Sistema de información geográfica
En la imagen capas raster y vectoriales
en el SIG de código libre QGIS.
Un ejemplo de uso de la
superposición de capas en una aplicación SIG. En este ejemplo la capa de la
cubierta forestal (en verde) ubicada en la parte inferior, se encuentra
superpuesta por la capa topográfica conformada por las curvas de nivel y por
las capas de la red hidrográfica y los límites político administrativos. En los
SIG la superposición topólogica crea nuevas capas de información requeridas
para obtener una visualización correcta del mapa final. Nótese que la capa que
recoge las láminas de agua se encuentra justo por debajo de la capa de los
ríos, de modo que una línea de flujo conforma cada uno de los estanques.
Un sistema de
información geográfica (también conocido con los acrónimos SIG en
español o GIS en inglés) es un conjunto de herramientas que integra y relaciona
diversos componentes (usuarios, hardware, software, procesos)
que permiten la organización, almacenamiento, manipulación, análisis y
modelización de grandes cantidades de datos procedentes del mundo real que
están vinculados a una referencia espacial, facilitando la incorporación de
aspectos sociales-culturales, económicos y ambientales que conducen a la toma
de decisiones de una manera más eficaz.
En el sentido más estricto, es
cualquier sistema
de informacióncapaz 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 lainformación
espacial, editar datos, mapas y presentar los resultados de
todas estas operaciones.
La tecnología de los SIG puede
ser utilizada parainvestigaciones
científicas, la gestión de los recursos, la 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
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
Funcionamiento de un SIG
Un SIG puede mostrar la
información en capas temáticas para realizar análisis multicriterio complejos.
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 los mapasdigitales.
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
geoespacial 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:
1.
Localización:
preguntar por las características de un lugar concreto.
2.
Condición:
el cumplimiento o no de unas condiciones impuestas al sistema.
3.
Tendencia:
comparación entre situaciones temporales o espaciales distintas de alguna
característica.
4.
Rutas: cálculo de rutas óptimas
entre dos o más puntos.
5.
Pautas: detección de pautas
espaciales.
6.
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.
Historia de su desarrollo
Hace unos 15.000 años1 en las
paredes de las cuevas
de Lascaux (Francia)
los hombres
de Cro-Magnon pintaban en las paredes los animales que cazaban,
asociando estos dibujos con trazas lineales que, se cree, cuadraban con las rutas
de migración de esas especies.2 Si bien
este ejemplo es simplista en comparación con las tecnologías modernas, estos
antecedentes tempranos imitan a dos elementos de los sistemas de información
geográfica modernos: una imagen asociada con un atributo de información.3
Mapa original del Dr. John
Snow. Los puntos son casos de cólera durante la epidemia en Londres de 1854.
Las cruces representan los pozos de agua de los que bebían los enfermos.
En 1854 el pionero de la epidemiología, el Dr. John Snow,
proporcionaría otro clásico ejemplo de este concepto cuando cartografió, en un
ya famoso mapa, la incidencia de los casos decólera en el
distrito de Soho en Londres.4 Este protoSIG,
uno de los ejemplos más tempranos del método
geográfico,5 permitió
a Snow localizar con precisión un pozo de agua contaminado como la fuente
causante del brote.
Si bien la cartografía topográfica y
temática ya existía previamente, el mapa de John Snow fue el
único hasta el momento, que, utilizando métodos cartográficos, no solo
representaba la realidad, sino que por primera vez analizaba conjuntos de fenómenos
geográficosdependientes.
El comienzo del siglo XX vio el
desarrollo de la "foto litografía"
donde los mapas eran separados en capas. El avance del hardwareimpulsado por
la investigación en armamento nuclear daría
lugar, a comienzos de los años 60, al
desarrollo de aplicaciones cartográficas para computadores de propósito
general.6
El año 1962 vio la primera utilización
real de los SIG en el mundo, concretamente en Ottawa (Ontario, Canadá) y a cargo del
Departamento Federal de Silvicultura y Desarrollo Rural. Desarrollado por Roger Tomlinson, el
llamado Sistema de información
geográfica de Canadá (Canadian Geographic Information System,
CGIS) fue utilizado para almacenar, analizar y manipular datos recogidos para
el Inventario de Tierras Canadá (Canada Land Inventory, CLI) - una
iniciativa orientada a la gestión de los vastos recursos naturales del
país con información cartográfica relativa a tipos y usos del suelo, agricultura, espacios
de recreo, vida silvestre, aves acuáticas ysilvicultura, todo
ello a una escala de
1:50.000. Se añadió, así mismo, un factor de clasificación para permitir el
análisis de la información.
El Sistema de
información geográfica de Canadá fue el primer SIG en el mundo similar
a tal y como los conocemos hoy en día, y un considerable avance con respecto a
las aplicaciones cartográficas existentes hasta entonces, puesto que permitía
superponer capas de información, realizar mediciones y llevar a cabo digitalizaciones y escaneos de
datos. Asimismo, soportaba un sistema nacional de coordenadas que abarcaba todo
el continente, una codificación de líneas en "arcos" que poseían una
verdadera topológica integrada
y que almacenaba los atributos de cada elemento y la información sobre su
localización en archivos separados.
Como consecuencia de esto, Tomlinson está considerado como "el padre de
los SIG", en particular por el empleo de información
geográfica convergente estructurada en capas, lo que facilita
su análisis
espacial.7 El CGIS
estuvo operativo hasta la década de los 90 llegando
a ser la base
de datos sobre recursos del territoriomás grande
de Canadá. Fue desarrollado como un sistema basado en una computadora central
y su fortaleza radicaba en que permitía realizar análisis complejos de
conjuntos de datos que abarcaban todo el continente. El software, decano de
los sistemas de información geográfica, nunca estuvo disponible de manera
comercial.
En 1964, Howard T. Fisher formó en la Universidad
de Harvard el Laboratorio de Computación Gráfica y
Análisis Espacialen la Harvard Graduate School of Design (LCGSA
1965-1991), donde se desarrollaron una serie de importantes conceptos teóricos
en el manejo de datos espaciales, y en la década de 1970 había
difundido código
de software y sistemas germinales, tales como SYMAP, GRID y
ODYSSEY - los cuales sirvieron como fuentes de inspiración conceptual para su
posterior desarrollos comerciales - a universidades, centros de investigación y
empresas de todo el mundo.8
En la década de los 80,
M&S Computing (más tarde Intergraph), Environmental
Systems Research Institute (ESRI) yCARIS (Computer
Aided Resource Information System) emergerían como proveedores comerciales
de software SIG. Incorporaron con éxito muchas de las características de CGIS,
combinando el enfoque de primera generación de sistemas de información
geográfica relativo a la separación de la información espacial y los atributos
de los elementos geográficos representados con un enfoque de segunda generación
que organiza y estructura estos atributos en bases de datos.
En la década de los años 70 y
principios de los 80 se inició en paralelo el desarrollo de dos sistemas de dominio
público. El proyecto Map Overlay and Statistical System (MOSS) se
inició en 1977 en Fort Collins (Colorado, EE. UU.) bajo los
auspicios de la Western Energy and Land Use Team (WELUT) y el Servicio
de Pesca y Vida Silvestre de Estados Unidos(US Fish and Wildlife Service).
En 1982 el Cuerpo
de Ingenieros del Laboratorio de Investigación de Ingeniería de la Construcción
del Ejército de los Estados Unidos (USA-CERL) desarrolla GRASS como herramienta para la
supervisión y gestión medioambiental de los territorios bajo administración del Departamento de Defensa.
Esta etapa de desarrollo está
caracterizada, en general, por la disminución de la importancia de las
iniciativas individuales y un aumento de los intereses a nivel corporativo,
especialmente por parte de las instancias gubernamentales y de la
administración.
Los 80 y 90 fueron años
de fuerte aumento de las empresas que comercializaban estos sistemas, debido el
crecimiento de los SIG en estaciones
de trabajo UNIX y ordenadores
personales. Es el periodo en el que se ha venido a conocer en los
SIG como la fase comercial. El interés de las distintas grandes industrias
relacionadas directa o indirectamente con los SIG crece en sobremanera debido a
la gran avalancha de productos en el mercado informático internacional que
hicieron generalizarse a esta tecnología.
En la década de los noventa se
inicia una etapa comercial para profesionales, donde los sistemas de información
geográfica empezaron a difundirse al nivel del usuario doméstico debido a la
generalización de los ordenadores personales o microordenadores.
A finales del siglo XX principio
del XXI el rápido
crecimiento en los diferentes sistemas se ha consolidado, restringiéndose a un
número relativamente reducido de plataformas. Los usuarios están comenzando a
exportar el concepto de visualización de datos SIG a Internet, lo que
requiere una estandarización de formato de los datos y de normas de transferencia.
Más recientemente, ha habido una expansión en el número de desarrollos de
software SIG de código
libre, los cuales, a diferencia del software
comercial, suelen abarcar una gama más amplia de sistemas operativos,
permitiendo ser modificados para llevar a cabo tareas específicas.
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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