S.I.G. (SIG)

La contribución del pasado
Muchos de los algoritmos que actualmente permiten llevar el paisaje al lenguaje computacional provienen de una matemática que se remonta hasta 1680 aproximadamente. De estas escuelas matemáticas surgió la topología; ciencia matemática que permite estudiar las figuras y sus relaciones entre sí. Del mismo modo surgieron los 4 principios de la naturaleza de los datos geográficos: “todo elemento geográfico tiene posición absoluta, posición relativa, figura geométrica y atributos”.


Los primeros SIG

Hacia la década de 1870 se organizó un sistema de información geográfica por parte de una empresa de trenes en Irlanda que empleó la superposición de acetatos.
Hacia los años 50’s aparecieron los primeros softwares de cartografía automatizada y las primeras bases de datos para manejar atributos en el computador. Luego, a finales de los 60’s surgieron sistemas que permitían integrar la bases de datos con las figuras y esta facilidad fue puesta en práctica desde entonces.
El primer SIG que logró cierta eficiencia  fue el SIG-Canadá, en 1962,  que fue orientado al manejo de bosques (administración de sus recursos naturales) y estaba estructurado sobre todo en polígonos.
Desde los años 60 y hasta mediados de los 70 se manejó un modelo orientado a registros: cada figura tenia un registro correspondiente pero no se podía establecer una relación entre las figuras.
A comienzos de los años 70 se desarrollaron algoritmos que permitían generar las posiciones relativas mediante topología en capas o layers. Esta técnica se le llama modelo orientado a capas(o también orientado a BD) se impuso durante los 80’s y aun perdura en muchos estudios pues es la técnica mas práctica y comercialmente distribuida.

En 1985 los ingleses crearon el modelo orientado a objetos donde se considera el paisaje tal como lo es realmente: todo se conforma de partes, y las partes se integran y forman objetos.

Concepto de SIG
Existen diferentes definiciones de para un sistema de información geográfica, una definición sintetizada sería: “Herramienta informática para la manipulación y análisis de datos georreferenciados orientada a la toma de decisiones

Pero más detalladamente, podemos decir que un sistema de información geográfica es un sistema de hardware, software y procedimientos diseñado para realizar la captura, almacenamiento, manipulación, análisis, modelación y representación de datos referenciados espacialmente para la resolución de problemas complejos de planificación y gestión


Componentes de un SIG

Recurso técnico

  • Subsistema de Entrada: Realiza la captura y transformación de datos análogos tales como mapas impresos, registros alfanuméricos en papel y observaciones de campo.  Del mismo modo, convierte la información digital, proveniente de sensores remotos u otros sistemas de información, a una plataforma compatible con lenguaje computacional del SIG. Entre los dispositivos de entrada figuran: Tableros digitalizadores, scanners o barredores,  lectores magnéticos y láser, teclados, terminales y puertos, e Internet.
  • Subsistema de manejo: Es el subsistema que permite el almacenamiento, ordenación y recuperación de datos.  Esta organización es posible gracias a programas conocidos como Sistemas manejadores de bases de datos (SMBD) que permiten manejar datos espaciales digitales.  Mediante las bases de datos y los SMBD se obtiene una administración de datos que permiten su consulta, tratamiento de datos derivados y su retroalimentación. Entre los dispositivos de almacenamiento figuran: Discos duros, cintas magnéticas y unidades de compresión y zip-back up.
  • Subsistema de análisis: Existen muchos análisis en SIG, desde la sencillez de la comparación de objetos según sus atributos hasta complejos análisis de rutas eficientes en tiempo y distancia.  Son típicos análisis en los paquetes de SIG el análisis espacial, análisis de proximidad, análisis de redes y análisis en tercera dimensión, entre otros. El éxito de estas operaciones recae en la calidad y preparación de la información a ser analizada.   Se requiere de una correcta conceptualización de las tareas de análisis previa a su ejecución.
  • Subsistema de salida: Es el subsistema que comprende la presentación de los datos y despliegue de resultados derivados del subsistema de análisis. La salida de datos corresponde tanto a un despliegue gráfico (mapas, gráficas) como alfanuméricos (tablas, reportes). A su vez la salida puede generarse tanto en formatos análogos como digitales que puedan ser exportados mediante diversos medios a otro SIG u otro software similar. Entre los dispositivos de salida en SIG, figuran: terminales y puertos de salida, impresoras, plotters, cintas magnéticas, discos de almacenamiento, medios ópticos.
  • Recurso humano:
    Un SIG requiere un equipo humano, cuya preparación no debe limitarse al conocimiento de los SIG mismos, sino que debe cubrir razonablemente las diferentes áreas implicadas en los análisis y campos de aplicación.
       El recurso humano lo comprenden tanto las personas capaces de conceptualizar y manejar las utilidades de la tecnología SIG como también aquellas que actúan solamente en calidad de cliente.  A su vez los usuarios pueden ser internos o externos a un SIG específico.
  • Organización:   La implantación de un SIG puede desarrollarse exitosamente bajo el amparo de una voluntad institucional fuerte, decidida y convencida a fondo de las implicaciones de adoptar esta tecnología.
  • Datos: Un SIG opera con datos geoespaciales. Un dato geoespacial es aquel que hace referencia a un espacio geográfico cuya ubicación se conoce (bajo sistema de coordenadas). Los SIG almacenan la localización del dato, su relación espacial con otros datos (topología) y una descripción a través de sus atributos propios. Un SIG sin datos no es SIG, sino simplemente un software vacío.

Por otra parte, también existen diferencias entre las aplicaciones desarrolladas con SIG , en cuanto a su tamaño, objetivos y otros aspectos estructurales, como se resume en el cuadro.

Sistemas Orientación Tamaño Tiempo Características Desarrollo
Grandes
sistemas
-Propósito general (Catastro, sistemas de información territorial, sistemas de información urbana….) -Grande -Largo plazo -Planificación exhaustiva
-Formatos
-Procedimientos normalizados
-Instituciones
-Grandes empresas
Sistemas medianos y pequeños -Proyectos (gestión y planificación del comercio, de una explotación agraria, un servicio…) -Mediano
-Pequeño
– Corto medio y plazo -Planificación flexible -Equipos
-Particulares
  • Los SIG brindan el salto del mapa impreso en papel al manejo de mapas digitales y el salto a la sobreposición digital.
  • A diferencia de la cartografía digital, que no va más allá de la ubicación de los objetos, los SIG no sólo nos permiten manipular los elementos de un mapa sino relacionar cada objeto con una información más amplia y establecer relaciones espaciales y de carácter.
  • Los SIG permiten análisis matemático y salidas gráficas para visualizar resultados parciales y finales de un trabajo.
  • Como los SIG manejan la base de datos por un lado y la presentación por otro, se pueden generar muchos mapas desde los mismos datos.

Los SIG trabajan con información geográfica (IG), el verdadero valor de los SIG estriba en su capacidad de mostrar la realidad geográfica.
La IG es la referida a entes, elementos o fenómenos que ocurren sobre la corteza terrestre o en sus proximidades, en relación con los cuales es relevante el conocimiento de su posición referida a un sistema vinculado con La Tierra.
Los entes, elementos geográficos o Unidades de Observación son fenómenos de interés para el mundo real que no pueden ser subdivididos en fenómenos del mismo tipo pero pueden formar clases”

Componentes de los elementos o entidades:
Todo elemento o fenómeno de interés se localiza en algún lugar (espacio), ha sucedido en algún momento (tiempo) y tiene asociada alguna medida del mismo (Atributo):

  • Componente espacial
    • Geometría (localización): posición, forma, tamaño, orientación.
    • Topología (relaciones espaciales): deducible de la geometría.
  • Componente temática
    • Atributo o variable temática: son propiedades que pueden asignarse a cada localización del espacio, y que carecen de extensión específica, se estudian de modo genérico y está contenida en códigos, nombre y atributos.
  • Componente temporal
    • Tiempo

Existen varias formas de hacer un análisis de los datos en función de sus componentes que se muestran a continuación:

  • Análisis espacial
    • Considera asiladamente el aspecto espacial
    • Estudia sus características geométricas puras
  • Análisis estadístico
    • Considera aisladamente el aspecto temático y utiliza las técnicas existentes.
  • Modelado cartográfico
    • Considera simultáneamente e interactuando los dos aspectos.

La IG tiene unas características muy particulares; es voluminosa, fractal, borrosa, dinámica y multiforme, a continuación describiremos cada una de estas características:

  • Voluminosa: Tanto por su procedencia y contenido muy dispar, el número potencial de datos en los trabajos de campo puede ser infinito.
  • Fractal: Los elementos naturales tienen forma sumamente irregular, son objetos fractales. La dimensión Fractal mide el grado de irregularidades. La representación depende de la escala del mapa; un mismo objeto varía sus dimensiones topológicas si se representa en mapas distintos; dependiendo de la escala la presentación de la realidad es diferente.
  • Borrosa: Es difícil delimitar los elementos geográficos, por ejemplo los límites de un bosque junto a un cultivo, el límite dónde acaba un río y comienza el mar o entre una ciudad y un término municipal.
  • Dinámica: La información cambia con el tiempo y ello implica la corrección de los errores que se produzcan.
    • Cambios en el tiempo (mapas de uso en el suelo)
    • Cambios en el espacio (crecimiento urbano, obras hidráulicas, crecimiento demográfico (6% al año)).
    • Cambios temáticos (rotación de cultivos)
  • Multiforme: La representación de los objetos geográficos varía con la escala del mapa; una ciudad puede ser un punto o un polígono en función de la escala elegida. La elección dependerá del fin que se persiga y del tipo de las consultas a las que el sistema deberá responder.

Por otra parte, no cabe asimilar “información geográfica” a la mera localización de sucesos. La ubicación de fenómenos es frecuente en la indagación científica y en los modestos menesteres cotidianos; lo peculiar en aquélla es el cometido estructurante de la posición, eje articulador de todos los análisis e interpretaciones.
Precisamente, uno de los rasgos distintivos de la información geográfica es su riqueza y complejidad; en efecto, en una unidad elemental de información geográfica (datum) cristalizan los siguientes tipos de información:
Locacional, para describir la posición de un objeto sobre la superficie terrestre mediante un sistema de coordenadas (x, y, z)
Temática, para expresar los atributos o propiedades de un objeto o localización
Temporal, para describir los cambios ocurridos con el transcurso del tiempo (este tipo de información puede omitirse en función de los objetivos de las aplicaciones)
El objetivo y desafío de los SIG consiste en representar la información geográfica con tecnología digital, de forma consistente y eficiente, y considerando, al mismo tiempo, otras características fundamentales de la misma.

Tratamiento y análisis de la IG en un SIG.

El tratamiento y análisis de la IG en un SIG implica abstracción y discretización:

  • Abstracción: estructuración de la información geográfica en capas temáticas.>
  • Discretización: elección de determinados elementos geográficos, obviando otros que puede que no tengan la importancia deseada.

Se deben de tener en cuenta que los datos geográficos deben descomponerse en tres componentes: Temática, Espacial y Temporal,  que responden respectivamente a las preguntas de ¿que? ¿dónde? Y ¿cuándo?
El SIG gira alrededor del interés por conocer cierto aspecto del mundo real y de intentar explicarlo mediante un modelo. Estudia el concepto de medida de los componentes como parte fundamental del desarrollo del modelo y el concepto de control como generador del modelo del SIG.
Cada una de las medidas de los componentes juega un determinado papel en un SIG (Sinton estableció en 1979 que una debía ser “fija”, otra serviría de “control” y una tercera se mediría constituyendo la componente principal del estudio).
El control de los componentes da como resultado los marcos de medida que en los modelos SIG tradicionales son:

  • Atributos como control -> Modelo Vector
  • Espacio como control -> Modelo Raster

También existen en la actualidad un modelo que integra conjuntamente los dos modelos anteriores llamado Geoobjetos y que queda fuera del objetivo de este documento.

Modelo Ventajas Desventajas
Raster Estructura de datos simple
Compatibilidad imágenes de satélite y de escáner
Buenas capacidades para el análisis, simulaciones y modelado
Tecnología barata
Archivos muy grandes que se incrementan geométricamente cuando aumenta la resolución
Necesidad de estructuras de compresión de datos
Menor precisión locacional
Vectorial Buena representación cartográfica
Estructura de datos compacta
Facilidad de actualización de la base geográfica
Estructuras de datos complejas
Imposibilidad para realizar ciertos análisis
•Technologic cara

Los SIG se definen como tecnologías de integración de información de naturaleza diversa, por lo que, es frecuente, que cada proyecto utilice distintas fuentes de datos que a su vez se encuentran en formatos variados. Una clasificación simple permite distinguir entre fuentes primarias y secundarias y formatos digitales y no digitales.

Documentos
Fuentes

Digitales

No digitales

Primarias -Levantamientos topográficos (vectorial)
-Telemetría (vectorial)
-Medidas de GPS (vectorial)
-Imágenes de satélite (raster)
-Otros instrumentos digitales
-Observaciones de campo
-Documentos lineales (Censos, encuestas, listas…)
-Mapas
-Fotografía aérea
Secundarias -Imágenes de satélite (raster)
-Bases de datos digitales
-Listas (de direcciones, coordenadas…)
-Documentos de escáner (raster)
-Documentos de archivo
-Otros mapas e imágenes

Las aplicaciones que presentan los SIG son numerosas, pero se podrían clasificar en tres grandes bloques, los dos primeros basados en campos y el tercero en objetos:

Aplicaciones cartográficas: irrigación, análisis del rendimiento de las cosechas, evaluación del terreno, planificación y gestión de instalaciones, estudios del paisaje o análisis de la estructura del trafico.
Aplicaciones para el modelado digital del terreno: estudio de recursos de las ciencias de la tierra, análisis del suelo, estudios de la contaminación del aire y del agua o control de inundaciones entre otros.
Aplicaciones de objetos geográficos: sistemas de navegación de vehículos, análisis del mercado geográfico, distribución y consumo de servicios públicos o análisis económico de productos y servicios para el consumidor.

Área de aplicación   Aplicaciones
Gestión de recursos naturales y del medio ambiente seguimiento de la contaminación, del tiempo y clima; evaluación de impactos ambientales; inventario de recursos; biodiversidad y conservación; estudios sobre el paisaje; planificación hídrica (ríos, acuíferos, zonas de inundación); espacios protegidos; espacios naturales (control de incendios, de plagas)
 Agricultura seguimiento de cosechas, control de plagas y enfermedades; estudios de suelos; planificación de riegos y usos del agua
 Comercio y servicios análisis de localización de establecimientos; estudios de oferta/demanda; publicidad; evaluación del potencial de mercado, áreas de influencia; accesibilidad
 Transporte planeamiento de infraestructuras (carreteras, ferrocarril, eléctricas, telefónicas, abastecimiento de agua), control de vehículos), determinación de rutas óptimas; control de los flujos de las redes (agua, electricidad)
 Servicios públicos estudios epidemiológicos; análisis de accidentalidad; control y seguimiento de rutas de ambulancias y vehículos públicos, planificación espacial de los centros de salud, docentes, administrativos, etc.
 Gestión local protección civil (bomberos, policía, actividades molestas y peligrosas, planes de evacuación, etc.), seguimiento y control de licencias de obras; catastro; mantenimiento de infraestructuras (calles, semáforos, etc.); planificación y su control (usos del suelo, zonificaciones, etc.), planificación y seguimiento de la política ambiental

4 pensamientos en “S.I.G. (SIG)

  1. En un contexto sencillo se conoce desde el histórico de un SIG, hasta otros aspectos importantes que nos dan un amplio panorama para saber la importancia de un SIG y los diferentes aspectos que interactúan para conocer la información acerca del comportamiento del mundo real. Muy bien el artículo

    • Aunque por falta de tiempo no puedo actualizar más, (por ahora), creo que en la sencillez de las cosas está la virtud, y en este caso, no veo necesario complicar los comentarios cuando el objetivo es difundir la tecnología SIG.
      Gracias por tus comentarios James.

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