podemos nombrar dentro de ellos
los sistemas de recolección mediante instrumentos digitales o analógicos, sensores
de movimiento, sensores infrarrojos, contadores mecánicos, etc. Un ejemplo podría
ser un contador infrarrojo que contabilice la cantidad de personas que han pasado a
través de una puerta, esa información se puede traducir mediante un ordenador a
una base de datos.
1.4.5.- SISTEMAS DE POSICIONAMIENTO GLOBAL:
Los Sistemas de Posicionamiento Global, en inglés GPS, son sistemas de
posicionamiento de precisión sobre la superficie terrestre, basados en el uso de
constelaciones o grupos de satélites artificiales orbitando alrededor de nuestro
planeta (Ashkenazi, 1992).
Los sistemas GPS son sistemas muy precisos, relativamente económicos,
rápidos y fiables que proporcionan datos de posición terrestre correctos desde el
punto de vista geodésico.
El sistema GPS está compuesto básicamente por tres partes, que
denominaremos sectores, como lo muestra la figura siguiente.
S ECTO R E SPACIAL
Const ela ción de saté lites G PS
SECTOR DE CONTROL
Estaciones Terrestres
REGISTRO DIGITAL
DATOS DE POSICIÓN x,y,z
Rece ptor GP S
SECTOR
USUARIO
Integración en SIG
Fig. I.1.2.7. Elementos de un sistema de posicionamiento global (SPG).
En primer lugar encontramos el sector espacial, formado por la constelación de
satélites, junto con todos los parámetros que hacen referencia a su funcionamiento,
como las órbitas, número de satélites en cada órbita y especificaciones técnicas de
los sensores.
El segundo sector es el sector de control e incluye las estaciones terrestres de
seguimiento de dichos satélites.
El tercer sector es el sector del usuario y se refiere a los instrumentos de que
éste dispone para localizar las coordenadas de un punto sobre la superficie terrestre.
En una aplicación para SIG podríamos obtener la posición actual en
coordenadas UTM (x,y,z) de un punto. Mediante el software adecuado, podemos
convertir los datos SPG en una base de datos gráficas y alfanuméricas que
constituyen el núcleo del sistema SIG.
2.- CIENCIAS Y TECNOLOGÍAS RELACIONADAS:
Existe un amplio conjunto de ciencias y tecnologías que sirven de base de
referencia o complemento a los sistemas de información geográfica para realizar
todo la secuencia de operaciones necesarias para el desarrollo de un proyecto.
En una concepción amplia, los SIG pueden verse como el conjunto de
tecnologías necesarias para tratar datos espacialmente georeferenciados. Cada una
de estas tecnologías interviene de forma específica en alguna de las fases del
proyecto.
A continuación se relacionan de forma no exhaustiva un conjunto de ciencias
y tecnologías relacionadas con los SIG:
•
Geografía: ciencia de larga tradición en el análisis espacial, que se interesa por
comprender y describir el mundo real y sus procesos, así como la relación del
hombre con ellos.
•
Cartografía: tecnología orientada a plasmar gráficamente y de forma
comprensible los fenómenos geográficos o territoriales. Es una de las fuentes
principales de entrada de datos en los SIG y uno de los más importantes
productos de información que pueden obtenerse.
•
Teledetección: tecnología orientada a la detección de los fenómenos terrestres
desde el espacio, que puede ser usada dentro de los SIG como fuente de datos
tanto gráficos como alfanuméricos, obtenidos con baja periodicidad y coste.
Muchos sistemas de análisis de imágenes de satélite contienen sofisticadas
funciones de análisis, que pueden estar integradas en los programas SIG.
•
Fotogrametría: tecnología que utiliza la estereofotografía, tanto terrestre como
aérea, con el objeto de obtener mediciones precisas de los objetos plasmados.
Es muy utilizada como fuente de datos topográficos mediante la realización de
restituciones fotogrametricas, que hoy en día pueden ser realizadas de forma
automática.
•
Topografía: tecnología que proporciona datos de alta calidad en la localización
de elementos y fenómenos geográficos.
•
Geodesia: ciencia fundamental para la representación exacta de la superficie
terrestre.
•
Estadística: ciencia básica que proporciona métodos y técnicas de análisis para
la comprensión de fenómenos geográficos y naturales, y permiten evaluar los
niveles de error e incertidumbre de los datos SIG.
•
Investigación operativa: ciencia que permite definir los procedimientos
oportunos de análisis de un SIG.
•
Informática: ciencia que permite la automatización de gran parte de los
procesos SIG.
•
Matemática: ciencia básica de la que algunas de sus ramas forman parte
inherente de los SIG, como la geometría y la topología, además de utilizarse en
el diseño del sistema y el análisis de datos espaciales.
•
Ingeniería: tecnologías cuyos procedimientos están orientados a la resolución
de problemas concretos del mundo real y cuyas metodologías pueden ser
implementadas en un SIG.
3.- APLICACIONES DE LOS SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA:
El objetivo final de los SIG es proporcionar información útil en los procesos de
toma de decisiones fundados en datos espaciales.
La expansión de los SIG en variados campos de aplicación, es paralela a su
éxito comercial. Recientemente, los SIG han comenzado a instalarse en los dominios
de la investigación de las ciencias sociales.
Otros SIG están dedicados a la planificación territorial, usos de suelo y a la
gestión administrativa (catastro) en grandes o medianos sistemas, en general de
carácter público. También se orientan al estudio y gestión del medio (suelos,
bosques, clima), a la valoración e inventariación de recursos naturales, a la
evaluación de impactos ambientales, a la predicción dinámica de la evolución del
paisaje, estimación de riesgos naturales, etc.
Como hemos dicho, en las áreas de las ciencias sociales, los SIG se aplican a
la demografía, localización y control de servicios y equipamientos comunitarios
(salud, educación, agua, circulación), transportes, agricultura y entre las labores
profesionales en arquitectura, ingeniería y mercadotecnia.
La introducción de los SIG en las organizaciones suscita abundantes
problemas, objeto de redoblada atención. La utilización indiscriminada de los SIG en
el estudio de cualquier clase de problemas, puede sancionar una metodología
“inversa”, es decir, en la modificación de los problemas, objetivos o información para
acomodarlos en los SIG.
En conclusión, podemos decir que un SIG puede aplicarse a cualquier
ámbito de la actividad humana que tenga relación con el territorio o su
estructura.
Podemos resumir las aplicaciones en el siguiente cuadro para una mejor
comprensión:
Área de aplicación
Aplicaciones
Seguimiento de la contaminación, del tiempo y del
clima;
Gestión
de
evaluación
recursos inventario
naturales y del medio.
de
conservación;
planificación
de
impactos
recursos;
estudios
hídrica;
ambientales;
biodiversidad
sobre
espacios
el
y
paisaje;
protegidos;
espacios naturales, control de incendios y plagas
Agricultura
Seguimiento de cosechas, control de plagas y
enfermedades; estudios de suelos; usos del agua
Análisis
estudios
Comercio y servicios
de
localización
de
oferta
y
de
establecimientos,
demanda;
publicidad;
evaluación del potencial de mercado; áreas de
influencia; accesibilidad
Planeamiento
de
infraestructuras
(carreteras,
ferrocarril, eléctricas, telefónicas, de agua); control
Transporte
de vehículos; determinación de rutas óptimas;
control de flujos de redes
Estudios
epidemológicos;
análisis
de
accidentalidad; control y seguimiento de rutas de
Servicios públicos
ambulancias y vehículos públicos; planificación
espacial de los centros de salud; docentes;
administrativos
Protección civil (bomberos, policía, planes de
Gestión local
evacuación), seguimiento y control de licencias de
obras,
catastro;
mantenimiento
planificación del uso del suelo
de
calles;
RESUMEN DEL TEMA 2
Los SIG como un conjunto de recursos humanos, información, procedimientos y
medios auxiliares.
•
El personal que trabaja con los SIG constituye una pieza clave en su
funcionamiento, debe tener una formación específica que les permita
implantar y gestionar el sistema conforme a los objetivos marcados y
preferiblemente formados por equipos multidisciplinares.
•
Los datos son el elemento fundamental del sistema y contituyen una
representación simplificada del mundo real.
•
Los procedimientos son la serie de métodos utilizados para llevar a cabo
acciones encaminadas a la consecución de un determinado objetivo.
Los procedimientos establecidos para un sistema serán únicos y
exclusivos de ese sistema.
•
Los medios auxiliares son todos aquellos elementos o componentes
tecnológicos que, formando parte del sistema, permiten realizar las
operaciones necesarias de forma rápida y eficiente.
•
Ordenadores y sus periféricos
•
Programas informáticos
•
Teledetección
•
Sensores terrestres
•
Sistema de Posicionamiento Global (GPS)
Existe un amplio conjunto de ciencias y tecnologías que sirven de base de referencia
o complemento a los sistemas de información geográfica.
•
Geografía
•
Cartografía
•
Teledetección
•
Fotogrametría
•
Topografía
•
Geodesia
•
Estadística
•
Investigación operativa
•
Informática
•
Matemáticas
•
Ingeniería
Un SIG puede aplicarse a cualquier ámbito de la actividad humana que tenga
relación con el territorio o su estructura.