Sistemas de Información Geográfica (SIG)
Transcript of Sistemas de Información Geográfica (SIG)
Introducción SIG | La Paz - Bolivia
Sábado 17 de Marzo, 2012
Sistemas de Información Geográfica
(SIG)
Vladimir Cesar Paye |
Planning & Management in Geographic Information Systems
Sistemas de Información Geográfica
(SIG)
Planning & Management in Geographic Information Systems
Contenido:
Primera Ley de la Geografía
Porque un SIG es importante
Que es un SIG?
Capacidad de los SIG
Componentes de un SIG
Modelo de Datos de un SIG (Raster – Vector)
El Futuro de los SIG
Todo esta relacionado con todo lo demás, pero las
cosas cercanas están mas relacionadas que las
cosas distantes. (Tobler 1970).
Primera Ley de la Geografía
Planning & Management in Geographic Information Systems
Muestras espaciales tomadas cerca una del otro,
se puede esperar tener valores y resultados más
similares que las muestras tomadas más lejos, lo
que se conoce como la ley de Tobler de la
geografía.
Planning & Management in Geographic Information Systems
¿Por que un SIG es Importante?
Casi todo lo que ocurre, ocurre en algún lugar.
Nosotros los seres humanos estamos confinados en nuestras
actividades sobre la superficie terrestre y cerca de la superficie terrestre.
Saber donde las cosas pasan es una importancia critica si nosotros
queremos ir por nosotros mismos o enviar a alguien a ese lugar.
Además, la mayoría (quizás todas) las decisiones tienen consecuencias
geográficas.
Por lo tanto el lugar geográfico es un atributo importante
de las actividades, políticas, estrategias y planes.
Si varios problemas son geográficos ¿que los distingue a
ellos de cada uno?
¿Por que un SIG es Importante?
Planning & Management in Geographic Information Systems
¿Por que un SIG es Importante?
Existen tres bases para distinguir problemas geográficos:
• Primero, la escala o el nivel de detalle geográfico. Por lo tanto la escala o detalle
geográfico es una propiedad esencial de un proyecto GIS.
• Segundo, los problemas geográficos pueden distinguirse en base al objeto o
propósito. (Con un conjunto único de herramientas GIS se puede cerrar la brecha
entre los que manejan la ciencia y los que resuelven los problemas prácticos).
• Tercero, los problemas geográficos pueden distinguirse en base de su escala de
tiempo. Algunas decisiones son operacionales, otras son tácticas de un periodo
medio como dónde cortar árboles el siguiente año?, otras son estratégicas de
periodo largo como cuando los vendedores deciden expandir su red de ventas?
Planning & Management in Geographic Information Systems
¿Por que un SIG es Importante?
SIGs son una clase especial de información que mantiene monitoreo no
solo de eventos, actividades y cosas, sino también de DONDE esos
eventos, actividades y cosas ocurren o existen.
Con una simple colección de herramientas, SIG es capaz de crear un
puente para unir la distancia que ocurre entre la curiosidad de la ciencia
y resolver problemas prácticos.
Planning & Management in Geographic Information Systems
¿Qué es un SIG?
Información Geográfica / Geoespacial
Lugares sobre la superficie de la tierra.
Conocimiento acerca «Que es donde y cuando», (sin olvidar el tiempo)
Tecnologías de la Información Geográfica y Geoespacial
Tecnologias para crear y procesar esta información
Sistemas de posicionamiento global (GPS)
Sensores Remotos (SR)
Sistemas de Información Geográfica
GIS – que significa la S?
System (Sy): Tecnología
Science (Sc): Conceptos y la Teoría
Studies (St): Contexto social – Estudios e Investigación
Planning & Management in Geographic Information Systems
¿Qué es un SIG?
Systems (Sy) SISTEMAS
Tecnología para la Adquisición y Manejo de Datos Espaciales
Science (Sc) CIENCIA
Comprendiendo el aspecto conceptual de la representación de los datos y el proceso
en el espacio – tiempo.
Studies (Sc) APRENDISAJE
Entendiendo los aspectos sociales, legales, éticos asociado con las aplicaciones de los
Sistemas y Ciencia discute las implicaciones sociales y las aplicaciones en el entorno.
Planning & Management in Geographic Information Systems
Definiendo Sistemas de Información Geográfica (SIG)
Es un terreno Común entre el procesamiento de información y campos
multidisciplinarios usando técnicas de análisis espacial.
Es un conjunto de herramientas poderosos para recolectar, almacenar, recuperar,
transformar y desplegar datos espaciales del mundo real.
Es un sistema de manejo de base de datos computarizados para capturar, almacenar,
recuperar, analizar y desplegar datos espaciales.
Es un sistema de ayuda (de toma de decisiones) integración de datos espaciales en la
solución a un problema del entorno geográfico.
Planning & Management in Geographic Information Systems
¿QUE ES UN SIG?
Conjunto de metodologías, herramientas y personas, que actúan lógica,
coordinada y sistemáticamente para almacenar, desplegar, consultar,
analizar y modelar datos geo-espaciales, de tal manera que sirva como
información base para la toma de decisiones.
Planning & Management in Geographic Information Systems
¿QUE ES UN SIG?
Integración de los Datos Espaciales y Descriptivos
Datos Espaciales Datos Descriptivos
Clase de Caracteristicas Sencilla Poligono
Tipo de
Dato
Permitir
Ceros
Valor por
DefectoDominio Precision Escala Longitud
OID 0 16
Numero SI 0 50
Texto SI 0 16
Numero SI 0 10
Texto SI 3 0
Texto SI 0 12
Texto SI 0 12
Texto SI 0 12
Texto SI 0 50
Double SI 0 0
Double SI 0 0
Geometrico SI 0
SHAPE_Area
SHAPE_Length
SHAPE
Nombre del Campo
OBJECTID
DALM
ID_TC
ID_B
Geometria
Bloque
NV
CP
ID_DEP
OBSERVACIO
EF
si sig
g
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Estado Actual de los SIG
siG 1975-1985
SIG 1985-1995
sIg 1995-2012
Planning & Management in Geographic Information Systems
Capacidad de los SIG
Localización: Que hay en?
Condición: Donde hay?
Evolución: Que ha cambiado desde?
Solución: Que solución existe?
Modelamiento: Que pasa si?
Planning & Management in Geographic Information Systems
Capacidad de los SIG
¿Cuál es el Codigo Catastral del
predio localizado en la Av. America
y Av. Melchor Perez de Olguin y
cual es su Numero de Manzana?
Cod. Cat.: 0002040037000000000
Nro Manzana: 040
Localización
Planning & Management in Geographic Information Systems
Componentes de un SIG
Planning & Management in Geographic Information Systems
Componentes de un SIG, hoy en día
Planning & Management in Geographic Information Systems
Conocimiento Básico de los SIG
Y que es lo que debemos saber respecto a un SIG.
Convergencia de los campos tecnológicos y las
Disciplinas tradicionales.
Planificación
Geología
Forestal
Agricultura de precisión
Selección de Sitios de Interés
Ordenamiento Territorial
Cambio Climático
Gráficos
Visualización
Bases de Datos
Sistemas de Adm. Seguridad
Cartografía
Geodesia
Fotogrametría
Estadística Espacial
Planning & Management in Geographic Information Systems
Dato
Un dato es un hecho verificable sobre la realidad;
un dato informa sobre propiedades de tres tipos
Espaciales:
¿Dónde está? ¿cuánto mide?
Atributivas o Descriptivas:
Tipo de litología, nombre, direccion, etc...
Topológicas:
Relaciones geométricas entre los objetos
Un hecho no verificable no es un dato sino una
creencia y no forma parte del proceso científico
Planning & Management in Geographic Information Systems
Entidad Geográfica
Características:
Ubicación Absoluta en el espacio
Ubicación relativa en el espacio
Posee como mínimo una característica que lo describe o
define denominada atributo.
Puede ser representada a partir de una determinada
Geométrica:
Vector: Punto, Línea, Polígono
Raster: Pixel
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Softwar’s SIG: Principales Compañías
ESRI, Inc., Redlands, CA
Lider comercial con 1/3 del mercado total
Son los creadores de ArcInfo en 1981
Fuerte en organizaciones gubernamentales, educación, negocios, etc
MapInfo, Troy N.Y.
Fuerte compañia en los 1990s, No esta bien establecida.
Fuerte presencia en negocios, especialmente en la selección de sitios & mercadeo y telecomunicaciones
Intergraph (Huntsville, AL)
CAD hardware/software
GeoMedia fue el primero Programa SIG Buen disenador, trabajos publicos
Bentley Systems (Exton, PA)
MicroStation GeoGraphics, originalmente desarrollado con Intergraph, ahora tienen su propio programa.
Bueno en Ingeniería; se publican a si mismo como “geoengineering”
Autodesk (San Rafael, CA)
Iniciaron como CAD para PC, pero ahora son los dominantes en proveedores CAD
El primer Programa SIG fue AutoCAD Map introducido en 1996.
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Softwar’s SIG: Otras Compañías
Raster GIS
ERDAS/Imagine
Lider establecido hace mucho tiempo Comprado por Leica Geosystems en 2001
ER MAPPER
Nuevo agresivo proveedor originario de Australia
Envi,
No lleva mucho tiempo, su especialidad es en RADAR
Comprado por Kodak en 2000
PCI --Geomatica
Con mucho tiempo en SIG - Canadiense
GRASS (Rutgers Univ.)
Uno con mas tiempo en Raster, originalmente desarrollado por US Army Engineering
Research Lab(CERL) en Champaign, IL
IDRISI (Clark Univ)
Pioneros en este mercado, un paquete desarrollado por una universidad Softwares SIG.
Planning & Management in Geographic Information Systems
SIG Comerciales
Planning & Management in Geographic Information Systems
Software ESRI
Planning & Management in Geographic Information Systems
Ley del Software
CUANDO SE HA APRENDIDO EN PROFUNDIDAD A
UTILIZAR UN PROGRAMA, ESTE HABRÁ QUEDADO
OBSOLET0?
TIEMPO DE VIDA PROMEDIO < 2 AÑOS
Planning & Management in Geographic Information Systems
Componente Físico
EQUIPOS EQUIPO:
CPU ( PROCESADOR, MEMORIA DE ACCESO Y SISTEMA
DE COMUNICACIÓN)
PERIFÉRICOS:
ENTRADA
ALMACENAMIENTO
SALIDA
Planning & Management in Geographic Information Systems
Ley del Hardware
CUANDO SE HA DECIDIDO ADQUIRIR UN EQUIPO
DETERMINADO, QUEDARA OBSOLETO EN EL MOMENTO
DE CONECTARSE A LA RED? O AL CAMBIO DE
VERSIONES DE SOFTWARE?
Planning & Management in Geographic Information Systems
Modelo de Datos:
Permite a las Características
Geográficas la localización en el
Mundo Real para ser digitalmente
representadas y almacenada en una
Base de Datos.
Por consiguiente, estas pueden ser
abstractamente representadas en
forma de mapa (Análogo) y pueden
ser trabajadas y manipuladas para
resolver problemas.
Propósito
Planning & Management in Geographic Information Systems
Representando Datos - Raster y Vector
Modelo Raster
Área es cubierta por un grid con (usualmente) igual tamaño de celdas cuadradas
Atributos son grabados asignándoles un solo valor a cada celda basado en las características
de las celdas, como tipo de Uso del Suelo, altura.
El dato de imagen es un caso especia de los datos raster en el cual los “Atributos” es el valor
reflectado del espectro geomagnético.
Las celdas en una imagen son referidas (conocidas) como píxel (elementos de
fotos)
Modelo Vector
El concepto fundamental de Vector en SIG es que todos las características Geográficas en el
mundo real pueden ser representadas por:
Puntos ( nodes) : árboles, …….
Líneas ( arcs) : ríos, …..
Áreas ( polygons) : parcelas, …….
La representación depende de la forma y escala del mapa
Planning & Management in Geographic Information Systems
Modelos de Datos SIG: Raster vs. Vector
Planning & Management in Geographic Information Systems
Futuro de los SIG
Tres principales razones:
Manejo de Datos
Análisis de Datos
Comunicación de la información
Pero
Relativa Importancia en los cambios
Habrán cambios en la Implementación de la Tecnología
Uso del SIG: no cambia
Planning & Management in Geographic Information Systems
Énfasis del cambio
5 %
Análisis Espacial
10-15 %
Manejo de Atributos
75 %
Conversión de Datos
Análisis Espacial
Manejo de Atributos
Conversión de Datos
PASADO FUTURO
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Pasado
Un dibujo habla mas que cien palabras
Mapas & diagramas de como es o como fue
Web: Servidores de conjunto de Datos estáticos
Futuro
Simulación visual & realidad virtual
Despliegue en Tiempo Real de cómo es y como puede ser:
- Incendios forestales
- Inundaciones
- Riesgos Ambientales
Web: Servidor de datos continuos generados de los Sensores
Énfasis del cambio
Conceptos Básicos
Los SIG se han construido a partir del conocimiento de varias disciplinas académicas, lo que los hace una nueva ciencia interdisciplinaria: Cartografía, Informática, Modelo de datos, Diseño de base de datos, Matemáticas, Topología, Geometría, Estadística.
Conocimiento espacial
Los mapas son representaciones gráficas del mundo real. Los objetos representados por los mapas, sean naturales o hechos por el hombre, se llaman elementos del mapa o simplemente elementos. Cada elemento del mapa tiene una localización, una forma y un símbolo que representa una o más de sus características.
Los datos geográficos pueden ser divididos en datos geométricos y atributos. Los atributos pueden ser cualitativos y cuantitativos.
Sistemas de referencia espacial
Antes de que la información espacial pueda ser utilizada en un SIG, debe estar referenciada en un sistema común. Existen diferentes sistemas de georreferenciación que describen el mundo real de diferentes maneras y con diferente precisión. Los sistemas de referencia espacial se pueden dividir en dos grandes grupos: Sistemas de referenciación continuos Sistemas de referenciación discretos
Sistemas de referenciación continuos
Estos sistemas implican la medición continua de la posición de los fenómenos. Muchos fenómenos geográficos son medidos de manera continua, incluyendo los límites de las propiedades, localización de postes, detalles de edificios y muchos otros detalles que encontramos en los mapas. Los sistemas continuos comprenden: Coordenadas en la superficie curvada de la Tierra Coordenadas rectangulares Coordenadas geocéntricas
Sistemas de georreferenciación discretos
En los sistemas de goerreferenciación discretos la posición de los fenómenos se mide en relación a unidades fijas y limitadas de la superficie de la Tierra. Las unidades de referencia típicas incluyen: Direcciones y códigos de calles Códigos postales Unidades estadísticas y otras zonas administrativas Cuadrículas Los sistemas discretos a menudo se basan en índices codificados que no tienen utilidad en representaciones cartográficas.
Captura de Datos y Análisis
Existe un rango muy amplio de tipos de datos que se usan en análisis de SIG. Esto refleja la variedad de objetivos de los sistemas mismos. Ya que en los SIG se pueden utilizar en una variedad de campos como la arqueología, economía ambiental, planificación del uso de la tierra, marketing, etc., las fuentes de datos pueden ser difíciles de inventariar y clasificar de manera comprensiva. El ingreso de datos es hasta el momento la actividad que más tiempo consume en la operación de un SIG. Consume más del 80% del presupuesto y es lo más primordial a la hora de la implementación de un SIG Corporativo.
Mapa como Modelo de Datos Geográficos
Todos los mapas, ya sea en papel o dentro de un SIG, son reducciones en tamaño de la Tierra. El propósito primario de cualquier mapa, especialmente temático es permitirnos ver detalles importantes de regiones grandes de un solo vistazo sin las distracciones de detalles inconsecuentes o extraños.
𝐷𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑀𝑎𝑝𝑎
𝐷𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑇𝑒𝑟𝑟𝑒𝑛𝑜=
2𝑐𝑚
1𝑘𝑚
=2𝑐𝑚
100,000𝑐𝑚
=1
50,000
𝐸𝑠𝑐𝑎𝑙𝑎 = 1: 50.000
Las escalas en los mapas se pueden dividir en tres categorías. Mapas a pequeña escala con escalas menores a 1:1,000,000 Mapas a mediana escala con escalas entre 1:75,000 y 1:1,000,000 Mapas a gran escala con escalas menores a 1:75,000
Ventajas de las Bases de Datos Los SIG deben registrar información acerca de las entidades del mundo real, Atributos de los datos. Los SIG proveen la conexión entre los datos espaciales y los datos no espaciales Las ventajas de una base de datos incluyen el acceso a la información para reducir la redundancia. Esta reducción mejora la calidad e integridad de la base de datos permitiendo o facilitando su mantenimiento. Las ventajas de las bases de datos y de los Sistemas Manejadores de Bases de Datos comparados a archivos indexados o secuenciales son que:
Bases de Datos (Tabular)
Las bases de datos pueden incluir información en varias formas:
Todas las bases de datos SIG incluyen vínculos entre los elementos gráficos y los datos tabulares que proveen información descriptiva de los objetos gráficos. Si no fuera por este vínculo, los SIG existirían pero no serían en nada diferentes a los programas de diseño asistido por computador (CAD). Los datos tabulares proveen la “información” a los Sistemas de Información Geográfica.
Sistemas de Bases de Datos
Las bases de datos permiten a los usuarios ordenar, borrar, editar, seleccionar, manipular matemáticamente y actualizar información a través del uso de un lenguaje de consulta. Este lenguaje permite a los usuarios “hacer preguntas” a la base de datos de una manera estandarizada.
Operaciones
Un Lenguaje de Definición de Datos (DDL) se usa para especificar cuáles datos serán guardados en la base de datos y como se relacionarán. Un Lenguaje de Manipulación de Datos (DML) se usa para adicionar, recuperar, actualizar y borrar datos.
Consultas
El modelo ER es generalmente atribuido a Chen (1976). Imagina el mundo como constituido de entidades que están asociadas una con otra por relaciones. Todas las entidades de un tipo particular se coleccionan en grupos de entidades. Los grupos de entidades y relaciones pueden ser representadas gráficamente en un diagrama ER. La entidad-relación (ER), un modelo de datos de alto nivel que es útil en el desarrollo de un diseño conceptual de una base de datos.
El modelo Entidad-Relación
Relaciones
Uno a uno: Uno a varios: Varios a Uno: Varios a Varios: