GeoCC Mosquera: Geovisor para la divulgación de la...
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GeoCC Mosquera: Geovisor para la divulgación de la información de Cambio Climático en el municipio de Mosquera Andrea López & Katherinne Rodríguez Trabajo de grado en modalidad de monografía presentado como requisito parcial para optar por el título de especialista en Sistemas de Información Geográfica Director Salomón Ramírez Universidad Distrital Francisco José de Caldas Facultad de Ingeniería Especialización en Sistemas de Información Geográfica Bogotá D.C., Colombia Junio, 2017
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GeoCC Mosquera: Geovisor para la divulgación de la información de Cambio
Climático en el municipio de Mosquera
Andrea López & Katherinne Rodríguez
Trabajo de grado en modalidad de monografía presentado como requisito
parcial para optar por el título de especialista en Sistemas de Información
Geográfica
Director
Salomón Ramírez
Universidad Distrital Francisco José de Caldas
Facultad de Ingeniería
Especialización en Sistemas de Información Geográfica
Bogotá D.C., Colombia
Junio, 2017
Tabla de contenido
1. Introducción .................................................................................................................... 4
2. Problema ......................................................................................................................... 3
3. Justificación .................................................................................................................... 5
4. Alcance ........................................................................................................................... 7
5. Objetivos ......................................................................................................................... 8
5.1 Objetivo general ....................................................................................................... 8
5.2 Objetivos específicos ............................................................................................... 8
6 Estado del arte ................................................................................................................ 9
6.1 Antecedentes ............................................................................................................ 9
6.2 Marco teórico ......................................................................................................... 11
7. Metodología .................................................................................................................. 14
7.1 Fases de la metodología ......................................................................................... 15
8. Resultados ..................................................................................................................... 16
8.1 Fase de especificación ........................................................................................... 16
8.1.1 Especificaciones ............................................................................................. 16
8.2 Fase de diseño ........................................................................................................ 17
8.3 Fase de implementación ......................................................................................... 24
8.3.1 Integración ...................................................................................................... 24
8.3.2 Configuración ................................................................................................. 25
8.3.3 Personalización ............................................................................................... 25
8.4 Fase de validación .................................................................................................. 27
8.4.1 Usabilidad ....................................................................................................... 27
9. Conclusiones ................................................................................................................. 31
10. Referencias ................................................................................................................ 32
11. Anexos ....................................................................................................................... 35
Índice de tablas
Tabla 1. Datos utilizados para la implementación del visor. ................................................ 21
Tabla 2. Evaluación de la satisfacción, como parámetro de medida de la usabilidad para
Geocc Mosquera. .................................................................................................... 28
Tabla 3. Evaluación del aprendizaje, como parámetro de medida de la usabilidad para
Geocc Mosquera. .................................................................................................... 29
Tabla 4. Evaluación del contenido, como parámetro de medida de la usabilidad para Geocc
Mosquera.. .............................................................................................................. 28
Tabla 5. Evaluación de la eficiencia, como parámetro de medida de la usabilidad Geocc
Mosquera.. .............................................................................................................. 30
Índice de figuras
Figura 1. Fases de la metodología ........................................................................................ 14
Figura 2. Diagrama casos de uso. ......................................................................................... 17
Figura 3. Diagrama de componentes .................................................................................... 19
Figura 4. Diagrama de despliegue. ....................................................................................... 20
Figura 5. Clasificación para el tema: clima. ......................................................................... 23
Figura 6. Clasificación para el tema: cobertura. ................................................................... 23
Figura 7. Clasificación para el tema: gestión del riesgo. ...................................................... 23
Figura 8. Clasificación para el tema: territorio. .................................................................... 24
Figura 9. Geoserver-capas almacenadas en el espacio de trabajo llamado mosquera. ......... 24
Figura 10. Capas publicadas en geocc mosquera, con asignación de estilos. ...................... 26
Figura 11. Capas vulnerabilidad ambiental y funcionalidad de consulta. ............................ 26
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1. Introducción
Durante los últimos 30 años el cambio climático ha modificado la mayor parte de los
factores ambientales del mundo, lo que ha traído con mayor intensidad y frecuencia
eventos climáticos extremos tales como sequías, inundaciones, heladas, cambios
inusuales en temperatura, ocasionando graves daños a lo largo de todo el mundo.
Cada lugar en el mundo posee condiciones ambientales, geográficas y climáticas únicas
por lo cual los análisis que se lleven a cabo deben realizarse sobre zonas con
características fisiográficas muy similares, de manera que se logre concluir y
puntualizar a través de un análisis de información geográfica las causas y posibles
consecuencias de un fenómeno como el cambio climático.
La zona de estudio de este proyecto se centra en el municipio de Mosquera, puesto que
la dinámica de expansión urbana, el crecimiento de la población desde el centro del país
y el auge de la industria se han convertido en uno de los distintivos para este municipio.
La creación de una herramienta informática que sustente la comprensión, el análisis, la
evaluación de los posibles impactos y la gestión de planes de mitigación fue el objetivo
principal del presente proyecto. Este objetivo se cumplió mediante el uso de una
metodología incremental y de reuso, siempre enfocada al desarrollo mediante
herramientas libres tales como PostGIS, Geoserver, Heron, y QGIS.
Razones como la anterior motivaron al estudio de nuevas herramientas que abrieran
brecha entre tecnologías basadas en información geográfica y fenómenos naturales
como este, por tal motivo el visor web generado puede ser utilizado para la
visualización de información orientada al cambio climático del municipio. Esta
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herramienta esta está dirigida a diferentes tipos de usuarios con nociones de uso de
información geográfica, para que finalmente sean ellos quienes puedan tomar las
mejores decisiones sobre el territorio.
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2. Problema
Mosquera es un municipio ubicado al occidente de Bogotá a una altura de 2516 m.s.n.m
con una población superior a los 63.000 habitantes (DANE, 2005). Al situarse en el área
metropolitana de Bogotá y al contar con suelos de excelente calidad tiene ciertas ventajas
comparativas con respecto a otros municipios, lo que le ha permitido un desarrollo
significativo en diferentes áreas económicas como son la industria, la explotación de
recursos no naturales y la agricultura. No obstante, estas actividades afectan negativamente
el medio ambiente puesto que producen gases efecto invernadero lo que es considerado
como la principal causa del calentamiento global, contribuyendo así con el cambio
climático.
El cambio climático es una variación estadística en las variables climáticas a largo plazo.
Las causas principales de este fenómeno son: variaciones en la radiación solar incidente,
variaciones en la atmósfera y cambios en la concentración de gases efecto invernadero. De
acuerdo a National Research Council (2010) gran proporción del cambio climático actual
ha sido a causa de las actividades humanas y su efecto es a largo plazo e irreversible.
Acontecimientos recientes como la sequía extrema producto de la intensificación del
fenómeno del niño que amenazó al país a finales del 2015 con los niveles históricos más
bajos de los embalses e incluso con una crisis energética han demostrado que las entidades
gubernamentales deben desarrollar planes para enfrentar y mitigar los eventos relacionados
con este fenómeno, especialmente en la agricultura, pues es uno de los sectores más
vulnerables a este fenómeno, lo que implica grandes riesgos para el mercado y la seguridad
alimentaria a nivel local y mundial.
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Actualmente existe gran cantidad de productos relacionados con el cambio climático
elaborados por entidades como el Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios
Ambientales – IDEAM. Aunque algunos municipios como Bogotá cuentan con algún tipo
de herramientas para la gestión de la información asociada al cambio climático, pequeños
municipios como Mosquera no tienen instrumentos que faciliten el estudio del fenómeno
con la información existente. Esto dificulta la elaboración de planes de adaptación y
mitigación por parte de las entidades gubernamentales competentes orientados a reducir el
impacto y los riesgos asociados a este fenómeno.
En este contexto, se considera apropiado implementar un geovisor con la finalidad de que
usuarios no especializados tengan la posibilidad acceder y consultar la información
asociada con el cambio climático en el municipio de Mosquera. Igualmente, este geovisor
será una herramienta para las entidades regionales para el análisis de vulnerabilidad lo que
permitirá gestionar proyectos dirigidos a la adaptación y mitigación de los efectos del
cambio climático y la variabilidad climática.
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3. Justificación
La representación gráfica de un fenómeno es de gran valor para su interpretación y análisis,
por lo cual, el geovisor para la gestión de la información geográfica asociada al cambio
climático en el Municipio de Mosquera es de gran utilidad para las entidades estatales como
la CAR, el Ministerio de Ambiente y Desarrollo sostenible, la Gobernación de
Cundinamarca y la Alcaldía de Mosquera puesto que sirve como apoyo en la toma de
decisiones y en la gestión de proyectos orientados a la adaptación de los efectos del cambio
climático y a la implementación de planes de gestión del riesgo.
Asimismo, el geovisor ofrece la oportunidad de recopilar y sintetizar la información
disponible en la web sobre las variables relacionadas al fenómeno y su impacto a corto,
mediano y largo plazo. Lieske (2015) establece que altos niveles de integración de la
información a través del uso de herramientas espaciales de soporte de decisiones (SDSS por
su acrónimo en inglés) mejoran significativamente la capacidad de las comunidades para
llevar a cabo la planificación de la adaptación al cambio climático.
La gestión de planes orientados a la adaptación al cambio climático permite a los
municipios mejorar la resiliencia de sus ciudades a esta problemática, lo que permitirá
responder rápida y eficazmente ante impactos presentes y futuros, logrando disminuir su
magnitud y gravedad. Por ejemplo, algunas medidas de adaptación en la agricultura como:
zonificación agroecológica, introducción de variedades altamente productivas, manejo
integral de cultivos, instalación de sistemas de riego y drenaje, entre otros, permitirán
mantener la oferta local de alimentos aun cuando se presenten eventos extremos como
sequías o exceso de lluvias así como reducir el riesgo de degradación de las tierras.
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Asimismo la representación gráfica de esta problemática de fácil usabilidad es de utilidad
para generar conciencia entre los habitantes del municipio, puesto que evitar las peores
consecuencias de este fenómeno requiere de grandes acciones en la reducción de emisiones
a nivel global y cada ser humano desde su cotidianidad contribuye en cierta medida a la
producción de gases efecto invernadero en sus actividades diarias como lo son: la quema de
carbón, combustibles fósiles, gas natural, la deforestación, el cambio de cobertura de suelo
y la actividad agrícola.
Adicionalmente se espera que otros municipios adopten una iniciativa semejante, y
comprendan la necesidad y lo fundamental que resulta tener información de esta
problemática llamada cambio climático que afecta de manera distinta cada zona del país, y
por ende sus causas y consecuencias tienen un comportamiento diferente.
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4. Alcance
El visor web presentado en este documento se centra en el municipio de Mosquera pues al
estar situado en el área metropolitana de Bogotá ha tenido un desarrollo económico
importante en los últimos años. Este municipio se ha constituido como una de las regiones
con el desarrollo industrial, agropecuario y minero más relevantes de la sabana de Bogotá,
por lo cual es uno de los más vulnerables frente al fenómeno del cambio climático.
El proyecto está orientado a presentar toda la información libre disponible asociada al
cambio climático. La información disponible en la herramienta se centra en las siguientes
temáticas: variables climáticas, escenarios a corto y mediano plazo, uso de cobertura y
suelo, áreas de conservación, impacto potencial, amenaza y vulnerabilidad frente al cambio
climático. Adicionalmente se pone a disposición información asociada al territorio con el
fin de proporcionar otra forma de referenciar los fenómenos y las variables presentadas.
Las variables climáticas presentadas representan el promedio multianual entre 1981 y 2010.
Los escenarios están proyectados para tres periodos: el primero está comprendido entre los
años 2011 y 2040, el segundo periodo comprendido entre 2041 y 2070 y el tercer periodo
para 2071 y 2100. Por último los factores amenaza y vulnerabilidad, asociados al riesgo
están disponibles para los dos primeros periodos de los escenarios.
GeoCC Mosquera es una herramienta de fácil navegación y comprensión de alta calidad,
que posee las funcionalidades necesarias para analizar el comportamiento y la incidencia
del fenómeno sobre la zona de estudio. Con el uso de esta herramienta se pretende
incentivar el desarrollo de proyectos semejantes, que bajo la misma escala describan
diferentes fenómenos naturales y logren ser implementados en otras zonas del país.
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5. Objetivos
5.1 Objetivo general
Implementar un visor geográfico orientado al cambio climático en el municipio de
Mosquera-Cundinamarca, para facilitar el análisis y mostrar al mayor número de usuarios
los efectos previsibles de este fenómeno.
5.2 Objetivos específicos
Identificar reglas de negocio, requerimientos funcionales y no funcionales del
sistema, así como requerimientos del software.
Definir el diseño arquitectónico del visor geográfico que cumpla con los
requerimientos establecidos.
Implementar y desarrollar el visor geográfico de acuerdo a la especificación de
requerimientos y la arquitectura definida.
Realizar pruebas de validación, instalación, y evaluación de calidad del visor
geográfico.
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6 Estado del arte
6.1 Antecedentes
El desarrollo de las tecnologías y la necesidad por el control y el cambio en el espacio ha
llevado a implementar un conjunto de técnicas, procesos, métodos y conocimientos para
desarrollar aplicaciones que permitan analizar fenómenos naturales, y escenarios que estos
pueden producir, algunos de los indicios más importantes de investigación referentes al
tema de cambio climático se llevó a cabo por el Instituto de Investigaciones Marinas y
Costeras-INVEMAR, el cual implementó un visor geográfico llamado GeoClimares,
desarrollado entre 2003 y 2008, este geovisor permite consultas georreferenciadas, como
apoyo a la gestión ante los riesgos asociados al rápido ascenso del nivel del mar. Contiene
una caja de herramientas que se clasifica en: catálogo de estaciones, variables ambientales,
amenazas por cambio climático y localización, permitiendo al usuario obtener rápidamente
la información necesaria de un área específica y conocer el alcance de la información
publicada, evaluarla e inferir alternativas en el proceso de toma de decisiones (INVEMAR,
2010).
Un segundo trabajo investigativo, desarrollado a nivel internacional fue: The Climate and
Health Analysis for Global Education Viewer, o Visor para el Análisis del Clima y Salud
en la Educación Global, esta fue una iniciativa generada en el 2011, y desarrollada por El
Instituto para la Aplicación de la Tecnología Geoespacial (IAGT), este visor geográfico
utiliza la aplicación World Wind de la NASA para proporcionar acceso a una biblioteca de
bases de datos geoespaciales, además proporciona componentes de visualización 3D que
muestran de forma interactiva la información geográfica en un globo, aprovechando la
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tecnología Java Web Start, asimismo se desarrolló un asignador climático que presenta
tanto la temperatura y la precipitación histórica para el período 1901-2002 y 1961-1990 así
como las proyecciones para los años 2030 y 2050. También desarrollado como un plug-in
para la Unidad de Investigación del Clima (CRU) de la Universidad del este de Anglia's.
El objetivo del visor es proporcionar a los estudiantes una mejor comprensión del cambio
climático relacionado con temas de salud humana a nivel mundial y regional,
preparándolos mejor para ser líderes eficaces en el futuro (Teledetección y GEOINT,
2017).
Posteriormente para mayo de 2014 el panel intergubernamental de cambio climático-IPCC
llevó a cabo el quinto programa de modelos climáticos, donde proporcionaron información
regional sobre cambio climático en Estados Unidos, desarrollando modelos con una
resolución muy precisa, teniendo en cuenta datos de 1950-2005 y 2006-2099, a partir de
esta información la USGS implemento National Climate Change Viewer-NCCV, un visor
que incluye las proyecciones climáticas históricas y futuras de 30 modelos, y posibles
escenarios por emisiones de gases efecto invernadero para los años: 1981-2010, 2025-2049,
2050-2074, 2075-2099. El NCCV permite a los usuarios visualizar los cambios previstos en
el clima como temperatura máxima y mínima del aire, precipitación, y balance hídrico para
cualquier condado (US Geological Survey, 2016).
Finalmente bajo un convenio entre la Unión Europea, la junta de Andalucía y El Programa
de Cooperación Territorial del Espacio Sudoeste Europeo-SUDOE, en noviembre de 2014
fue implementado el Visor cartográfico de los efectos del cambio climático sobre el paisaje,
basado en escenarios locales de Andalucía España, actualizados bajo el cuarto y quinto
informe del IPCC, el objetivo principal de esta herramienta consiste en difundir entre los
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ciudadanos los efectos del cambio climático a nivel local en el ámbito del paisaje del
sudoeste de Europa, se trata de una herramienta web basada en tecnología Java y
OpenLayers, una biblioteca de JavaScript de código abierto, que permite mostrar mapas
interactivos en los navegadores web, ofreciendo una interfaz de programación de la
aplicación-API para acceder a diferentes fuentes de información cartográfica en la red: Web
Map Services-WMS, Mapas comerciales tipo Google Maps, Bing, Yahoo, Web Features
Services-WFS, y distintos formatos vectoriales ( Consejería de Medio Ambiente y
Ordenación del Territorio de la Junta de Andalucía, 2014).
Estos trabajos son pertinentes con la investigación planteada ya que aborda el tema de
cambio climático visto desde la perspectiva de los sistemas de información geográfica,
aplicando técnicas de geo-visualización lo que permite reiterar que un geovisor municipal
no solo ayudara a la toma de decisiones sino que permitirá mitigar efectos que este
fenómeno puede provocar.
6.2 Marco teórico
El clima se define como la descripción estadística de las variables climatológicas como
temperatura, precipitación, viento, entre otras, en términos de medición de variabilidad y de
cuartiles, que representan el conjunto de datos ordenados en cuatro partes porcentuales
iguales, en determinado periodo de tiempo, los cuales de acuerdo a la Norma climatológica
corresponden a un periodo de 30años como define la Organización Meteorológica Mundial
- WMO. En un sentido más amplio, el clima no solo hace alusión a medias y a variancias en
las variables sino está asociado a otros estadísticos como frecuencia, magnitud,
persistencia, tendencia, entre otros, que permiten describir eventos extremos como sequías
o precipitaciones excesivas (Cubash et al., 2013).
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El cambio climático es una variación estadística en las variables climáticas durante un
periodo de tiempo extendido lo que conduce a cambios en la probabilidad y fuerza de los
eventos climáticos extremos (Seneviratne et al, 2012). Un evento climático extremo está
definido como la ocurrencia de un valor inferior al percentil 10 o superior al percentil 90 en
alguna variable climática. Éstos producen condiciones extremas que tienen impactos
asociados en términos físicos, sociales, ecológicos y económicos (Cubash et al., 2013).
La planeación para la adaptación al cambio climático y para la mitigación de los impactos
asociados es fundamental para reducir el riesgo (Cardona et al, 2012). Para esto, se deben
tener en cuenta las tres fases definidas por Lieske (2015) en la planeación para la
adaptación al cambio climático. La primera fase corresponde a la detección de las señales,
la cual incluye la comprensión de los patrones relevantes, es decir, tendencias en tiempo y
espacio; esta fase es fundamental dado que sin el conocimiento del estado y el impacto del
cambio climático la toma de decisiones efectivas no es factible. La segunda fase comprende
la evaluación, donde se realiza la interpretación de proyecciones futuras y se realiza la
evaluación de los impactos previsibles. En el caso del cambio climático, esto hace alusión
al análisis de vulnerabilidad y a la identificación del riesgo y sus efectos en aspectos
económicos, sociales y ambientales; La tercera fase incluye la decisión, respuesta y
retroalimentación que pueden ser soportados mediante un sistema de apoyo a la toma de
decisiones espaciales, tales como lo son los visores geográficos.
Con el fin de estudiar este fenómeno y la magnitud de estos eventos en las últimas décadas
se ha incrementado el número de observaciones del clima en la superficie terrestre,
especialmente con sistemas satelitales. Esta gran cantidad de volumen de información ha
dado origen a la necesidad de desarrollar herramientas para analizar y procesar los datos
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para mejorar el conocimiento de este fenómeno (Neset et al., 2016). Dado que la mayoría
de datos disponibles sobre las variables climáticas son de naturaleza espacial, herramientas
como los visores geográficos son útiles para el análisis de la información.
La geovisualización se enfoca en la visualización científica de la información geográfica,
análisis de imágenes y análisis exploratorio de datos con la finalidad de proporcionar
métodos y herramientas para realizar análisis, generar hipótesis, desarrollar soluciones y
construir conocimientos (MacEarren & Kraak, 2001; Kraak, 2002).
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7. Metodología
La implementación del visor geográfico se realizó con base en un modelo incremental
(Figura 1), el cual está asociado a modelos ágiles de procesos de desarrollo de software. Se
eligió este modelo porque permite la construcción de versiones intermedias, las cuales
incrementan las funcionalidades del sistema hasta cumplir con la totalidad de los
requerimientos establecidos.
Asimismo este modelo facilitó la interacción continua entre las fases de especificación,
desarrollo y validación, lo cual fue útil para verificar las funcionalidades a medida que se
desarrollaron las versiones intermedias.
Además hizo posible el avance o retroceso entre los flujos, de manera que se logró
perfeccionar la versión final del sistema.
Diseño Problema
Versión final
Versión
intermedia
Versión inicial Especificación
Implementación
Validación
Figura 1. Fases de la metodología
Fuente: Elaboración propia
Diseño
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7.1 Fases de la metodología
En la fase de especificación se identificaron las reglas de negocio, requerimientos
funcionales y no funcionales del sistema, así como los requerimientos del software.
Posteriormente en la fase de diseño de la metodología se estableció la arquitectura del visor
geográfico, lo que permitió su desarrollo de acuerdo a las especificaciones, y la definición
de la interfaz de usuario.
Se recopiló la información geográfica disponible en la web para el municipio de Mosquera
referente al cambio climático, estos datos fueron depurados con el fin de normalizarlos,
para facilitar el manejo y la presentación en el geovisor. En paralelo se realizó la selección
del software y las herramientas que permitieron la configuración e integración del sistema.
La implementación se basó en el reuso y personalización de componentes de software
existentes. Se generó una versión inicial, la cual consistió en la visualización del mapa
base, a partir de esta versión inicial se desarrollaron versiones intermedias basadas en los
casos de uso establecidos y cada una de estas versiones fue probada y validada. Dichas
versiones, incrementaron la funcionalidad del geovisor, al implementar progresivamente los
casos de uso al sistema.
En la etapa de validación se verificó que las versiones intermedias no presentaran
inconsistencias en el desempeño de las funcionalidades del sistema de acuerdo a los
requerimientos establecidos. Asimismo se realizaron pruebas de instalación, y evaluación
de calidad del visor geográfico en su totalidad.
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8. Resultados
8.1 Fase de especificación
Se identificó la necesidad de contar con una herramienta web de fácil acceso y usabilidad
para la toma de decisiones sobre el territorio, teniendo en cuenta que el fenómeno de
cambio climático puede traer graves repercusiones sobre la sociedad.
8.1.1 Especificaciones
El diagrama de casos de uso (Figura 2) se realizó en la fase de especificación, facilitando la
identificación de los requerimientos funcionales, para ello cada caso de uso desarrollado se
relacionó con el requerimiento de software al que hace referencia, además permitió la
descripción del comportamiento del geovisor - GeoCC Mosquera.
Igualmente las funcionalidades que se desarrollaron para este visor geográfico fueron
implementadas teniendo en cuenta su importancia, y relevancia a la hora de manipular y
analizar la información geográfica, de manera que el diagrama permitió la especificación
funcional requerida para cubrir las necesidades funcionales identificadas en el desarrollo
del sistema.
Para cada requerimiento funcional se realizó la especificación de un caso de uso que
describe el detalle de la funcionalidad del sistema. Adicionalmente se complementaron las
funcionalidades con la descripción de cada uno de los actores que intervienen en el proceso,
para ello el diagrama general de Casos de Uso (Figura 2) describió la interacción de los
mismos, entre sí para dar como resultado una funcionalidad.
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Figura 2: Diagrama Casos De Uso.
Fuente: Elaboración Propia
8.2 Fase de diseño
En la Figura 3 se presentan los módulos principales que componen a GeoCC Mosquera,
estos corresponden al publicador de mapas, la base de datos espacial modelada a través de
PostgreSQL con extensión de PostGIS, los navegadores web: Google Chrome y Mozilla
Firefox y Geoserver que es el servidor de código abierto, escrito en Java que permite
compartir y editar datos geospaciales.
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El publicador de mapas GeoCC Mosquera encapsula la totalidad de las funcionalidades
definidas en el Diagrama de Casos de Uso (Figura 2). Para tal fin, éste recibe la
información disponible en Geoserver, el cual a su vez es alimentado por la base de datos
generada en postgreSQL, para finalmente presentar la información al usuario a través de los
navegadores web.
La elección del SGBD se basó en dos consideraciones principales: el componente espacial
que es la característica principal de la información presentada en el sistema y el
requerimiento no funcional que establece que el sistema debe estar construido con
herramientas libres. Se seleccionó PostgreSQL puesto que es un sistema de base de datos
relacionales robusto y de código abierto, el cual mediante el complemento PostGIS dio el
soporte al manejo de los datos Geográficos, por lo cual fue posible construir la base de
datos espacial para GeoCC Mosquera. Adicionalmente esta herramienta maneja una
arquitectura cliente-servidor, la cual le permite recibir las consultas que realicen los
usuarios desde el visor de mapas y retornar la información solicitada.
GeoServer operó como un nodo a través del sistema gestor de base de datos y el publicador
de mapas, con el fin de disponer los datos geoespaciales, sus ventajas se asociaron con la
compatibilidad de las especificaciones WMS, WCS y WFS, el soporte de formatos de
entrada PostGIS, Shapefile, y el cómodo manejo para la configuración de estilos SDL.
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Figura 3: Diagrama de componentes
Fuente: Elaboración propia
En la Figura 4 se presenta el diagrama de despliegue, el cual permitió implementar la parte
fundamental de la arquitectura teniendo en cuenta los requerimientos, funcionalidades y
restricciones del sistema, además proporcionó el marco de referencia necesario que guió la
construcción del geovisor. La representación del sistema se elaboró bajo un enfoque dos
capas, ya que se manejo la estructura Cliente-Servidor de aplicaciones.
En el nodo Cliente se representó el navegador web, para el caso de GeoCC Mosquera se
utilizó Google Chrome y Mozila FireFox. En el Servidor del aplicaciones se encuentran
embebidos: los ambientes de ejcución: Geoserver, el cual permitió la interoperabilidad, y
publicación de datos de las principales fuentes de datos espaciales usando estándares
abiertos, mientras que Tomcat facilitó la conexión web con soporte de servlets y JSPs.
Posteirormente se complementó la arquitectura del sistema con el servidor de base de datos
PostgreSQL, selecionado por ser un potente sistema de base de datos objeto-relacional de
código abierto.
cmp Modelo de componentes
GeoCC MosqueraGoogle Chrome /
Mozila Firefox
PostgreSQL
(PostGIS)
Geoserv er
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La implementación de la interfaz de usuario se logró a través de Heron que es una
biblioteca cliente, sustentada en los estándares de OGC, como WMS, WFS, WCS, entre
otros. Se seleccionó esta herramienta por estar construida sobre las robustas bibliotecas de
mapeo de JavaScript, GeoExt y OpenLayers, además de los óptimos componentes gráficos
de ExtJS, lo cual facilito la personalización y manipulación de la información para el
geovisor. Finalmente a través del entorno de ejecución web WampServer, se relizó la
publicación con el fin de disponer el Geovisor en la web.
Figura 4: Diagrama De Despliegue.
Fuente: Elaboración Propia
A continuación se describe el proceso de modelado de los datos, los cuales provienen de
fuentes de tipo abierto como se presenta en la Tabla 2, para su procesamiento y depuración
a través de QGIS.
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Categoría Nombre de la capa URL – Fuente
Clima
Precipitación 1981-2010
http://www.siac.gov.co/Catalogo
_mapas.html
Escenario precipitación 2011-2040
Escenario precipitación 2041-2070
Escenario precipitación 2071-2100
Temperatura 1981-2010
Escenario temperatura 2011-2040
Escenario temperatura 2041-2070
Escenario temperatura 2071-2100
Radiación solar global pro anual
Clasificación climática lang 2011-2040
Cobertura
Uso y cobertura 2006
http://www.siac.gov.co/Catalogo
_mapas.html Erosión 2010-2011
Proyectos mineros
Distritos de conservación de suelos
Humedales
Gestión del
riesgo
Vulnerabilidad ambiental 2011-2040
http://www.siac.gov.co/Catalogo
_mapas.html
Vulnerabilidad ambiental 2041-2100
Amenaza impacto potencial 2011-2040
Amenaza impacto potencial 2071-2100
Índice de sensibilidad ambiental
Territorio
Cabecera municipal
Predios 2009
Sección rural
Tabla 1: Datos utilizados para la implementación del visor.
Fuente: Elaboración propia.
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Catálogo de objetos geográficos
Con base en la Norma técnica Colombiana NTC 5661 de 2010 se creó un catálogo de
objetos geográficos con el propósito de inventariar, organizar y clasificar los datos
geográficos, permitiendo definir a cada uno de estos, sus atributos, sus relaciones y sus
respectivos temas y grupos, de manera que puedan ser entendidos y utilizados por los
diferentes usuarios.
Las variables seleccionadas para el geovisor fueron aquellas definidas en los
requerimientos así como aquellas que demostraron ser las más representativas en el estudio
del cambio climático durante el análisis de antecedentes y marco teórico. Como resultado
de este proceso se clasificó la información seleccionada en cuatro temas principales: el
clima (Figura 5), donde se incluyeron las variables climáticas más relevantes que afectan el
entorno y sus respectivos escenarios a futuro; el segundo hace referencia a la cobertura
(Figura 6), el cual presenta objetos relacionados zonas de conservación y uso y cobertura
de la tierra; el tercer tema atañe a los factores asociados a la gestión del riesgo (Figura 7)
como son la vulnerabilidad, amenaza y sensibilidad ambiental, y el cuarto se relaciona con
la división territorial (Figura 8) como son las secciones rurales, el centro poblado y la
estructura predial, con el fin de contextualizar y facilitar el análisis de los usuarios teniendo
en cuenta la ubicación de la población, para una mejor toma de decisiones sobre el
municipio.
23
Figura 5: Clasificación para el tema: Clima.
Fuente: Elaboración propia.
Figura 6: Clasificación para el tema: Cobertura.
Fuente: Elaboración propia.
Figura 7: Clasificación para el tema: Gestión del riesgo.
Fuente: Elaboración propia.
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Figura 8: Clasificación para el tema: Territorio.
Fuente: Elaboración propia.
8.3 Fase de implementación
8.3.1 Integración
Como resultado de la depuración y clasificación de los datos en el catálogo de objetos
geográficos, se hizo uso del servidor de código abierto Geoserver, en el cual se creó un
espacio de trabajo denominado Mosquera, alimentado por el almacén de datos el cual fue
importado desde una base de datos espacial en PostGIS.
Figura 9: GeoServer-Capas almacenadas en el espacio de trabajo llamado Mosquera.
Fuente: Elaboración propia
25
8.3.2 Configuración
GeoCC Mosquera se configuró mediante la metodología incremental y de reuso definida
previamente. Para la versión inicial se construyó una base de datos geográfica en Postgre
SQL con la extensión de PostGIS, y ésta fue a su vez cargada en Geoserver haciendo uso de
un servidor local. Posteriormente haciendo reutilización de códigos disponibles en la
herramienta Heron en la versión 0.75 se construyó la interfaz de usuario que permite
visualizar la información con todas las funcionalidades definidas en los requerimientos.
A esta versión inicial de GeoCC le fueron realizadas ciertas modificaciones con el
propósito de mejorar el entendimiento y la contextualización de la información. Algunas de
estas modificaciones incluyen: uso de los servicios de GoogleMaps como capas base,
clasificación de las capas de acuerdo al catálogo de objetos, agregar funcionalidad para fijar
transparencia a las capas de acuerdo a las necesidades del usuario, entre otras.
Se garantizó que el nombre de las herramientas fuera acorde con su funcionalidad, y se
estableció como idioma predefinido para estas: español.
8.3.3 Personalización
Se asignó a las capas publicadas en GeoServer el estilo creado mediante el editor de estilos
de QGIS 2.18.8, el cual fue almacenado en un archivo con extensión SLD, igualmente se
definió un color y un logo para el geovisor, como se presenta en la Figura 10.
26
Figura 10: Capas publicadas en GeoCC Mosquera, con asignación de estilos.
Fuente: Elaboración propia.
Figura 11: Capas vulnerabilidad ambiental y funcionalidad de consulta.
Fuente: Elaboración propia.
27
8.4 Fase de validación
8.4.1 Usabilidad
La calidad de software puede ser medida como un producto o servicio que satisface los
requerimientos funcionales propuestos. No obstante, el concepto de usabilidad es relativo,
por ejemplo, un producto que cumple con los requerimientos del usuario puede haber sido
elaborado sin ciertas normas de fabricación.
Haciendo referencia específicamente a la usabilidad web, vale la pena citar a Jakob
Nielsen, quien la definió como “un atributo de calidad que mide qué tan fáciles de usar son
las interfaces de usuario”, Nielsen afirma que la usabilidad se determina por cinco
componentes de calidad: facilidad de aprendizaje, la cual describe qué tan cómodo es para
los usuarios cumplir con las tareas básicas la primera vez que utilizan la interfaz, la
eficiencia donde se expone qué tan rápido pueden realizar sus tareas, la recordabilidad que
muestra qué tan fácil les resulta recuperar la habilidad en el manejo de la herramienta, los
errores donde se identifican cuántas fallas cometen los usuarios, qué tan severas son y qué
tan fácil les resulta recuperarse de estas, y la satisfacción que indica qué tan agradable es
utilizar el diseño.
Teniendo en cuenta estos componentes fueron ajustadas las tablas 2 a la 5, tomadas de
Ariza y Bogotá (2016), y se evaluaron los criterios de usabilidad para GeoCC Mosquera.
Los rangos de porcentajes son: alto (75-100%), medio (50-75%), bajo (25-50%) y muy
bajo (0-25%).
28
Característica Métrica Valoración
Privacidad Conexión segura Políticas
de seguridad Respaldo.
Bajo
Atracción Complacencia del usuario
con la interacción
Complacencia del Usuario
con los resultados
Alto
Habilidades del Usuario Participación del usuario
en las tareas del sistema
Alto
Tabla 2: Evaluación de la satisfacción, como parámetro de medida de la Usabilidad para
GeoCC Mosquera.
Fuente: Adaptado de Ariza & Bogotá (2016)
Característica Métrica Valoración
Comunicación Integración Densidad Alto
Identidad Información de definición
esencial URL
Alto
Accesibilidad Compatibilidad con
diferentes clientes Web
Independencia con la
resolución de pantalla
Medio
Tabla 3: Evaluación del contenido, como parámetro de medida de la Usabilidad para
GeoCC Mosquera.
Fuente: Adaptado de Ariza & Bogotá (2016)
29
Característica Métrica Valoración
Facilidad de aprendizaje Lenguaje Consistente Común Intuitivo (iconografía y
funcionalidades comunes)
Alto
Comprensibilidad Claridad en la definición de requerimientos entrada/salida
Tiempo de Entrenamiento Esquema de Organización Global
Medio
Metodología Comunicación Funcional
Preclasificación de los contenidos
Fiable
Alto
Pedagogía Definición de perfiles de usuario
Definición de objetivos del sitio discriminados por perfiles
Bajo
Recordación Mecanismo de señalamiento de paso dentro de una tarea
Mecanismo para suspender y retornar a tareas
Bajo
Documentación Relación densidad/utilidad
Mecanismo de acceso y disponibilidad
Medio
Ayuda y Realimentación Ayuda de Búsqueda Información Útil y contextual Medio
Facilidad de Uso,
Control u Operatividad
Mecanismo de Cancelación Mecanismo de Gestión Bajo
Funcionalidad Utilidad de los servicios y contenidos
Fuentes confiables
Sitios Relacionados
Medio
Navegación Controles de navegación Menú Control de avance y regreso
lógico Enlaces
Alto
Estándares Valido en HTML Valido en hojas de estilo CSS Valido en
Accesibilidad
Alto
Tabla 4: Evaluación del aprendizaje, como parámetro de medida de la Usabilidad para
GeoCC Mosquera.
Fuente: Adaptado de Ariza & Bogotá (2016)
30
Característica Métrica Valoración
Confiabilidad
Cantidad de enlaces
rotos internos
Páginas muertas
Alto
Número de fallas en un
período corto de
ejecución
Medio
Desempeño Humano
Tiempo gastado para
completar una tarea
Tiempo gastado en
errores
Frecuencia con la que se
acude a la ayuda
Comando por tarea
Alto
Tabla 5: Evaluación de la eficiencia, como parámetro de medida de la Usabilidad GeoCC
Mosquera.
Fuente: Adaptado de Ariza & Bogotá (2016)
31
9. Conclusiones
GeoCC Mosquera puede ser utilizado para la planeación y mitigación del riesgo
asociado al cambio climático puesto que es un visor que ofrece información
completa sobre las variables climatológicas, posibles escenarios y amenazas
asociadas al fenómeno a corto, mediano y largo plazo.
GeoCC Mosquera es de fácil usabilidad y comprensión por lo cual cualquier
persona podrá usarlo sin necesidad de ser un usuario especializado. Igualmente la
agrupación de la información geográfica por temáticas permite al usuario navegar y
consultar la información de interés fácilmente.
El reuso de componentes y su integración permitió implementar la herramienta
GeoCC Mosquera de forma ágil logrando un producto que satisface las necesidades
del cliente.
El modelo de datos usado, al igual que la herramienta para la gestión de la base de
datos pueden ser escalables. Esto hace posible integrar mayor cantidad de
información al sistema sin perder capacidad. Asimismo, es posible extender el uso
de esta herramienta a otros municipios o regiones.
Para la puesta en producción de la herramienta GeoCC Mosquera se recomienda
tener en cuenta los siguientes aspectos: considerar componentes redundantes para
garantizar alta disponibilidad, el segundo está relacionado con la mantenibilidad,
haciendo uso de componentes finos, y el tercero se fundamenta en la duplicación de
la base de datos en otro servidor con el fin de garantizar su protección.
32
10. Referencias
Ariza, K., Bogotá, L. (2016). Geovisor web para exploraciones preliminares
geotécnicas – geológicas (Trabajo de grado, especialización). Universidad Distrital
Francisco José de Caldas. Recuperado de
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35
11. Anexos
Archivo en texto plano (leer.txt) donde se encuentran las instrucciones para la
visualización de GeoCC Mosquera desde cualquier ordenador.
Backup de la base de datos que contiene la información geográfica disponible en
GeoCC Mosquera.
Archivo con extensión JPG que presenta la interfaz del visor GeoCC Mosquera.
Archivo comprimido (Otros.rar) con archivos complementarios.
