sistemas de informaciÓn geogrÁfica
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Conceptos básicos de los SIG (Sistemas de Información Geográfica)TRANSCRIPT
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SIG Sistemas de Información Geográfica.
SIG
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Los Sistemas de Información Geográfica (SIG o GIS, en su acrónimo inglés Geographic
Information System) son una integración organizada de hardware, software y datos
geográficos diseñada para capturar, almacenar, manipular, analizar y desplegar en todas
sus formas la información geográficamente referenciada con el fin de resolver problemas
complejos de planificación y gestión geográfica. También puede definirse como un modelo
de una parte de la realidad referido a un sistema de coordenadas terrestre y construido
para satisfacer unas necesidades concretas de información.
En el sentido más estricto, es cualquier sistema de información capaz de integrar,
almacenar, editar, analizar, compartir y mostrar la información geográficamente
referenciada. En un sentido más genérico, los SIG son herramientas que permiten a los
usuarios crear consultas interactivas, analizar la información espacial, editar datos, mapas
y presentar los resultados de todas estas operaciones.
La tecnología de los Sistemas de Información Geográfica puede ser utilizada para
investigaciones científicas, la gestión de los recursos, gestión de activos, la arqueología, la
evaluación del impacto ambiental, la planificación urbana, la cartografía, la sociología, la
geografía histórica, el marketing, la logística por nombrar unos pocos. Por ejemplo, un SIG
podría permitir a los grupos de emergencia calcular fácilmente los tiempos de respuesta en
caso de un desastre natural, o para encontrar los humedales que necesitan protección
contra la contaminación, o pueden ser utilizados por una empresa para ubicar un nuevo
negocio y aprovechar las ventajas de una zona de mercado con escasa competencia.
El SIG funciona como una base de datos con información geográfica (datos alfanuméricos)
que se encuentra asociada por un identificador común a los objetos gráficos de un mapa
digital. De esta forma, señalando un objeto se conocen sus atributos e, inversamente,
preguntando por un registro de la base de datos se puede saber su localización en la
cartografía.
La razón fundamental para utilizar un SIG es la gestión de información espacial. El sistema
permite separar la información en diferentes capas temáticas y las almacena
independientemente, permitiendo trabajar con ellas de manera rápida y sencilla, facilitando
al profesional la posibilidad de relacionar la información existente a través de la topología
de los objetos, con el fin de generar otra nueva que no podríamos obtener de otra forma.
Las principales cuestiones que puede resolver un Sistema de Información Geográfica,
ordenadas de menor a mayor complejidad, son:
Localización: preguntar por las características de un lugar concreto.
Condición: el cumplimiento o no de unas condiciones impuestas al sistema.
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Tendencia: comparación entre situaciones temporales o espaciales distintas de
alguna característica.
Rutas: cálculo de rutas óptimas entre dos o más puntos.
Pautas: detección de pautas espaciales.
Modelos: generación de modelos a partir de fenómenos o actuaciones simuladas.
Por ser tan versátiles, el campo de aplicación de los Sistemas de Información Geográfica
es muy amplio, pudiendo utilizarse en la mayoría de las actividades con un componente
espacial. La profunda revolución que han provocado las nuevas tecnologías ha incidido de
manera decisiva en su evolución.
Un Sistema de Información Geográfica puede mostrar la información en capas temáticas para realizar análisis multicriterio complejos. Fuente: http://commons.wikimedia.org/wiki/File%3ASig.jpg
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La creación de datos
La teledetección es una de las principales fuentes de datos para los SIG. En la imagen artística una representación
de la constelación de satélites RapidEye.
Las modernas tecnologías SIG trabajan con información digital, para la cual existen varios
métodos utilizados en la creación de datos digitales. El método más utilizado es la
digitalización, donde a partir de un mapa impreso o con información tomada en campo se
transfiere a un medio digital por el empleo de un programa de Diseño Asistido por
Ordenador (DAO o CAD) con capacidades de georreferenciación.
Dada la amplia disponibilidad de imágenes orto-rectificadas (tanto de satélite y como
aéreas), la digitalización por esta vía se está convirtiendo en la principal fuente de
extracción de datos geográficos. Esta forma de digitalización implica la búsqueda de datos
geográficos directamente en las imágenes aéreas en lugar del método tradicional de la
localización de formas geográficas sobre un tablero de digitalización.
La representación de los datos
Los datos SIG representan los objetos del mundo real (carreteras, el uso del suelo,
altitudes). Los objetos del mundo real se pueden dividir en dos abstracciones:
objetos discretos (una casa) y continuos(cantidad de lluvia caída, una elevación). Existen
dos formas de almacenar los datos en un SIG: raster y vectorial.
Los SIG que se centran en el manejo de datos en formato vectorial son más populares en
el mercado. No obstante, los SIG raster son muy utilizados en estudios que requieran la
generación de capas continuas, necesarias en fenómenos no discretos; también en
estudios medioambientales donde no se requiere una excesiva precisión espacial
(contaminación atmosférica, distribución de temperaturas, localización de especies
marinas, análisis geológicos, etc.).
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Raster
Un tipo de datos raster es, en esencia, cualquier tipo de imagen digital representada en
mallas. El modelo de SIG raster o de retícula se centra en las propiedades del espacio más
que en la precisión de la localización. Divide el espacio en celdasregulares donde cada una
de ellas representa un único valor. Se trata de un modelo de datos muy adecuado para la
representación de variables continuas en el espacio.
Interpretación cartográfica vectorial (izquierda) y raster (derecha) de elementos geográficos.
Cualquiera que esté familiarizado con la fotografía digital reconoce el píxel como la unidad
menor de información de una imagen. Una combinación de estos píxeles creará una
imagen, a distinción del uso común de gráficos vectoriales escalables que son la base del
modelo vectorial. Si bien una imagen digital se refiere a la salida como una representación
de la realidad, en una fotografía o el arte transferidos a la computadora, el tipo de datos
raster reflejará una abstracción de la realidad. Las fotografías aéreas son una forma de
datos raster utilizada comúnmente con un sólo propósito: mostrar una imagen detallada de
un mapa base sobre la que se realizarán labores de digitalización. Otros conjuntos de datos
raster podrán contener información referente a las elevaciones del terreno (un Modelo
Digital del Terreno), o de la reflexión de la luz de una particular longitud de onda (por
ejemplo las obtenidas por el satélite LandSat), entre otros.
Los datos raster se compone de filas y columnas de celdas, cada celda almacena un valor
único. Los datos raster pueden ser imágenes (imágenes raster), con un valor de color en
cada celda (o píxel). Otros valores registrados para cada celda puede ser un valor discreto,
como el uso del suelo, valores continuos, como temperaturas, o un valor nulo si no se
dispone de datos. Si bien una trama de celdas almacena un valor único, estas pueden
ampliarse mediante el uso de las bandas del raster para representar los colores RGB (rojo,
verde, azul), o una tabla extendida de atributos con una fila para cada valor único de
células. La resolución del conjunto de datos raster es el ancho de la celda en unidades
sobre el terreno.
Los datos raster se almacenan en diferentes formatos, desde un archivo estándar basado
en la estructura de TIFF, JPEG, etc. a grandes objetos binarios (BLOB), los datos
almacenados directamente en Sistema de gestión de base de datos. El almacenamiento
en bases de datos, cuando se indexan, por lo general permiten una rápida recuperación de
los datos raster, pero a costa de requerir el almacenamiento de millones registros con un
importante tamaño de memoria. En un modelo raster cuanto mayores sean las dimensiones
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de las celdas menor es la precisión o detalle (resolución) de la representación del espacio
geográfico.
Vectorial
En un SIG, las características geográficas se expresan con frecuencia como vectores,
manteniendo las características geométricas de las figuras.
Representación de curvas de nivel sobre una superficie tridimensional generada por una malla TIN.
En los datos vectoriales, el interés de las representaciones se centra en la precisión de
localización de los elementos geográficos sobre el espacio y donde los fenómenos a
representar son discretos, es decir, de límites definidos. Cada una de estas geometrías
está vinculada a una fila en una base de datos que describe sus atributos. Por ejemplo, una
base de datos que describe los lagos puede contener datos sobre la batimetría de estos, la
calidad del agua o el nivel de contaminación. Esta información puede ser utilizada para
crear un mapa que describa un atributo particular contenido en la base de datos. Los lagos
pueden tener un rango de colores en función del nivel de contaminación. Además, las
diferentes geometrías de los elementos también pueden ser comparadas. Así, por ejemplo,
el SIG puede ser usado para identificar aquellos pozos (geometría de puntos) que están en
torno a 2 kilómetros de un lago (geometría de polígonos) y que tienen un alto nivel de
contaminación.
Dimensión espacial de los datos en un SIG.
Los elementos vectoriales pueden crearse respetando una integridad territorial a través de
la aplicación de unas normas topológicas tales como que "los polígonos no deben
superponerse". Los datos vectoriales se pueden utilizar para representar variaciones
continuas de fenómenos. Las líneas de contorno y las redes irregulares de triángulos (TIN)
se utilizan para representar la altitud u otros valores en continua evolución. Los TIN son
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registros de valores en un punto localizado, que están conectados por líneas para formar
una malla irregular de triángulos. La cara de los triángulos representan, por ejemplo, la
superficie del terreno.
Para modelar digitalmente las entidades del mundo real se utilizan tres elementos
geométricos: el punto, la línea y el polígono.
Puntos
Los puntos se utilizan para las entidades geográficas que mejor pueden ser
expresadas por un único punto de referencia. En otras palabras: la simple ubicación.
Por ejemplo, las localizaciones de los pozos, picos de elevaciones o puntos de
interés. Los puntos transmiten la menor cantidad de información de estos tipos de
archivo y no son posibles las mediciones. También se pueden utilizar para
representar zonas a una escala pequeña. Por ejemplo, las ciudades en un mapa
del mundo estarán representadas por puntos en lugar de polígonos.
Líneas o polilíneas
Las líneas unidimensionales o polilíneas son usadas para rasgos lineales como ríos,
caminos, ferrocarriles, rastros, líneas topográficas o curvas de nivel. De igual forma
que en las entidades puntuales, en pequeñas escalas pueden ser utilizados para
representar polígonos. En los elementos lineales puede medirse la distancia.
Polígonos
Los polígonos bidimensionales se utilizan para representar elementos geográficos
que cubren un área particular de la superficie de la tierra. Estas entidades pueden
representar lagos, límites de parques naturales, edificios, provincias, o los usos del
suelo, por ejemplo. Los polígonos transmiten la mayor cantidad de información en
archivos con datos vectoriales y en ellos se pueden medir el perímetro y el área.
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Es de suma utilidad el uso de herramientas como los SIG en la mayoría de las
investigaciones de carácter urbano, debido a su capacidad de representación cartográfica
y múltiples características para el análisis de datos digitales, en este caso se aplicará a la
investigación “La vivienda precaria en la periferia de Chilpancingo, Gro. Caso de estudio
Col. los Cedros”.
Para tal caso se aplicará el software Globbal Mapper y el Inventario Nacional de
Viviendas.
El global Mapper se ha elegido por su sencillez y
versatilidad de uso para poder establecer
visualizaciones tridimensionales del área de
estudio, además de poder trabajar con datos obtenidos de INEGI (Instituto Nacional de
Estadística, Geografía e Informática), pero que a su vez no se encuentran actualizados
para poder proporcionar traza urbana de este lugar, entre otras cosas debido a que es una
colonia de reciente creación.
Por otro lado el INV (Inventario Nacional
de Vivienda) el cual encontramos
alojado en la página de INEGI, si
contiene información actualizada al censo de vivienda del año 2010 e incluso en este
software on-line, podemos encontrar una traza urbana establecida con cuadras en
información integrada de viviendas y elementos urbanos, como lo es infraestructura de la
vivienda, vialidades, cantidad de habitantes, etc.
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Trabajaremos con la versión 13 de Global Mapper y con los archivos de información de
INEGI referentes a la ciudad de Chilpancingo, los cuales están referenciados
geográficamente con la carta PGBD 14062013.
Una vez instalado el
programa abriremos el
Software Global Mapper, el
cual nos mostrará una
ventana de bienvenida, la
cual lucirá de la siguiente
manera.
Importaremos un archivo Shape (Extensión .SHP), para cargar los datos vectoriales de
Chilpancingo, correspondientes al conjunto topográfico, esto lo llevaremos a cabo dando
click en el botón con la leyenda “Open your own data files”.
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Abriremos todos los archivos shape para abarcar todas las temáticas, quedará de la
siguiente manera.
Aquí podemos apreciar el conjunto de curvas de nivel de toda la carta PGBD 14062013.
Después podremos cargar una Modelo digital de elevación para darnos una idea más
clara de la ubicación y pendientes de nuestra área de trabajo.
Haremos click en abrir y buscaremos nuestro archivo de MDE con la extensión BIL. Y
seleccionaremos la opción YES TO ALL precisar que contiene datos de elevación.
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Despues procederemos a configurar la proyección de dicho archivo en la siguiente ventana
con los siguientes datos, es importante seleccionar el datum NAD 17 (México), la
proyección en UTM y las unidades de la manera que nos sean de mas utilidad, en este
caso las pondremos en metros.
Nuestra vista lucirá de la siguiente manera, y podremos seleccionar el tema de visualización
que más nos sea de utilidad. También requeriremos apagar layers que no nos sean de
interés en Overlay Control center ubicado en la ventanita que se encuentra
a la derecha en la siguiente imagen, esto nos permite controlar los elementos que tengamos
cargados, para poder mostrarlos, ocultarlos, etc
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De esta manera tendremos una visualización mas clara, y con colores que nos indicaran la
profundidad de alturas del terreno.
Ahora para tener una vista en tercera dimensión solo basta con hacer click en el botón 3D,
ubicado en la parte superior derecha de la barra de herramientas.
Tendremos una vista como esta, en donde claramente se puede apreciar la ciudad de
Chilpancingo, ahora solo basta con acercarnos al área de estudio y tomar algunas
imágenes del terreno.
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Aquí tenemos una vista más cercana del área de estudio, en la cual con conocimientos
previos del terreno podemos ubicar el lugar, debido a que en los archivos disponibles en
INEGI no hay referencias de trazas urbanas ya que no hay archivos actualizados.
De esta manera podemos obtener una visualización 3D del lugar de estudio, podremos
utilizar herramientas en este mismo software para realizar cortes de elevaciones, cambiar
de tema de visualización, e incluso revisar niveles de agua en caso de inundación, pero
para este caso no ocuparemos.
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Este software recomendado por personal de INEGI ha sido de gran utilidad para analizar
datos de la vivienda del área de estudio, es un potente SIG on line que se encuentra alojado
en la página de INEGI y no requiere de una instalación para su utilización, la página es.
http://www.inegi.org.mx/est/contenidos/proyectos/inv/default.aspx
O podemos accesar a http://www.inegi.org.mx y dar click en el área de estadística y
posteriormente en la subárea de BANCO DE DATOS en donde encontraremos la opción
INVENTARIO NACIONAL DE VIVIENDAS.
Una vez en esa seccion aparecerá de la siguiente manera la ventana, a lo cual deberemos dar click
en el botón entrar.
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El entorno que aparecerá es bastante amigable ya que es muy parecido a la famosa plataforma de
GOOGLE MAPS, misma de la cual se basaron los desarrolladores de esta herramienta.
Para poder ubicar el área de estudio tecleamos el nombre de la localidad en el cuadro de texto que
se encuentra precedido al texto buscar, en la parte superior izquierda de el área de trabajo, nos
mostrará una serie de opciones dependiendo la localidad que querramos y elijiremos la adecuada,
entonces el mismo programa nos dará un acercamiento al sitio.
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Ya ubicados en este lugar, harémos un acercamiento mas preciso al área de estudio, y quedará de
la sigueinte manera.
Una vez localizada el área de estudio, podemos apreciar que
aquí si aparece una traza urbana e incluso podemos tener una
vista satelital de las casa que s encuentran en el lugar; en el
panel de la izquierda podremos activar y desactivar diversas
opciones como , topografía, recursos naturales, imagen del
territorio, inventario de viviendas, características de las
viviendas, etc.
Al activar estas opciones se nos motraran los datos de manera
gráfica en tóda en área que estemos visualizando, si queremos
delimitar en área de estudio podemos hacer un poligono con el
boton del mismo nombre ubicado en la parte superior izquierda
del área de trabajo.
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El poligono de selección puede quedar de la siquiente manera.
Ahora con el boton CONSULTAR ubicado a la derecha del boton POLIGONO podremos obtener
datos mas preciso de la ubicación, estos datos siempre seran tantos como tengamos seleccionados
en el panel de la izquierda.
En este caso la informacion que se nos motrará será esta.
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Estos mismos datos debido a que se nos presentan a manera de tabla podemos seleccionarlos y
realizar graficas en Excel, que nos permitan elabiorar un análisis mas a fondo.
La siguiente caracteristica es el inventario, en el cual podremos apreciar 5 campos, representados
gráficamente en cada cuadra o manzana del área de estudio con un correspondiente numero y
color.
Los campor son los siguientes.
Total de viviendas particulares
Total de viviendas habitadas
Viviendas particulares habitadas
Viviendas particulares no habitadas
Ahora podemos darnos una idea mas clara de estos características con cifras oficiales del INEGI.
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Con global mapper pudimos obtener cierta visualización 3D del área de estudio, DICHO
SIG tiene capacidades para efectuar mas acciones, sin embargo dado que no existen datos
actualizados correspondientes al área no fue posible explotarlo al máximo; con el inventario
nacional de vivienda de INEGI obtuvimos cifras que nos han servido para tener una idea
más precisa de la situación en la que se encuentran las viviendas de dicha área de estudio,
estos son solo una muestra de todos los datos que se han obtenido con este software,
pasando desde cantidad de viviendas habitada, viviendas deshabitadas, viviendas
particulares, con recubrimiento en el piso, con energía eléctrica, etc., todo esto con una
interfaz bastante intuitiva y con la cual no se requiere una gran cantidad de tiempo para
dominar dicha herramienta, tal cual era el objetivo de implementar una herramienta SIG en
esta investigación.