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Bases de Datos, otoño 2012 Página 1

Sistemas de Información Geográfica (SIG).

BASES DE DATOS. (ITI552) M. C. Leopoldo González Rosas.

OTOÑO 2012

LABASTIDA ROJAS JORGE ALBERTO 18900215

Octubre 2012


Contenido

1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................... 3

2. ANTECEDENTES ............................................................................................................................... 3

3. DESARROLLO ................................................................................................................................... 4

3.1 DEFINICIÓN Y FINALIDADES DE UN SIG ..................................................................................... 4

3.2 USOS Y TIPOS DE SIG ................................................................................................................. 5

3.3 COMPONENTES Y FUNCIONALIDADES DE UN SIG .................................................................... 7

3.3.1 HARDWARE Y COMUNICACIONES ................................................................................... 7

3.3.2 SOFTWARE ....................................................................................................................... 8

3.3.3. DATOS Y ARQUITECTURA DE LAS BASES ....................................................................... 10

MODELO RASTER .................................................................................................................... 11

MODELO VECTORIAL ............................................................................................................... 11

ARQUITECTURA DE BASE DE DATOS ....................................................................................... 13

3.3.4 ANÁLISIS ESPACIAL ........................................................................................................ 16

3.3.5 RECURSOS HUMANOS.................................................................................................... 20

3.4 SIG APLICADOS A LOS CATASTROS .......................................................................................... 20

3.5 REDES DE DATOS E INTERNET ................................................................................................. 21

4. CONCLUSIONES ............................................................................................................................. 23

5. REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA ......................................................................................................... 23


1. INTRODUCCIÓN El presente trabajo tiene como objetivo profundizar acerca de los Sistemas de Información Geográfica (SIG) también conocidos como GIS por su acrónimo en ingles (Geographic Information System) los cuales permiten visualizar datos geográficos y alfanuméricos en forma conjunta e integrada, administrar la información geográfica por capas en distintos tipos y formatos y desarrollar análisis espaciales con el fin de obtener información. En general, son identificados como aplicativos que contienen herramientas que permiten hacer mapas a la medida e interactuar con ellos a través de consultas sobre un determinado lugar. Al pensar en un sistema de información geográfico, lo primero que viene a la mente es la informática, las computadoras, un ambiente digital de trabajo, un aplicativo que soporta el funcionamiento de una institución de cualquier tipo y tamaño. En el caso de los SIG dicha información está vinculada al espacio geográfico lo cual evidencia que están muy relacionados con los datos geográficos, su análisis y/o con la representación de los mismos en forma de cartas. Sea cual sea el tipo de relación, sin lugar a dudas tienen que ver con la información geográfica. Los aplicativos SIG han evolucionado mucho y en distintos aspectos. Son herramientas amigables y fáciles de usar y existe una gran variedad de aplicativos que pueden ser seleccionados según las necesidades y la capacidad económica de los usuarios. Poseen alta integración con otros sistemas y fuentes de datos y posibilitan su personalización a través de entornos de programación. Esto ha permitido una mayor difusión de la tecnología, mejores respuestas y aplicaciones de los SIG y la inclusión de más usuarios e instituciones que utilizan estas herramientas. Los aplicativos SIG poseen funciones para la elaboración de productos cartográficos, aunque esta no es su función principal. Su rol está más relacionado con la gestión y análisis de la información geográfica para la resolución de problemas complejos de la realidad.

Debido a lo anterior se puede afirmar entonces que los SIG son herramientas de soporte al proceso de toma de decisiones, ya sea en un proyecto o en una institución, que suman la componente geográfica a las bases de datos para generar una visión más completa y adecuada de la realidad analizada.

2. ANTECEDENTES Los SIG surgieron en la década del 60, a partir del avance de la informática, de la geografía y de la cartografía. Si bien su historia es relativamente reciente, la tecnología de los SIG ha tenido un crecimiento muy importante y acelerado desde el inicio, y actualmente se observan sistemas accesibles con amplia y variada utilización en las diferentes áreas del conocimiento. Los primeros desarrollos crearon aplicativos especializados destinados a usuarios con necesidades especiales, que requerían importantes inversiones en hardware y en capacitación. La información generada por los SIG sobre el espacio geográfico no es un recurso exclusivo de los geógrafos, cartógrafos y/o medioambientalistas (por mencionar profesiones claramente vinculadas con cuestiones geográficas) sino que también contempla a profesionales, técnicos y especialistas de distintas áreas, congregándolos en equipos de trabajo multidisciplinarios para el desarrollo de proyectos.


Los SIG son una herramienta multifinalitaria y utilizada por muchos sectores del gobierno, como: salud, educación, seguridad, demografía o marketing, entre otros. No son sistemas aislados sino todo lo contrario, se relacionan de una manera muy directa con otras tecnologías como los sistemas administradores de bases de datos, los productos de la teledetección (que generan las imágenes satelitales y aerofotografías), el GPS, los programas de dibujo asistido por ordenador CAD, paquetes estadísticos, utilitarios de conversión de coordenadas, entre otros.

3. DESARROLLO

3.1 DEFINICIÓN Y FINALIDADES DE UN SIG Las definiciones de SIG suelen contener términos como "tecnología”, "sistema" y "herramienta" puesto que, según el punto de vista desde el cual sean analizados, pueden ser cualquiera de ellos. Un grupo de trabajo que utiliza un SIG, por ejemplo, para la resolución de un problema complejo de transporte urbano lo verá como una " herramienta ", mientras que una institución responsable por la gestión de los servicios públicos y la toma de decisiones lo ve como un "sistema de información”. Existe una gran cantidad de definiciones de "Sistema de Información Geográfica", muchas de ellas con distintas orientaciones, según la importancia que los autores les asignen a los diferentes aspectos de esta tecnología. Entre las definiciones orientadas a las funcionalidades de los SIG pueden citarse: "Un sistema computarizado para la captura, almacenamiento, recuperación, análisis y

presentación de datos espaciales", Clarke (1986), "Un potente conjunto de herramientas para recolectar, almacenar, recuperar a voluntad,

transformar y presentar datos espaciales procedentes del mundo real”. "Una tecnología de la información Que almacena, analiza y presenta datos espaciales y no

espaciales". Parker (1988). "Un sistema de hardware, software y procedimientos diseñado para realizar la captura,

almacenamiento, manipulación, análisis, modelización y presentación de datos referenciados espacialmente para la resolución de problemas complejos de planificación y gestión,'" NCGIA (1990).

Las definiciones orientadas a las bases de datos ven a los SIG como: "Un sistema que utiliza una base de datos espacial para generar respuestas ante

preguntas de naturaleza geográfica. Un SIG general puede ser visto como un conjunto de rutinas espaciales especializadas que descansan sobre una base de datos relacional estándar"', Goodchild (1985).

"Un conjunto de procedimientos manuales o computarizados para almacenar y tratar datos referenciados geográficamente", Aronoff (1989).

"Un sistema de Información diseñado para trabajar con datos georreferenciados mediante coordenadas espaciales o geográficas", Star y Estes (1990).

"Un Sistema de Información Geográfica es un tipo especializado de base de datos, que se caracteriza por su posibilidad de manejar datos geográficos, es decir, espacialmente referenciados, los cuales se pueden representar gráficamente como Imágenes", Bracken y Webster (1990).

Desde el punto de vista Institucional los SIG son vistos como:


"Un sistema de ayuda a la decisión que Integra datos referenciados espacialmente en un contexto de resolución de problemas." Cowen (1988).

"Una entidad institucional reflejo de una estructura organizativa que integra tecnología con una base de datos, expertos y una financiación continua en el tiempo. Carter (1989).

Además de las definiciones formales mencionadas, muchas de las cuales provienen de ambientes académicos y científicos, los SIG han sido definidos de diferentes maneras por los usuarios en general. El siguiente Cuadro muestra algunos ejemplos.

Usuarios/Destinatarios Interpretación, percepción de los SIG Público General Un repositorio de mapas en formato digital

Tomadores de Decisiones Una herramienta informática para solución de problemas geográficos.

Administradores, Investigadores

Un sistema espacial de soporte de decisiones

Gerentes de Servicios Un inventario automatizado de los elementos y servicios distribuidos geográficamente.

Científicos Una herramienta para revelar lo que de otro modo seria información geográfica invisible.

Administradores de recursos, planificadores.

Una herramienta para la realización de operaciones sobre datos geográficos que serán muy laboriosas, costosas o imprecisas si se realizaran manualmente

Las visiones y definiciones expuestas son sólo algunos ejemplos de las tantas que existen y que pueden encontrarse en sitios web, bibliografía y artículos técnicos. No puede decirse que todas ellas sean contradictorias o que alguna sea más adecuada que otra, sino simplemente que las mismas responden a diferentes orientaciones según la circunstancia, aplicación o punto de vista de sus autores. Dentro del amplio aspecto de características pueden detectarse tres puntos convergentes que afirman que el SIG: “Es un sistema de Información, compuesto por hardware, software, datos, procedimientos y recursos humanos, destinado a soportar los procesos de toma de decisiones, trabaja con una base de datos espaciales alfanuméricos y cartográficos, cuenta con funciones especializadas de captura, almacenamiento, transformación, modelización, análisis y presentación de datos espaciales, para la resolución de problemas de naturaleza geográfica”. En el contexto de la investigación se considerará como SIG “a todo sistema que permite modelar el espacio geográfico, estructurar catastros multifinalitarios digitales y realizar análisis espaciales con el fin de dar soporte a la toma de decisiones en la definici6n de políticas de suelo urbano”, Erba (2007).

3.2 USOS Y TIPOS DE SIG

En el ámbito urbano, los SIG participan en la resolución de problemas complejos de la realidad y brindan información geográfica para la toma de decisiones en innumerables áreas, entre las cuales podrían citarse: Planeamiento, Tránsito,


Catastro, Medio ambiente, Valuaciones, Hidrología, Geología, Mercado inmobiliario, Climatología, Uso del suelo, Ecología y Conservación, Redes de infraestructura (servicios), Emergencias Ambientales, Telecomunicaciones, Defensa Civil, Transporte de cargas, Salud, Transporte de pasajeros, Epidemiología, Logística, Seguridad, Cultura, Criminalística, Estudios sociales, Desarrollo Económico, Demografía, Marketing y Educación, Turismo, entre otras, Ante tanta diversidad de aplicaciones, los SIG suelen recibir denominaciones diferentes de acuerdo al área de aplicación o al tipo de datos que administran. Los aplicativos SIG también pueden ser clasificados de acuerdo con los usos, entre los cuales pueden ser identificados: Inventario: aplicaciones caracterizadas por grandes conjuntos de datos, como recursos

naturales, catastro y redes de servicios públicos, entre otros, con funciones básicas y sencillas, dirigidas fundamentalmente al dibujo de cartas, realización de consultas y obtención de salidas cartográficas y estadísticas simples.

Análisis: aplicaciones dirigidas a soportar procesos de análisis sobre los datos para la resolución de problemas geográficos y la toma de decisiones particulares. Ejemplo, destinadas a diseñar sistemas de transporte, efectuar análisis de Impacto ambiental o planificar el uso del suelo.

Gestión: aplicaciones que tienen relación con el soporte a la toma de decisiones en una Institución. Se les conoce como (sistemas espaciales de soporte a las decisiones). Están caracterizadas por el desarrollo de análisis complejos y modelización de situaciones, con la utilización de prácticamente todo el conjunto de funciones y herramientas disponibles en estos sistemas.

De acuerdo al tipo de datos que son objeto de estudio, las aplicaciones se clasificadas en: Naturales: ejemplo, en medioambiente, ecología, oceanografía, etc., donde los objetos de

estudio son fenómenos Y/o elementos naturales. Antropológicas: como los sistemas de información catastrales, de gestión de redes de

infraestructura o de planeamiento urbano, aplicaciones donde el objeto de estudio está constituido por elementos elaborados por el hombre (calles, redes, parcelas, etc.)

De acuerdo al propósito para el que se están usando, las aplicaciones pueden ser: Institucionales: orientados a "convivir con la organización", verdaderos sistemas de

Información y soporte a la toma de decisiones. Sirven para varios fines, asisten tareas de consulta generales, de estudio, cartografía y, dentro de la Institución, crecen, se actualizan y permanecen en el tiempo, Como ejemplo de SIG institucionales se puede mencionar los SIG estructurados a nivel nacional para emergencias ambientales (incendios, derrames de residuos tóxicos, etc.) o los de Instituciones catastrales.


Basadas en proyectos: tienen un fin concreto y una duración prestablecida, ejemplos, para estudiar la localización más adecuada de un basurero nuclear o el análisis y la elaboración de propuestas al sistema de transporte actual en una determinada ciudad.

Se estima que en los gobiernos locales más de 80% de toda la información que administran tiene relación con el espacio geográfico. Este hecho evidencia la importancia de considerar a la variable geográfica en los procesos de toma de decisiones. Según el tipo de institución o proyecto donde se utiliza un SIG, la finalidad del sistema puede ser algo diferente. Si bien "dar soporte a los procesos de toma de decisiones" es su fin principal, también pueden observarse implementaciones destinadas a la investigación científica o a la gestión operativa de servicios públicos, entre otros casos, Los usos "inadecuados" más comunes se dan cuando se dedica al SIG de forma casi exclusiva para el inventario de datos geográficos. Si bien es cierto que estos aplicativos poseen herramientas para organizar la cartografía, es muy común encontrar usuarios, proyectos e instituciones que no pasan de esta primera etapa.

3.3 COMPONENTES Y FUNCIONALIDADES DE UN SIG

Un SIG, como todo sistema, posee componentes que trabajan interrelacionados y posibilitan el cumplimiento de sus fines. Los componentes de un SIG son los mismos que para cualquier sistema de información: hardware, software, procesos, datos, recursos humanos. Si bien los componentes difieren en niveles de complejidad, costos y plazos de implementación, todos son igualmente importantes y necesarios, es decir un SIG no es simplemente "computadoras y programas", sino un sistema de información especializado con necesidades especiales que requiere, de seleccionar e instalar computadoras y aplicativos, pero también identificar e implementar procesos, diseñar y elaborar el modelo del espacio geográfico (los datos) e involucrar y capacitar a los recursos humanos de las áreas donde dicho sistema funcionará. Además de los componentes principales existen otros elementos que intervienen en un SIG y que no pueden ser dejados de lado, uno de ellos es la institución donde se implementará el sistema lo que significa considerar los aspectos legales, económicos, políticos y culturales que influirán en el diseño, desarrollo y operación del sistema.

3.3.1 HARDWARE Y COMUNICACIONES

Este componente representa el soporte físico del SIG. Está conformado por las computadoras donde se desarrollan las distintas tareas de administración y operación del sistema, por los servidores donde se almacenan los datos y se ejecutan ciertos procesos, por los periféricos de entrada (mesas digitalizadoras, escaners, dispositivos de lectura de archivos, etc.), los periféricos de salida (los monitores, impresoras, plotters, etc.) y todos los componentes de la red informática. A nivel de comunicaciones cualquier sistema que se implemente no sólo debe considerar una buena infraestructura de comunicaciones hacia dentro de la institución (Intranet) sino también un importante vínculo externo (Internet). Las potencialidades de los SIG en este campo son muy amplias y se encuentran en constante desarrollo y crecimiento. Otros equipos que también pueden formar parte del SIG en diferentes procesos son los notebooks, pocket PC, equipos GPS, teléfonos celulares, filmadoras y máquinas fotográficas digitales.


3.3.2 SOFTWARE

Representa el soporte lógico del sistema. Está conformado no sólo por el aplicativo SIG sino también por los sistemas operativos, los aplicativos de administración de bases de datos alfanuméricos, los lenguajes de programación necesarios para el mantenimiento y desarrollo de las aplicaciones y otros programas especializados, como los de procesamiento de imágenes satelitales, de dibujo CAD, y los paquetes estadísticos, entre otros. De acuerdo al nivel del SIG a implementar y al volumen de datos que se administrará, la base del sistema puede estar conformada simplemente por archivos individuales, o bien por una base de datos relacional. Resulta importante definir correctamente la base de datos a utilizar a fin de que la misma pueda vincularse sin inconvenientes con otras bases y sistemas de la institución y, eventualmente, soportar una base de datos de tipo espacial. A nivel de software SIG puede encontrarse una gran variedad de productos con distintos fines, capacidades, tipos de datos que pueden trabajar, simplicidad de operación y aprendizaje, niveles de costos, etc. En ese contexto la elección del sistema dependerá de sus usuarios. En la amplia gama de software SIG se encuentran desde programas muy sencillos y fáciles de usar pero con pocas funcionalidades, hasta programas con gran capacidad pero muy costosos y cuyo aprendizaje requiere mayor tiempo. Existen programas que funcionan en forma Independiente y brindan al usuario todo el conjunto de herramientas que necesita y también programas que funcionan en forma integrada con otros, sumando capacidades, así mismo encontramos software libre con intereses y necesidades relativamente sencillas de satisfacer, no especializado, con bajos recursos y voluminoso (software del tipo “Open Source” “Código Abierto”). Conceptualmente la operación de estas funcionalidades resulta muy similar, tanto en los software de visualización como en los software avanzados, lo cual posibilita (al momento de migrar para un software más completo o profesional) aprovechar las habilidades y conocimientos que se hayan adquirido. Es importante tener claro en el momento de su elección que usualmente no se contará con soporte técnico local, apoyo adecuado en la implementación y escasas ofertas de capacitación, documentación, experiencias para compartir y volumen de datos en dichos formatos para intercambiar con otros usuarios. Dentro de los aplicativos No libres tenemos 4 tipos:

TIPO CARACTERÍSTCAS NOMBRE

Profesional

Herramientas más completas y costosas, desarrolladas para usuarios avanzados. Cuentan con funcionalidades de todo tipo, por ejemplo, ingreso y mantenimiento de datos, administración de la base de datos y análisis avanzados. Son usualmente utilizados por usuarios muy profesionales con altos grados de especialización y en soluciones de tipo corporativas.

AutoCad Map 3D

(Autodesk)

ArcGIS (ESRI)

MicroStation (Bentley)


Desktop

De mayor utilización y difusión, su punto fuerte se basa en el uso de los datos más que en la creación y mantenimiento de los mismos. Se destacan en funcionalidades de análisis y generación de Información estadística y cartas temáticas. Son usados por multiplicidad de usuarios con distintas orientaciones tales como: marketing, planificación y educación, son menos exigentes que en el caso de SIG profesionales. Son apropiados para proyectos de tipo sectorial, aunque también forman parte de soluciones institucionales.

MapInfo (MapInfo)

ArcView (ESRI)

IDRISI (Clark

University)

GoeMedia (Intergraph)

Móviles

El desarrollo de hardware portátil ha generado la necesidad de introducir aplicativos SIG que puedan ser ejecutados dentro de esas herramientas. El conjunto del aplicativo y el hardware tienen gran aplicación en los trabajos en terreno pues poseen funcionalidades de visualización y consulta y para el ingreso y mantenimiento de datos a partir de los levantamientos in situ. En muchos casos aceptan en forma directa la entrada de datos GPS y Estaciones Totales.

ArcPad (ESRI)

Mapx Mobil (MapInfo)

Nuevos Componentes

Provistos para ser utilizados en entornos de programación visuales (como Visual Basic, .NET, etc.) y posibilitan el desarrollo de aplicaciones SlG personalizadas. Se observan en soluciones corporativas como herramienta para el grupo de soporte especializado en SIG y en empresas proveedoras de servicios geográficos basados en geo tecnologías.

MapBasic y MapXtreme (MapInfo)

ArcGis Engine (ESRI)

Dentro de los software libre o del tipo “Open Source” tenemos:

MapWindow

Grass GIS

Kosmo


SAGA

OpenJump

gvSIG

Quantum SIG

Hay otros tipos de productos menos difundidos por sus niveles de especialización, costo y / o ámbito de aplicación. Un ejemplo son las aplicaciones destinadas a administrar las bases de datos SIG en implementaciones corporativas. Conocidas como base de datos espaciales, estos productos se instalan sobre una base de datos relacional (por ejemplo, Oracle, DB2 de IBM o SQL Server de Microsoft) y posibilitan un esquema de trabajo de múltiples accesos que consulta y edita datos espaciales, con altos niveles de seguridad y eficiencia. Ejemplos de este tipo de aplicativos son ArcGIS Server (de ESRI), Oracle Spatial (de Oracle) y PostGIS (de la comunidad Open Source).

3.3.3. DATOS Y ARQUITECTURA DE LAS BASES

Es el componente de mayor relación con las geociencias. No es tecnológica ni de procedimiento del sistema y queda representada físicamente por una base de datos almacenada en un servidor (en el caso de sistemas corporativos) o por un conjunto de archivos almacenados en un puesto de trabajo (en el caso de SIG pequeños u orientados a un proyecto específico). Las bases contienen el conjunto de datos que representa, a través de un modelo, el espacio geográfico sobre el cual una determinada institución actúa y dirige sus políticas. Una base de datos SIG contempla datos alfanuméricos y cartográficos. Los datos alfanuméricos corresponden a atributos de los elementos representados en la base cartográfica, a los cuales es posible relacionar a través de los identificadores. En la "época analógica", los atributos eran almacenados en fichas o planillas en papel y esa filosofía fue adoptada y adaptada cuando se desarrollaron los aplicativos, comenzando con los archivos secuenciales ("un dato atrás del otro"), pasando por las planillas electrónicas y llegando a diferentes tipos de administradores de bases alfanuméricos. Los elementos gráficos de la base de datos SIG definen la geometría (forma y dimensiones) y la ubicación absoluta de los objetos de la realidad. Hay dos formas de modelar el espacio geográfico:

1. Es siguiendo una estructura Raster, 2. El modelo vectorial.


MODELO RASTER

La estructura raster representa el espacio geográfico a través de una grilla regular que lo divide en celdas del mismo tamaño, cada una de las cuales toma un determinado valor. Ejemplos de estructura raster son las imágenes satelitales, aerofotografías digitales (o digitalizadas mediante escáner) y los modelos digitales de elevación, en los cuales cada célula registra la altitud del terreno. Una imagen digital es una matriz de números (arreglo, array) que representan el valor de intensidad de energía electromagnética recibida (en el caso de las imágenes satelitales) o de la luz reflejada por una fotografía al ser escaneada. Cada archivo raster posee M columnas x N filas de cuya intersección surgen las celdas también llamadas pixel (del inglés picture element). El tamaño de esos elementos se denomina resolución espacial.

Figura 1. Estructura de los datos raster

MODELO VECTORIAL

Los datos vectoriales corresponden a documentos cartográficos digitales que utilizan puntos, líneas y polígonos para representar a los elementos de la realidad, en forma similar a cómo se dibujan en los mapas analógicos (en papel), los vectores conforman las líneas y polígonos de la cartografía digital y la estructura (simplificada) en un archivo de este formato. Los aplicativos CAD son ejemplo típicos de herramientas que adoptaron este formato.

Figura 2. Estructura de los datos vectoriales.


Una base de datos "no se compra" (a excepción de algunos datos como por ejemplo, los que provienen de un Censo Nacional) sino que es estructurada por profesionales especializados, a partir de distintas fuentes y utilizando funciones específicas de los aplicativos y periféricos para la entrada de datos. Este componente es uno de los puntos más críticos del sistema ya que generalmente resulta el más costoso, requiere plazos largos para su implementación definitiva y una constante actualización. Los datos cartográficos son almacenados y representados en los SIG a través de capas, el conjunto de las cuales forma el modelo del espacio geográfico (Figura 3). Cada una de estas capas corresponde a la base cartográfica o a una carta temática en particular, por ejemplo, edificaciones, plazas, red de gas natural, etc. El correcto funcionamiento del SIG exige que todas ellas se encuentren georreferenciadas bajo un mismo sistema de coordenadas de manera que puedan ser sobrepuestas en el momento de realizar análisis espaciales. Esta manera de organizar los datos geográficos permite el tratamiento conjunto de todos o de parte de la base SIG y habilita al usuario para seleccionar sólo la información del espacio geográfico que le resulte necesaria, prescindiendo del resto de los datos del modelo y agilizando la obtención de resultados.

Figura 3. Organización de datos en capas.

La administración integrada de datos gráficos y alfanuméricos en una base de datos SIG permite que cada elemento gráfico (que corresponde con algún objeto geográfico de la realidad) posea información descriptiva en un registro de la tabla de atributos, en relación "uno a uno" entre elementos gráficos y registros alfanuméricos.

Figura 4. Integración de datos a través de identificadores.

Tabla de datos alfanumérica donde se almacena información descriptiva relacionada a los usos de suelo.


ARQUITECTURA DE BASE DE DATOS

Se denominan así a las distintas maneras de organizar y ver los datos. Es el medio previsto para representar una BD las relaciones que existen entre y dentro de las poblaciones y que son de interés para uno o más aplicaciones. El tipo de arquitectura debe ser apto para representar las relaciones mas complicadas. Existen distintos tipos de arquitectura y la diferencia radica en la posibilidad de estar asociadas a distintos tipos de acceso, sistemas de división de los archivos, relación con los archivos auxiliares, etc. Los tipos de arquitectura de base de datos son:

Base de datos de Red. Los individuos de las poblaciones están relacionados entre sí por punteros, formando redes de relaciones.

Figura 5. Modelo de Relación de Red.

Base de datos relacionales. El usuario percibe los datos en forma de tablas. Los operadores al alcance del usuario generan tablas nuevas a partir de las existentes.

Figura 6. Tablas en un Modelo Relacional


Base de datos orientada a objetos. Base de datos Mixta.

Para construir un determinado modelo de datos pueden desarrollarse las siguientes etapas: 1. Abstracción de la realidad. Seleccionar lo que interesa y agrupar los objetos de la

realidad que reúnen las mismas características en una unidad conceptual y conformar así las entidades del modelo.

2. Definición de las relaciones. Dado que nuevas entidades surjan de las relaciones, en el

universo de las entidades existen distintos tipos de relaciones.

El modelo de datos entidad-relación se base en una percepción de un mundo real que consiste en una colección de entidades y relaciones entre esas entidades. Estas representaciones lógicas en general se corresponden con un modelo gráfico. Una relación incluye:

Sujeto: es un individuo del cual parte la relación. Pertenece al dominio, que es el

conjunto de partida. Relación: se caracteriza por una de los verbos activos o pasivos que muestran como

actúan los individuos entre sí. Objeto: es el individuo que recibe la acción de la relación, el conjunto de llegada.

Un modelo de expresar las relaciones es por medio de un “grafo”. Un grafo se compone de las figuras geométricas vértices y arcos, donde los vértices representan los individuos de la relación y los arcos la relación.

Figura 7. Modelo “Grafo”

Las relaciones entre entidades pueden darse básicamente de tres formas: uno a uno, uno a muchos y muchos a muchos. Estos tres tipos de relaciones pueden darse entre entidades como Propietario y Predio o Parcela como a continuación se detalla: UNO-UNO Queda establecida por una relación unívoca entre dos individuos, uno de la tabla PROPIETARIOS y otro de la tabla PREDIOS Y/O PERCELAS, ejemplo de este tipo se da cuando un predio es propiedad de un único dueño.

Figura 8. Relación Uno - Uno


UNO – MUCHOS Un individuo de un dominio se relaciona con dos o más individuos de otro. Este es el caso de un propietario que es dueño de varios predios.

Figura 9. Relación Uno - Muchos

MUCHOS – MUCHOS Varios individuos de un dominio se relacionan con varios individuos de otro. Aconsejable transformar esta relación de modo que queden dos relaciones uno a muchos. Ejemplo, el caso de varios propietarios que tienen condominios sobre diferentes parcelas.

Figura 10. Relación Muchos - Muchos

3. Estructurar las entidades. (con sus atributos y claves) en forma de tablas, paso previo a la implementación de la base de datos en el aplicativo. Una tabla se organiza de tal forma que cada fila (registro) represente un objeto de la realidad, mientras que las columnas (campos) representan los atributos de ese objeto.

Algunos de los modelos de base de datos citados se encuentran en desuso o superados por modelos mas modernos. Los más usuales en ambientes Catastrales son los modelos de datos relacionales y el orientado a objetos, además de los modelos mixtos, como el relacional orientado a objeto.


3.3.4 ANÁLISIS ESPACIAL

Las funciones de análisis posibilitan el procesamiento de los datos geográficos para la obtención de informaciones que dan soporte a la toma de decisiones. Esas informaciones pueden ser expresadas a través de mapas temáticos o de reportes. Básicamente los SIG permiten efectuar 2 tipos de consultas: no espaciales, que permiten obtener la respuesta, sin considerar la ubicación de los

objetos (para lo cual no es imprescindible la utilización de un SIG). espaciales, las cuales necesariamente considerarán los datos de ubicación de los objetos.

Eventualmente este tipo de consulta no sólo toma en cuenta procesos especiales sobre una capa de datos, sino también la realización de operaciones conjuntas entre distintas capas a fin de obtener nuevos conjuntos de información. Este tipo de consulta es la que mejor caracteriza a las funcionalidades de un SIG.

Entre las preguntas más comunes se encuentran las relativas a identificación, localización, tendencias, rutas óptimas, patrones y modelos (Rhind, 1990).

Figura 11. Consultas a bases de datos geográficos en SIG.

Identificación. Los SIG poseen la capacidad de brindar información detallada sobre un determinado elemento del espacio geográfico. Para informar al sistema sobre cual elemento se desea obtener información, el elemento puede ser indicado por el operador con el mouse sobre la cartografía digital o digitando su dirección, nombre, identificador o coordenadas geográficas. La información que el sistema brinda será aquella que esté almacenada en la base de datos alfanuméricos. La Figura 12 muestra el predio que fue seleccionado mediante un clic del mouse sobre la cartografía digital y la ventana que resume sus atributos (Valor del Terreno, Valor de las Construcciones, Área de las Construcciones, entre otros).


Figura 12. Respuesta de Identificación

Localización. Requiere la realización de análisis espaciales de distintas complejidades para que puedan ser respondidas. Básicamente consiste en la especificación de determinadas condiciones (alfanuméricas y/o geográficas) y en la obtención de un mapa que muestra aquellas zonas donde las condiciones se cumplen. Opcionalmente puede obtenerse como resultado el listado de las coordenadas de los sitios o un listado con sus nombres, domicilios u otro identificador. La Figura 13 muestra los predios que reciben servicio de la red de agua potable (en rosado) y los que están a más de 10m de los drenajes y no tienen conexión (en gris).

Figura 13. Respuesta de Localización

Tendencias. Incluye la componente temporal de los datos geográficos. Supone la comparación de datos o mapas de distintas épocas, correspondientes al mismo lugar, con el fin de encontrar diferencias en un determinado período. En los mapas se muestran los incrementos (o decrementos) en el tiempo, y/o tablas que muestren valores que cuantifican la intensidad de esos fenómenos.


La Figura 14a) muestra una secuencia histórica de aerofotografías que relata el surgimiento de un asentamiento informal y su evolución. La Figura 14b) muestra la superposición de las capas correspondientes a las construcciones identificadas en los últimos años.

Figura 14a) Secuencia histórica de aerofotografías

Figura 14b) Superposición de capas

Rutas Óptimas. Algunos SIG (o módulos especializados) poseen la capacidad de determinar el camino óptimo Entre dos o más localizaciones. Por camino óptimo debe considerarse aquél que mejor reúne las condiciones impuestas por el usuario (rapidez, economía, proximidad, comodidad, etc.) Los caminos óptimos pueden determinarse sobre una red de calles (o rutas) o sobre un modelo continuo del espacio La Figura 15 muestra algunos caminos que pueden seguirse para viajar desde un espacio verde a otro dentro de la ciudad.


Figura 15. Estudio de caminos óptimos en SIG.

Patrones Este tipo de análisis es más sofisticado y generalmente involucra la utilización de varios conjuntos de datos. Podrían citarse también análisis de las consecuencias de un cambio de zonificación en la ciudad en terminaos de configuración, distribución de servicios, valor del impuesto, valor de los inmuebles, entre otros. Modelos Son análisis usualmente realizados desde grupos dedicados a actividades de planificación, emergencias y predicción de fenómenos. Las respuestas pueden ser obtenidas desde los SIG a partir de un modelo de simulación de determinada situación bajo estudio, por ejemplo la valorización por la construcción de una plaza o por la remoción de un asentamiento informal, o el impacto posible debido a un fenómeno natural (Figura 16).

Figura 16. Simulación de una inundación en SIG.


3.3.5 RECURSOS HUMANOS

Usualmente se desarrolla este componente simplemente a través de cursos de capacitación, en lugar de diseñar una estrategia integral de gestión de los recursos humanos y del cambio en general. Al diseñar e implementar un SIG, deben identificarse claramente los distintos roles de los recursos humanos clave. Además de los usuarios finales, normalmente es imprescindible la conformación de áreas que sirvan de soporte especializado al sistema, donde pueden encontrarse programadores, analistas de sistemas, administradores de bases de datos, especialistas en cartografía, etc. La capacitación es el medio para gestionar adecuadamente los recursos humanos y obtener los cambios necesarios para su adecuado funcionamiento, y debe ser vista como un "proceso" en el que se adquieren "nuevos conocimientos, habilidades y actitudes" y no simplemente como "cursos de operación" de aplicativos.

3.4 SIG APLICADOS A LOS CATASTROS

Un SIG orientado a apoyar la gestión de la institución catastral, se usa, particularmente como aplicaciones de inventario. Actualmente existen importantes esfuerzos para que los Catastros cambien el enfoque de sus implementaciones transformando a los SIG en herramientas de apoyo a la gestión y no exclusivamente de soporte a la función de generación y producción de datos catastrales. Las bases de datos cartográficos de un SIG se representan por cada predio mediante un polígono debidamente identificado y georreferenciado, el cual se conecta por medio de la nomenclatura catastral (u otro identificador) a la base alfanumérica de atributos que caracterizan al suelo, a las construcciones y a las relaciones de derecho entre ellas y ciertas personas. Las relaciones se producen cuando los datos del predio permiten calcular el valor del inmueble (suelo más construcciones) y cuando se determina el monto del impuesto predial a pagar son registrados en la base alfanumérica. La Figura 17 representa un ejemplo genérico de la relación de las tablas que componen una base de datos relacional correspondientes al valor del predio, al propietario del mismo y al contribuyente (puesto que no siempre son la misma persona). Siendo que la ley tributaria de cada jurisdicción dispone sobre el método de cálculo y la forma de cobro, no existe una base de datos estándar para todos los Catastros.

Figura 17.cEsquema de una Base de datos relacional de un Catastro


Este tipo de base relacional es muy utilizado en los Catastros debido, principalmente, a que su estructura permite visualizar claramente cómo los datos alfanuméricos se relacionan entre si. En el momento en que se ejecuta una consulta, por ejemplo sobre el valor de cada predio en un sector de la ciudad el SIG envía la solicitud para la base de datos alfanumérica y para la base cartográfica digital en la cual cada predio está representado por un polígono identificado con el mismo número que en la base alfanumérica y el resultado será una carta desplegada por el SIG como la representada en la Figura 18. Así es fácil comprender que manteniendo actualizada la base alfanumérica, las cartas temáticas serán actualizadas automáticamente por el propio SIG en el momento que el usuario efectúe las consultas.

Figura 18. Mapa temático de Valor de suelo

3.5 REDES DE DATOS E INTERNET La manifestación de Internet en todos los órdenes no escapa al área de Catastro. La distribución de datos catastrales es uno de los ejemplos típicos, pero no es el único. La tecnología Web Mapping es el conjunto de productos, estándares y tecnologías que posibilitan el acceso, vía Web, a información geográfica y consecuentemente catastral representada usualmente como mapas. Los usuarios acceden a los datos de forma remota, a través de Internet, posibilitando el descubrimiento, visualización, consulta y análisis delos mismos. Web Mapping no es solamente un conjunto de componentes de hardware y software, sino también un conjunto de estándares y tecnologías que utilizan datos almacenados en un servidor remoto que pueden ser accesados vía Web, por lo que el usuario no necesita descargar pesados archivos de datos, ni preocuparse por el formato de almacenamiento o sistema de coordenadas. Dentro de Web Mapping puede encontrarse distintos servicios, como:


Servidores de Mapas en Red: (Web Map Services-WMS): permiten el acceso a información geográfica para su visualización y consulta, solamente a través de imágenes.

Servidores de Entidades en Red: (Web Features Server-WFS): soportan operaciones de administración de datos como consulta, descubrimiento, inserción, actualización y eliminación de entidades geográficas.

Servidores de capas en Red: (Web Coverage Servers –WCS): soportan el acceso e intercambio a través de la red de datos geoespaciales en forma de capas, extendiendo la interface de los WMS para permitir el acceso de capas geoespaciales que representan valores o propiedades que representan valores o propiedades de una localización geográfica.

Servicios de catálogo o clearinghouse: posibilita la búsqueda y descubrimiento de servicios e información geográfica.

WebServices: permiten realizar procesamiento de datos geográficos tales como: calculo de coordenadas, obtención del camino más corto entre dos posiciones geográficas, ubicación de direcciones, etc.

Los SIG han adecuándose a las posibilidades que brinda la Web, aunque de distintas maneras (a nivel de datos y de software) con las ventajas y posibilidades de Internet, así términos generales, puede decirse que es posible:

Trabajar en un software SIG local con datos ubicados en un servidor Web Visualizar y trabajar desde un equipo móvil (Smartphone) con datos ubicados en un

servidor Web. Visualizar datos geográficos disponibles en internet, utilizando interfaces especiales

diseñadas en un sitio Web. Utilizar datos SIG y componentes de software disponibles en la Web para brindar

servicios integrales a terceros. Existen algunos sitios en Internet que poseen “mapas” que en realidad, son solo imágenes en formatos GIF, o JPG. Estos sitios no ofrecen una interface SIG, en el sentido que el usuario, además de “ver” los datos geográficos puede “interactuar” con ellos, ejemplo, consultar información asociada a un elemento, buscar un domicilio o realizar una búsqueda basada en condiciones espaciales.

Figura 19. SIG en Internet, desde perspectiva de los proveedores de servicio.


4. CONCLUSIONES

A modo de conclusión, se podría decir que los SIG son una herramienta que permite plantear situaciones que invitan al análisis espacial y estadístico de la información emitiendo juicios y extrapolando la información en función de su importancia para una región dada. La información puede incluir tanto datos locales como regionales de tipo estadístico (ej. censos urbanos y agrícolas, etc.) y geográfico (ej. fotos aéreas, imágenes de satélite, etc.). Mientras que el uso de técnicas de análisis espaciales considera desde técnicas de sobreposición hasta modelos y técnicas de visualización que permitan mayores opciones que solo la creación de mapas temáticos. Asimismo; un SIG debe considerar el manejo de capacidades, estrategias y el soporte organizacional necesarios para sostener el sistema manteniendo la capacidad analítica para la planeación de diversos aspectos locales y regionales. Resulta muy importante subrayar un punto de relevancia en la Implementación de un SIG: los componentes más importantes no son los "duros", de perfil técnico (el hardware, software y los datos), sino los componentes "blandos" del sistema: los procesos, los aspectos institucionales y los recursos humanos. Su mayor ventaja se relaciona con el uso de métodos espaciales y estadísticos para analizar atributos e información geográfica. Esto es, tienen la capacidad para capturar, almacenar, analizar y desplegar información referenciada geográficamente. Sin embargo, un factor clave es que no solo debe incluir procesos, sino también dar importancia a la gente que los opera y, principalmente, definirse en función del tipo de información disponible. Los sistemas de información geográficos constituyen importantes herramientas para la captura, almacenamiento, procesamiento, análisis, visualización y distribución de información territorial. El uso de sistemas de información geográficos o territoriales, está ampliamente difundido en México. El problema en el caso de las instituciones públicas es que cada institución implementa sus sistemas de información geográficos de acuerdo a sus necesidades particulares de gestión, sin un estándar que permita retroalimentar una gran base de datos en el país. Cada uno de estos sistemas, poseen grandes volúmenes de información. Sin embargo al parecer los sistemas de información del país están diseñados de manera “autista”. Así, el resultado final no será solo la disponibilidad de mapas temáticos sino información derivada del análisis de los datos, información interpolada y la priorización de la misma información en función de los intereses que se persigan.

5. REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA

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