GIS - Sistema de Información Geográfica

SISTEMA DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA

1. Concepto y componentes

Es un sistema de hardware, software y procedimientos diseñados para soportar la captura, administración, manipulación, análisis, modelado y graficación de datos u objetos referenciados espacialmente, para resolver problemas complejos de planeación y administración.

Una definición más sencilla es: Un sistema de computador capaz de mantener y usar datos con localizaciones exactas en una superficie terrestre. Un sistema de información geográfica, es una herramienta de análisis de información. La información debe tener una referencia espacial y debe conservar una inteligencia propia sobre la topología y representación. Sus componentes son:

Equipos (Hardware)

Es donde opera el SIG. Hoy por hoy, los programas de SIG se pueden ejecutar en una amplia gama de equipos, desde servidores hasta computadores personales usados en red o en forma personal.

Programas (Software)

Los programas de SIG proveen las funciones y las herramientas necesarias para almacenar, analizar y desplegar la información geográfica. Los principales componentes de los programas son:

· Herramientas para la entrada y manipulación de la información geográfica.

· Un sistema de manejador de base de datos (DBMS)

· Herramientas que permitan búsquedas geográficas, análisis y visualización.

· Interfaz gráfica para el usuario (GUI) para acceder fácilmente a las herramientas.

Datos

Probablemente la parte más importante de un sistema de información geográfico son sus datos. Los datos geográficos y tabulares pueden ser adquiridos por quien implementa el sistema de información, así como por terceros que ya los tienen disponibles. El sistema de información geográfico integra los datos espaciales con otros recursos de datos.

Recurso humano

La tecnología de los SIG está limitada si no se cuenta con el personal que opera, desarrolla y administra el sistema; Y que establece planes para aplicarlo en problemas del mundo real.

Procedimientos

Un SIG operará acorde con un plan bien diseñado y con unas reglas claras del negocio, que son los modelos y las prácticas operativas características de cada organización.

2. Historia/Desarrollo

En el año 1962, en Canadá, se diseñó el primer sistema "formal" de información geográfica para el mundo de recursos naturales a escala mundial. En el Reino Unido se empezó a trabajar en la unidad de cartografía experimental. No fue hasta la época de los 80’s cuando surgió la comercialización de los SIG. Durante los años 60’s y 70’s se empezó a aplicar la tecnología del computador digital al desarrollo de tecnología automatizada. Excluyendo cambios estructurales en el manejo de la información, la mayoría de programas estuvieron dirigidos hacia la automatización del trabajo cartográfico; algunos pocos exploraron nuevos métodos para el manejo de información espacial, y se siguieron básicamente dos tendencias:

- Producción automática de dibujos con un alto nivel de calidad pictórica.

- Producción de información basada en el análisis espacial pero con el costo de una baja calidad gráfica.

Hoy en día se ha logrado reunir el trabajo en el área de sistemas de información geográfica multipropósito, en la medida en que se superan los problemas técnicos y conceptuales inherentes al proceso.

En los años ochenta se vio la expansión del uso de los SIG., facilitado por la comercialización simultánea de un gran número de herramientas de dibujo y diseño asistido por ordenador, así como la generalización del uso de computadores y estaciones de trabajo en la industria y la aparición y consolidación de las Bases de Datos relacionales, junto a las primeras modelizaciones de las relaciones espaciales o topología.

La aparición de la Orientación a Objetos en los SIG, inicialmente aplicado en el ámbito militar permite nuevas concepciones de los SIG donde se integra todo lo referido a cada entidad.

A partir de 1998 se empezaron a colocar en distintas órbitas una serie de familias de satélites que trajeron a los computadores personales, antes del año 2003, fotografías digitales de la superficie de la tierra con resoluciones que oscilan entre 10 metros y 50 centímetros.

3. Funciones

Se podrían señalar cuatro funciones características de cualquier GIS:

- Funciones de entrada de información: son los procedimientos que convierten la información geográfica en formato analógico al formato digital propio de los ordenadores, mediante escaneo, digitalización, integración de ortoimágenes, integración de ficheros CAD, importación de bases de datos, etc.

- Funciones de gestión de información espacial: capacidad de organización de bases de datos relacionales, asociaciones de datos gráficos y datos alfanuméricos, organización interna, etc.

- Funciones analíticas: constituyen el elemento más característico de los SIG. A través del procesamiento de los datos, se consigue obtener mayor información de la que se disponía en un principio. Esta nueva información es almacenada y puede ser utilizada para nuevos procesos de análisis. Tareas analíticas propias de los SIG son la clasificación, la superposición de coberturas, determinación de zonas de influencia.

- Funciones de salida de información: un SIG debe permitir obtener mapas, gráficos, tablas de datos numéricos, de los datos obtenidos tras los distintos procesos de análisis o de aquellos que simplemente se almacenan en la base de datos.

4. Tipos

La cuestión básica es la forma en que son representados los objetos geográficos y el modo en que se asocia la información alfanumérica que los define.

4.1. Raster

Los elementos gráficos capturados y almacenados por un SIG raster desde un mapa analógico, lo son a través de la superposición sobre ellos de una rejilla de unidades regulares, de igual forma y tamaño, y donde cada unidad de la rejilla registra el valor que el mapa analógico adopta.

La disposición comúnmente adopta de las unidades básicas de esta rejilla es la rectangular, asociando a cada rectángulo el código o valor que la variable cartográfica adopta en ese punto del espacio. Estos rectángulos regulares se suelen denominar “pixeles”. Cada pixel representa a una determinada porción de terreno y por tanto, cuanto más pequeño sea el pixel, más precisa será la representación de la realidad. Por otro lado, cuanto más pequeño sea el pixel, mayor número de filas y columnas serán necesarias para definir un mismo territorio y por tanto, mayor deberá ser el espacio necesario para el almacenamiento de la información. Se suele admitir por muchos autores, que es necesario que la unidad máxima cartografiable sea representada como mínimo por tres pixeles.

Las bases de datos de tipo raster se estructuran mediante ficheros simples de filas y columnas, cada uno de los cuales representa un aspecto temático diferente, pero en todos ellos, el pixel ocupa una posición geográfica concreta.

Para extraer información sobre superficies o perímetros de entidades definidas en formato raster, existen diversos mecanismos. Los más comúnmente utilizados de basan en contar el número de pixeles que definen las entidades y multiplicar este número por la medida unitaria que representa. Pero esta forma de actuar es claramente imprecisa, provoca errores que son, en la gran mayoría de los casos, inaceptables.

4.2. Vectoriales

Un SIG vectorial está basado en la representación vectorial del componente espacial de los datos geográficos representando los objetos mediante las coordenadas de los puntos o vértices que los delimitan. Se consideran tres tipos de dimensiones topológicas:

- La puntual (dimensión topológica cero), en la que cada punto se define por un par de coordenadas X, Y a las que se les puede asociar una cota como atributo.

- La lineal (dimensión topológica 1), en donde cada línea viene definida por las coordenadas de un punto origen y un punto final.

- Los polígonos (dimensión topológica 2), que quedan definidos por líneas que se juntan en vértices.

Se observa que un SIG vectorial el elemento más característico es la línea, definida por las coordenadas de sus puntos externos. Un punto puede considerarse como una línea de longitud cero, o aquella línea en que el punto origen y el punto final coinciden. Los polígonos están compuestos por líneas, que se van anidando unas con otras y confluyen en otros puntos llamados vértices.

La estructura de mayor auge para almacenar la información vectorial es la denominada estructura de ARCO/NODO. La estructura fue desarrollada por el laboratorio de Gráficos de la Universidad de Harvard de Estados Unidos. En ella se describen dos elementos fundamentales: el arco o cadena y el nodo. El arco es una sucesión de líneas rectas encadenadas a través de sus vértices. El nodo es el punto en donde se cruzan o confluyen tres o más líneas rectas o corresponde con el final de un arco.

En esta estructura arco/nodo, los polígonos quedan definidos por los arcos que los rodean. Los arcos se registran indicando el nodo de salida y el de llegada, así como el polígono a la izquierda y el polígono a la derecha del arco. Se crean tablas de coordenadas de nodos y vértices de cada arco, tablas de topología de los arcos, topología de los polígonos y topología de los nodos.

5. Aplicaciones (utilidad informática)

La utilidad principal de un Sistema de Información Geográfica radica en su capacidad para construir modelos o representaciones del mundo real a partir de las bases de datos digitales y para utilizar esos modelos en la simulación de los efectos que un proceso de la naturaleza o una acción produce sobre un determinado escenario en una época específica. La construcción de modelos constituye un instrumento muy eficaz para analizar las tendencias y determinar los factores que las influyen así como para evaluar las posibles consecuencias de las decisiones de planificación sobre los recursos existentes en el área de interés. Pueden desarrollarse aplicaciones que ayuden a resolver un amplio rango de necesidades, como por ejemplo:

- Producción y actualización de la cartografía básica.

- Administración de servicios públicos (acueducto, alcantarillado, energía, teléfonos, entre otros)

- Inventario y avalúo de predios.

- Atención de emergencias (incendios, terremotos, accidentes de tránsito, entre otros.

- Estratificación socioeconómica.

- Regulación del uso de la tierra.

- Control ambiental (saneamiento básico ambiental y mejoramiento de las condiciones ambientales, educación 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 de la red vial.

- Formulación y evaluación de planes de desarrollo social y económico.