CONCEPTOS BASICOS DE SIG Y CARTOGRAFIA

Lectura 2

DESCRIPCION DE LA LECTURA

Hay dos secciones en esta lectura

1) Una introduccin a los datos espaciales

2) Una introduccin a los mapas temticos y la cartografa

LOS DATOS ESPACIALES

Los Datos Espaciales son un tema muy amplio que incluye lo siguiente:

Diferenciacin entre el mapa y la Base de Datos;

Variacin continua;

Atributos;

Escalas de medida; y

Escala y Resolucin.

LOS DATOS ESPACIALES

Los Datos Espaciales son un tema muy amplio que incluye lo siguiente:

Diferenciacin entre el mapa y la Base de Datos;

Variacin continua;

Atributos;

Escalas de medida; y

Escala y Resolucin.

DIFERENCIANDO ENTRE EL MAPA Y LA BASE DE DATOS

Hay dos aspectos distintos en los SIG

La salida grafica (qu nosotros vemos)

Una base de Datos subyacente (qu contiene toda la informacin que se convierte a un mapa o muchos mapas).

Analoga del Iceberg

MODELO CONTRA CAPA CARTOGRFICA

SIG cuenta con un base de datos subyacente (oculta a la vista) (la capa modelo)

Esta capa proporciona informacin que se usa para presentar una salida visual o grfica que nosotros llamamos el mapa (la capa cartogrfica).

DE LA REALIDAD A LOS CEROS Y UNOS

No hay ningn salto obvio desde los fenmenos geogrficos cotidianos a las cadenas de 0s y 1s en la computadora.

Cada Base de Datos o tabla digital contiene representaciones digitales de objetos geogrficos como caminos, bosques, ejrcitos enemigos y cdigos postales.

Estos objetos tienen sus contrapartes en el mundo real. Ellos son rasgos u objetos discretos.

Los contenidos de un mapa son capturados en una base de datos convirtiendo rasgos cartogrficos en objetos dentro de una Base de datos de objetos, cada uno de los cuales normalmente ocupa un espacio o campo en una tabla de datos.

DE LA REALIDAD A LOS CEROS Y UNOS

No hay ningn salto obvio desde los fenmenos geogrficos cotidianos a las cadenas de 0s y 1s en la computadora.

Cada Base de Datos o tabla digital contiene representaciones digitales de objetos geogrficos como caminos, bosques, ejrcitos enemigos y cdigos postales.

Estos objetos tienen sus contrapartes en el mundo real. Ellos son rasgos u objetos discretos.

Los contenidos de un mapa son capturados en una base de datos convirtiendo rasgos cartogrficos en objetos dentro de una Base de datos de objetos, cada uno de los cuales normalmente ocupa un espacio o campo en una tabla de datos.

RASGOS FICTICIOS O CONCEPTUALES

Pero muchos rasgos mostrados en un mapa son ficticios y no existen en el mundo real.

Los Contornos realmente no existen mientras las casas y lagos son objetos reales.

Aspectos de los frentes climticos como los sistemas de alta o baja presin ? son ellos objetos reales?

OBJETOS REALES Y FICTICIOS REPRESENTADOS EN UN MAPA

Nosotros resolvemos algunos de estos problemas creando convenciones o hbitos para la representacin de los datos espaciales.

Hay muchas maneras en que cosas como los frentes climticos podran representarse pero nosotros intentamos y usamos las formas que las personas ya entienden.

Por ejemplo, nosotros siempre etiquetamos el agua en los mapas en letra cursiva. Las ciudades ms grandes tienen un smbolo ms grande que los pueblos pequeos. Verde representa el nivel del mar mientras castao o naranja representa las elevaciones ms altas. Lneas punteadas en un mapa de tiempo climtico indica la lluvia.

NO LMITES DISCRETOS

Muchos de los objetos que nosotros retratamos en los mapas son objetos discretos (como casas, caminos, tuberas subterrneas y montaas).

Hay cosas que no tiene fronteras fijas.

Uno de los problemas ms grandes est representando cosas que se extienden continuamente como los objetos discretos.

Por ejemplo, cmo representamos nosotros los cambios en elevacin o la cobertura del bosque? Cmo nosotros representamos la etnicidad en una poblacin, diga por ejemplo, 40% Blanco, 20% afro americano, 20% asitico y 20% otros cuando estas cosas varan todas a travs del tiempo y el espacio?

Cules de nosotros estamos tratando con el problema de variacin continua.

VARIACIN CONTINUA

Muchas caractersticas varan continuamente sobre la superficie de la tierra (ej. la Elevacin, la temperatura y la presin atmosfrica, vegetacin natural o tipo de suelo).

As para almacenar datos espacialmente, nosotros necesitamos asignar valores discretos a estas entidades.

Este es el proceso de discretizacin o dibujo de lneas rizadas alrededor de entidades difusas.

LOS MTODOS DE DISCRETIZACION

Rodeamos el problema de la variacin continua usando varias convenciones:

1.Tomando mediciones en puntos de muestreo como las estaciones climatolgicas; usando contadores de trfico vehicular en las intersecciones.

2.Tomando transectos o secciones cruzadas a intervalos. Entonces interpolamos entre los sitios de muestreo. Esto se usa en el muestreo geolgico.

3.Dividiendo el rea en parches o zonas, y asumiendo que la variable es constante dentro de cada zona. As es cmo trabaja la cartografa de suelos. Tambin es el principio detrs de la enumeracin para las zonas censales.

4.Dibujando contornos. Esto se hace para las elevaciones en la cartografa topogrfica

LOS PROBLEMAS CON LA DISCRETIZATION

Cada uno de estos mtodos crea objetos discretos.

Los objetos en cada caso son puntos, lneas o reas.

Pero cada mtodo es aproximado, capturando slo parte de la variacin real.

Problemas:

Un punto de muestreo no captura la variacin entre los puntos

Los transectos no capturan la variacin entre transectos

Las zonas pretenden que la variacin es sbita en los lmites, y que no hay ninguna variacin dentro de las zonas

Los contornos no capturan la variacin no localizada en los contornos

TRUCOS

Pueden emplearse algunos trucos para intentar mejorar el xito de cada mtodo.

Un ejemplo: trazar los lmites rizados en lugar de lneas afiladas

Tambin podemos describir las zonas como mezclas en lugar de como solo clases, por ejemplo 70% tipo de suelo A, 30% tipo de suelo B

LOCALIZACIN Y ATRIBUTOS

Para los propsitos del SIG, el dato espacial siempre tiene que tener una localizacin igual si es continuo.

Localizacin es simplemente el atributo espacial en la base de datos que lleva a la pregunta, ? que es un atributo ?

QUE SON LOS ATRIBUTOS?

Los atributos:

Describen las diferentes caractersticas de los objetos

Por ejemplo: una tabla que muestra los atributos de los objetos se llama una tabla de atributos

Cada objeto corresponde a una fila de la tabla

Cada Caracterstica o tema corresponde a una columna de la tabla

Entonces la tabla muestra la temtica y algo de los aspectos espaciales

CMO MEDIR ATRIBUTOS Y FENMENOS ESPACIALES

Necesitamos la manera de crear una correspondencia numrica entre los atributos y los campos de la base de datos.

LAS ESCALAS DE MEDIDA

Muchas mediciones de datos espaciales para uso en los SIG son numricas.

Usamos nmeros porque:

1) Ellos se conforman a la arquitectura digital de la computadora (es decir fcil para digerir por la computadora); y

2) Ellos nos permiten realizar operaciones matemticos con los datos.

Los Valores numricos pueden ser definidos como nominales, ordinales, intervalo, o escalas de medida,

Las diferentes escalas pueden ser demostradas usando el ejemplo de una carrera de maratn:

NOMINAL

Sobre una escala nominal, los nmeros solamente establecen identidad.

Por ejemplo: un nmero de telfono significa la nica identidad del telfono.

En una carrera, los nmeros asignados a los corredores que son usados para identificar a los individuos, estn en una escala nominal.

Estos nmeros de identidad no indican algn orden o valor relativo en trminos del resultado de la carrera.

ORDINAL

En una escala ordinal, los nmeros establecen slo un orden

El nmero de telfono 961-8224 no es algo ms que 961-8049, entonces los nmeros de telfono no son ordinales. (Qu son ellos?)

En una carrera, los lugares en que termina cada corredor, es decir 1 lugar, 2 lugar, 3 lugar, es moderado en una escala ordinal. Los nmeros significan algo relativo para nosotros pero

No sabemos cunta diferencia de tiempo hay entre cada corredor

INTERVALO

En una escala de intervalo, la diferencia (intervalo) entre nmeros es significante, pero la escala de enumeracin no empieza desde 0

La Substraccin tiene sentido pero la divisin no lo tiene

Por ejemplo, tiene sentido decir que 200 centgrados son 100 grados ms calurosos que 100, as la temperatura Celsius est en una escala de intervalo, pero 200 no son dos veces tan calurosos como 100.

No tiene ningn sentido decir que el nmero de telfono 968-0244 es 62195 mayor que 961-8049, porque los nmeros de telfono no son mediciones en una escala de intervalo

MS SOBRE LA ESCALA DE INTERVALO

En la carrera, el tiempo del da en que cada corredor termino es medido en una escala de intervalo.

Si los corredores terminaron a las 9:10 GMT, 9:20 GMT y 9:25 GMT, entonces el corredor uno termin 10 minutos antes del corredor 2, y la diferencia entre los corredores 1 y 2 es dos veces la diferencia entre los corredores 2 y 3.

Asi mismo, el corredor que termino a las 9:10 GMT no termin dos veces ms rpido que el corredor que termino a las 18:20 GMT.

MEDICIONES EN ESCALA DE PROPORCIN

Sobre una escala de proporcin, las mediciones tienen un cero absoluto y la diferencia entre nmeros es significante

La Divisin tiene sentido

Por ejemplo, tiene sentido decir que una persona de 50 kg pesa la mitad que una persona de 100 kg, as el peso en kg est en una escala de proporcin.

Claramente lo mismo es verdad para las libras. Una persona de 150 libras pesa la mitad que una persona de 300 libras.

MEDICIONES EN ESCALA DE PROPORCIN

Sobre una escala de proporcin, las mediciones tienen un cero absoluto y la diferencia entre nmeros es significante

La Divisin tiene sentido

Por ejemplo, tiene sentido decir que una persona de 50 kg pesa la mitad que una persona de 100 kg, as el peso en kg est en una escala de proporcin.

Claramente lo mismo es verdad para las libras. Una persona de 150 libras pesa la mitad que una persona de 300 libras.

CONTINUACIN DE PROPORCIN

El punto cero de peso es absoluto pero el punto cero de la escala Celsius (usado anteriormente) no lo es

En nuestra carrera, el corredor que termino en primer lugar termin en un tiempo de 2:30, el segundo en 2:40 y el 450avo corredor, llegar le tom 5 horas

El que termino en el lugar 450 gasto dos veces ms que el primer corredor (5/2.5 = 2)

LOS PROBLEMAS CON LOS SISTEMAS DE MEDIDA

Estas distinciones, aunque importantes, no estn siempre claramente definidas.

Es la elevacin intervalo o proporcin? Si el nivel base local para un levantamiento es de 750 metros, entonces es una montaa a 2000 metros dos veces tan alta como una a 1000 metros, cundo se observa desde el valle?

POR QU ES NECESARIO SABER QU SISTEMA DE MEDIDA ES USADO

Muchos datos geogrficos usados en las aplicaciones de SIG son nominales u ordinales.

Importante para recordar que aun cuando el programa lo permite, usted no puede multiplicar el lago x el estanque.

Esto es porque los valores nominales establecen el orden de clases, o su identidad distintiva, pero no intervalos o proporciones.

POR QU ES NECESARIO SABER QU SISTEMA DE MEDIDA ES USADO

Muchos datos geogrficos usados en las aplicaciones de SIG son nominales u ordinales.

Importante para recordar que aun cuando el programa lo permite, usted no puede multiplicar el lago x el estanque.

Esto es porque los valores nominales establecen el orden de clases, o su identidad distintiva, pero no intervalos o proporciones.

COSAS QUE NO SE PUEDEN HACER

Multiplicar tipo de suelo 2 por tipo de suelo 3 y obtener tipo de suelo 6.

Dividir el rea urbana por la clasificacin jerrquica del registro del crimen de una ciudad para conseguir un nmero significante.

Substraer La conveniencia clase 1 de la conveniencia clase 4 para conseguir 3 de algo

(Usted usa clases de conveniencia para evaluar la mejor de

las situaciones por desarrollo habitacional o instalaciones

de un centro comercial, o el mejor lugar para perforar petrleo etc).

COSAS QUE SE PUEDEN HACER

Dividir la poblacin por el rea (ambos son escala de proporcin) y conseguir la densidad de la poblacin.

Sustraer la elevacin del punto A a la elevacin del punto base para conseguir diferencia de elevacin.

EL CONCEPTO DE ESCALA

No hay ninguna manera mejor de representar los datos geogrficos en una base de datos, y no importa cmo los mida se debe tratar con la posibilidad de mltiples representaciones.

Pero en orden de hacer lo que necesitamos para entender el concepto de escala.

LA ESCALA COMO UN FRACCION REPRESENTATIVA

La escala de un mapa es la proporcin entre las distancias en el mapa y las distancias correspondientes en el mundo real

Si un mapa tiene una escala de 1:50,000, entonces 1 centmetro en el mapa equivale a 50,000 centmetros o 0.5 km en la superficie real del Terreno.

El uso de los trminos "pequea escala" y gran escala" es a menudo confuso por lo que es importante ser consistente

GRAN ESCALA CONTRA PEQUEA ESCALA

Un mapa a gran escala muestra gran detalle, se ven rasgos muy pequeos,

La fraccin representativa es grande, por ejemplo 1/10,000

El modulo escalar es pequeo: 10,000

Un mapa a pequea escala muestra solamente grandes rasgos

La Fraccin representativa es pequea, por ejemplo 1/250,000

El modulo escalar es grande: 250,000

La escala controla no slo cmo se muestran los rasgos, sino qu rasgos se muestran

A 1:2,500 el mapa mostrar las casas individuales y los postes de alumbrado mientras que un mapa 1:100,000 no.

LA ESCALA INTERNACIONAL

Diferentes escalas son usadas en los diferentes pases

En EE.UU., 1:100,000 es la escala ms grande a la cual existe cobertura completa de los estados continentales, pero hay cobertura limitado a 1:62,500 y 1:24000

En el REINO UNIDO, hay cobertura completa a escalas ms grandes (1:1250 a 1:10000)

En Colombia, hay cobertura completa a 1:100,000, en gran parte del pas a 1:25,000 y en zonas densamente pobladas o de minifundio a 1:10,000

LAS RESOLUCIONES MLTIPLES Y LA IMPORTANCIA DE LA ESCALA

El mismo fenmeno pueden representarse de diferentes maneras, a diferentes escalas y con diferentes niveles de exactitud.

Por ejemplo, a escala 1:5,000, un pueblo podra no ser una gota en un mapa porque podra mostrar cada edificio, calle etc.

A 1:2000.000, ese pueblo se vera como un punto en el mapa

LAS ESCALAS CAMBIANTES

Entonces puede haber mltiples representaciones de los mismos fenmenos geogrficos. Una iglesia se representar diferentemente en muchos diferentes mapas as como los caminos, las reas urbanas etc.

Es difcil convertir de una representacin a otra

Por ejemplo de una pequea escala (1:250,000) a una gran escala (1:10,000).

Esto tiene que hacerse con los tipos de objetos enumerados y el nivel de detalle asociado con ellos.

NIMAs a veces mantiene bases de datos mltiples con escalas diferentes.

LA PREGUNTA

Hay escala dentro de la computadora?

LA ESCALA Y LA RESOLUCIN

Escala y resolucin estn ntimamente conectadas y ambas son conceptos esenciales en los SIG y la cartografa.

Escala es la relacin entre los rasgos en el mapa y el mundo real.

Una escala de 1:5,000 significa que un rasgo en el mapa (o en el despliegue de la computadora) es 5,000 veces ms grande en la vida real.

Un segmento de camino que mide 10 centmetros en un mapa mide 50,000 centmetros (0.5 km) en el terreno. Semejante escala es considerada una escala grande.

LA PEQUEA ESCALA

Un mapa a pequea escala, por otro lado, implica que el fragmento que representa la escala es muy grande.

Un mapa del mundo que tenga una escala de 1:200.000.000 est a pequea escala. Un rasgo que en el mapa mide cm medir

100.000.000 cm (o 1578 millas) en la tierra.

LA RESOLUCIN

Resolucin es la claridad o nitidez de los rasgos en un mapa, pantalla de TELEVISIN o imagen de sensores remotos.

Una alta resolucin normalmente implica una gran escala (es decir los rasgos son bastante grandes para ser fciles de ver).

Baja resolucin implica una pequea escala (es decir los rasgos son pequeos y difciles de entender).

UN EJEMPLO

Imagine que un avin vuela bajo sobre la tierra encima de Bogot y toma una fotografa area. Sera fcil delinear los centros comerciales, los caminos mayores, quizs incluso su casa de semejante imagen. La fotografa area tiene buena resolucin porque la escala es grande.

Ahora imagine que usted tiene un satlite que orbita el globo y que enva de regreso imgenes capturadas a distancia. Se recibe una imagen de Bogot desde una rbita a gran altura en el cielo. Sera difcil definir algo aunque no los rasgos ms prominentes de la imagen.

La resolucin es ms baja (ms pobre) porque la imagen esta en pequea escala.

LOS MAPAS Y CARTOGRAFA

Los Mapas son la fuente principal de datos para los SIG.

La cartografa tradicional es fundamentalmente importante en SIG.

Los SIG tiene races en el anlisis de informacin sobre los mapas, y supera muchas de las limitaciones de anlisis manual.

LAS CARACTERSTICAS DE UN MAPA

Los Mapas se estilizan a menudo, hay generalizacin o abstraccin, y entonces se requiere de una cuidadosa interpretacin

Usualmente estn desactualizados

Muestran slo una situacin esttica una instantnea en el tiempo

Usualmente son muy elegantes/artsticos

Fciles de usar para responder ciertos tipos de preguntas como: cmo voy de aqu hasta all? O qu hay en este punto?

Difciles o demandan mucho tiempo para responder otros tipos de preguntas como: cul es el rea de este lago? O qu lugares yo puedo ver desde esta torre de TELEVISIN?

Estas son cosas son fciles y rpidas de determinar en un SIG.

TIPOS DE MAPAS

Hay dos tipos de mapas:

Mapas topogrficos una herramienta de referencia, mostrando los contornos de rasgos naturales y artificiales seleccionados de la Tierra.

Usualmente actan como marco para otra informacin.

Mapas Temticos una herramienta para comunicar conceptos geogrficos como la distribucin de densidades de la poblacin, clima, el movimiento de gnero, el uso de la tierra etc.

TIPOS DE MAPAS

Hay dos tipos de mapas:

Mapas topogrficos una herramienta de referencia, mostrando los contornos de rasgos naturales y artificiales seleccionados de la Tierra.

Usualmente actan como marco para otra informacin.

Mapas Temticos una herramienta para comunicar conceptos geogrficos como la distribucin de densidades de la poblacin, clima, el movimiento de gnero, el uso de la tierra etc.

LOS MAPAS TEMTICOS

Tratamos principalmente con mapas temticos

En los SIG y algunos tipos de mapas temticos son especialmente importantes:

El coropleto usa zonas reportadas como municipios o zonas censales para mostrar datos como ingresos promedio, porcentaje de mujeres, o proporciones de mortalidad. Recuerde que un mapa coropleto es un tipo de mapa temtico.

Los limites de las zonas son establecidos independientemente de los datos, y pueden usarse para reportar muchos juegos diferentes de datos (el ej. las zonas Censales)

MS SOBRE LOS MAPAS TEMTICOS

Un mapa de clases de rea muestra zonas de atributos constantes, como vegetacin, tipo de suelos, o especies de bosque.

Los lmites son diferentes para cada mapa como ellos estn determinados por la variacin del atributo que esta siendo cartografiado, por ejemplo los cambios de tipo de suelo pueden ocurrir independientemente de los cambios en la vegetacin.

CONTINUACION DE MAPAS TEMTICOS

El mapa isopleto muestra una superficie imaginaria por medio de lneas que unen puntos de igual valor, "isolneas" (por ejemplo los contornos o curvas de nivel en un mapa topogrfico)

Son usados para fenmenos que varan suavemente en el mapa, como la temperatura, presin, lluvia o densidad de la poblacin,

LA GRILLA GEOGRFICA

LA GRILLA GEOGRFICA

El sistema esfrico de coordenadas con latitudes y longitudes usadas para determinar las localizaciones de rasgos de la superficie.

Paralelos: las lneas este-oeste paralelas al ecuador.

Meridianos: lneas norte-sur que conectan los polos.

La Grilla Geogrfica

Los Paralelos son constantemente paralelos, y los meridianos convergen en los polos.

Los Meridianos y paralelos siempre se intersectan en ngulos rectos.