SIGIF: SISTEMA DE INFORMACIÓN PARA LA GESTIÓN DE DATOS
PROVENIENTES DE INVENTARIOS FORESTALES
Daniel Fernando Guerrero Machado & Lucía Sabogal Castellanos
Salomón Ramírez
Director
Trabajo de grado en modalidad de monografía presentado como requisito parcial para
optar por el título de especialista en Sistemas de información geográfica
Universidad Distrital Francisco José de Caldas
Facultad de Ingeniería
Especialización en Sistemas de Información Geográfica
Trabajo de grado
Octubre de 2016
Tabla de contenido
1. Introducción ..................................................................................................................... 1
2. Formulación del problema ............................................................................................... 2
3. Justificación ...................................................................................................................... 4
4. Alcance ............................................................................................................................. 6
4.1 Espacial ......................................................................................................................... 6
4.2 Técnico ......................................................................................................................... 6
5. Objetivos .......................................................................................................................... 7
5.1 Específicos .................................................................................................................... 7
6. Metodología ..................................................................................................................... 8
7. Antecedentes .................................................................................................................. 12
8. Marco teórico ................................................................................................................. 14
9. Resultados ...................................................................................................................... 16
9.1 Especificación de requerimientos ............................................................................... 16
9.2 Análisis de componentes ............................................................................................ 17
9.3 Diseño del sistema ...................................................................................................... 18
9.4 Desarrollo e integración .............................................................................................. 20
9.5 Validación del sistema ................................................................................................ 25
9.5.1 Especificación del modelo de calidad ................................................................. 25
9.5.2 Metodología de evaluación ................................................................................. 26
9.5.3 Métricas de calidad a ser evaluadas .................................................................... 28
10. Conclusiones .................................................................................................................. 32
11. Recomendaciones ........................................................................................................... 33
12. Referencias ..................................................................................................................... 34
Lista de tablas
Tabla 1: Métricas de calidad a evaluar ..................................................................................... 28
Tabla 2: Escala de Gradiación ................................................................................................. 28
Tabla 3: Pesos de métricas de calidad de software. ................................................................. 29
Tabla 4: Calificación SIGIF punto de vista expertos y usuarios .............................................. 30
Tabla 5: Calificación ponderada por sub parámetros, punto de vista expertos y usuarios ...... 30
Lista de figuras
Figura 1: Diagrama metodológico ............................................................................................. 8
Figura 2: Diagrama de casos de uso ......................................................................................... 17
Figura 3: Diagrama de componentes ........................................................................................ 18
Figura 4: Diagrama de despliegue ............................................................................................ 19
Figura 5: Diagrama de persistencia. ......................................................................................... 20
Figura 6: Parámetros de conexión a base de datos ................................................................... 23
Figura 7: Conversión de coordenadas en geometrías ............................................................... 23
Figura 8: Captura de datos por entrada de texto ...................................................................... 24
Figura 9: Captura de fotografías .............................................................................................. 24
Figura 10: Visor de puntos georreferenciados ......................................................................... 24
Figura 11: Consulta de información por medio de QGIS. ....................................................... 24
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1. Introducción
El presente trabajo tiene como fin optimizar el proceso de captura, almacenamiento y consulta
de datos provenientes de inventarios forestales, y así, disminuir tiempos y costos innovando en el
almacenamiento en tiempo real de la información espacial.
Para conseguir este objetivo se optó por desarrollar un sistema que permita automatizar el
proceso de levantamiento de datos en campo junto con la ubicación geográfica, y del mismo
modo actualizar el contenido de las bases de datos en tiempo real, lo cual facilita el proceso de
consulta y visualización de registros de forma eficiente de los datos levantados mediante un SIG.
Los resultados obtenidos comprenden las fases de análisis, diseño de modelos de datos
conceptuales, arquitectura del software, implementación de la herramienta y pruebas para la
evaluación de usabilidad, de manera que se garantizó que la herramienta cumpla con los
objetivos del proyecto, desarrollándose de manera rigurosa conforme a la metodología. Como
resultados para resaltar se puede observar la interfaz de usuario final que de manera sencilla
puede digitalizar las características, tomar fotografía y obtener la ubicación geográfica (Latitud y
Longitud) de cada uno de los puntos, así mismo, permite almacenar la información en la base de
datos, consultarla y visualizarla a través de un sistema manejador de bases de datos.
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2. Formulación del problema
El procesamiento de los datos provenientes de campo requiere una enorme cantidad de tiempo
y esfuerzo antes de poder convertirse en la base sobre la que se asientan los estudios ambientales.
Las consultoras ambientales dedican una parte significativa de sus recursos y tiempo a esta tarea,
que comprende dos vertientes diferenciadas y a la vez complementarias: el proceso de los datos
en sí y el desarrollo de las metodologías necesarias para llevar a cabo los estudios (Romá, Cueva,
& Piqué, 2005). Lo que ha implicado que a través de la historia los trabajos de campo
representen la fase que más recursos utiliza, tanto materiales, como humanos y presupuestarios
(FAO, 2010).
La mayor parte de los procesos que genera la toma de información en campo son
metodologías rutinarias que implican esfuerzos posteriores, para el registro, documentación y
georeferenciación de los datos; abarcando tiempo y dinero; actividades que por lo general son
susceptibles de automatización mediante la programación de las distintas tareas de las que
constan (González, Diéguez, Álvarez, & Rojo, 2005).
Actualmente, el diligenciamiento tradicional que se realiza de esta información es susceptible
a errores, dado que los datos se obtienen mediante formularios en papel en donde son requeridas
numerosas variables (p.e.: nombre común de la especie, altura total, altura comercial, diámetros a
la altura del pecho, diámetro de copa, entre otros).
Los costos de proveer personal calificado para las actividades diarias en campo, pueden
abarcar entre $130.000 y $150.000 COP (G&R Ingeniería y Desarrollo S.A.S., 2016),
adicionales al valor de la nómina y acompañantes de cuadrilla. Por otro lado, la espera de la
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llegada y posterior procesamiento de la información en oficina, puede en algunos casos tardar
semanas, lo cual retrasa el cronograma de las actividades, ya que estas tan solo hacen parte de un
insumo del estudio ambiental. Es por ello que el tiempo al ser un elemento escaso, limitado y
limitante, debe ser optimizado al máximo por parte de las organizaciones, las cuales siempre
están buscando reducir costos y aumentar sus rendimientos.
El distanciamiento entre la tecnología y las labores de toma de datos en campo en el sector
forestal, debe procurar disminuir su brecha, así la información recolectada podría brindar mayor
fidelidad, organización, ayudar en la toma de decisiones o aumentar el nivel de seguridad en el
almacenamiento.
La aplicación de las herramientas informáticas con las que se dispone actualmente, pueden
llegar a colaborar implícitamente en el desarrollo de la toma de información, con el fin de poner
los avances informáticos a disposición de la recolección de datos, para la gestión y manipulación
de estos en tiempo real.
Se planteó desarrollar una aplicación que facilite la captura de datos espaciales en campo y
que permita su sincronización en tiempo real para el procesamiento en el trabajo de oficina.
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3. Justificación
La toma de datos para inventarios forestales se ha caracterizado por el uso de técnicas
análogas y elementales desarrolladas con el fin de monitorear el recurso forestal, para así poder
proporcionar nueva información cualitativa y cuantitativa sobre su estado, uso actual y
ordenación necesaria para estos.
En los últimos años, el crecimiento y desarrollo de nuevas técnicas de ingeniería, junto con el
acelerado avance tecnológico en las herramientas computacionales y móviles, ha ocasionado un
gran impacto en la generación y construcción de herramientas que permitan facilitar, mejorar,
automatizar y potencializar actividades, con el fin de disminuir costos y tiempos. Así mismo, el
auge en la construcción de infraestructuras de datos espaciales, ha permitido crear recursos que
proporcionen al usuario acceso a información que se encuentra localizada espacialmente, de esta
manera, el usuario puede acceder a información que sostiene la base de datos y obtener una
respuesta gráfica y atributiva de ésta, lo que facilita la toma de decisiones acertadas sobre el
territorio a escala local y regional.
El adecuado manejo de la información es vital para cualquier organización, dado que, una
gestión adecuada de los datos, conduce al buen desempeño de los procesos que conforman el
análisis de datos obtenidos, para los proyectos que toman como sustento este tipo de
información.
Es por esto que con el desarrollo de un sistema de gestión de información de inventarios
forestales, se pueda acceder a una estandarización y estructuración de los datos obtenidos en
campo, con el fin, de que permitan la eficiencia y eficacia en su captura, adicionalmente
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permitiendo la interoperabilidad de los datos (usuarios de campo- usuarios de oficina), lo que
conduzca a generar análisis de la zona de estudio de forma oportuna, confiable y actualizada en
el desarrollo de los diferente estudios que precisan de este tipo de información; lo que sería de
gran soporte para las organizaciones que hagan uso de este aplicativo, que está encaminado a la
captura, consulta y edición de información geográfica y atributiva de los recursos forestales en
tiempo real.
La implementación de este sistema, va encaminado a permitir la automatización del proceso
de captura de datos a partir de una plataforma Web, con el fin de disminuir tiempos de ejecución,
traspaso de formato análogo a digital, edición y mecanización en el proceso de
georreferenciación de datos. Adicionalmente contribuir al acceso de las muestras de campo en
tiempo real, lo que significa, la accesibilidad a consultas más eficientes y oportunas para la
integración de la información, por medio de la conexión a la base de datos espacial; con el
propósito de disminuir costos dados por la elongación de tiempos de contratación (personal y
equipos) y demora en entregas, obstáculos comunes en la consultoría.
El uso recurrente de este servicio por parte de las organizaciones del sector forestal, permitirá
un beneficio cuantificable y medible en indicadores de eficiencia, tales como disminución en
costos fijos como el transporte y variables (papelería, impresión, digitalización y depuración).
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4. Alcance
4.1 Espacial
En la actual fase de desarrollo de la aplicación SIGIF se presenta una limitante en cuanto a la
espacialidad de los datos, puesto que la toma de ellos se deberá realizar en zonas que cuenten con
conexión constante a Internet.
Así mismo, el esquema actual de los formularios se tiene pensado para levantamiento de
inventarios forestales enmarcados en proyectos de infraestructura vial, específicamente en
ambientes de rehabilitación de la red vial existente.
4.2 Técnico
Inicialmente el aplicativo contempla un módulo de autentificación por cada uno de los
usuarios, así como un panel de administración para cada uno de ellos. Dadas las limitaciones en
los tiempos para el desarrollo de todas las funcionalidades, el presente documento detalla
únicamente las características funcionales referidas al módulo más importante de la aplicación,
es decir, se enfocará en la captura de datos a través de dispositivos móviles por parte de los
usuarios de campo.
Por otro lado, el nivel de precisión requerido para un inventario forestal debe contar con un
mayor detalle. No obstante, dado que el desarrollo de la aplicación se enmarca en el sistema
operativo Android, es de destacar que en la actualidad existen modernos dispositivos con
sistemas de posicionamiento global (GPS), que soportan este entorno de ejecución, lo cual podría
ampliar sustancialmente el alcance del SIGIF.
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5. Objetivos
Desarrollar un aplicativo web que permita la gestión de información geográfica, proveniente
de inventarios forestales, facilitando/optimizando/ayudando la captura, consulta y edición de
datos en tiempo real, a partir de una infraestructura de datos espaciales; con el fin de optimizar
procesos, tiempos y costos en las organizaciones.
5.1 Específicos
Definir los requerimientos funcionales y no funcionales del Sistema de Información para
la gestión de inventarios forestales.
Diseñar una base de datos espacial; que permita el almacenamiento, edición y consulta de
los datos en tiempo real.
Diseñar una arquitectura de software que dé cumplimiento a los requerimientos.
Identificar, reutilizar, configurar e integrar componentes de software que respondan a los
requerimientos funcionales y no funcionales del sistema de información.
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6. Metodología
El diseño y desarrollo del Sistema de Información para la Gestión de datos provenientes de
Inventarios Forestales (SIGIF), se desarrolló en un entorno de reutilización de componentes, esto
se soportó en el conocimiento de la existencia de componentes que requeridos por el sistema.
El sustento de aplicar la ingeniería del software basada en componentes, es la reducción de la
cantidad de código, el riesgo consecuente y la entrega más rápida del sistema (Sommerville,
2005), el desarrollo se ejecutó mediante el siguiente flujo de procesos (Figura 1):
Figura 1: Diagrama metodológico
Ingeniería del software basada en componentes. Fuente: Adaptado de Sommerville (2005)
1. En la fase de especificación de requerimientos del SIGIF, se establecieron las
necesidades del sistema que ayudarían a resolver los problemas identificados en la
captura y digitalización de la información proveniente de campo. Esta fase tiene como fin
identificar de manera detallada un planteamiento que guíe la gestión del aplicativo Web,
de manera metodológica y temporal. Así, se busca determinar los elementos que
intervienen, las relaciones, funcionalidades, el comportamiento que tendrá y el alcance
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del proyecto. En esta etapa se obtienen los casos de uso, al igual que los requerimientos
funcionales y no funcionales.
2. En el análisis de componentes, se parte de la especificación de requerimientos, buscando
componentes que se ajusten a cada una de las especificaciones. Generalmente, no existe
una adaptación exacta, por ello tan sólo se utiliza un fragmento de estos (Sommerville,
2005). De tal manera, se buscó recuperar un subconjunto de componentes, candidatos a
reutilizar.
3. Posteriormente, en la fase de diseño del sistema a partir de la reutilización, se tuvieron en
cuenta los componentes de reutilizacion y posteriormente fueron organizados dentro de
un framework para la satisfacción de los requerimientos funcionales y no funcionales
(Sommerville, 2005).
4. Finalmente, en la etapa de desarrollo e integración, luego de la revisión de componentes,
se evaluó si es o no posible el acceso a todos ellos, en caso negativo, se desarrollaron e
integraron con aquellos componentes que sí pudieron ser adquiridos. Adicionalmente se
adecuan a las nuevas necesidades y requerimientos planteados.
5. En el proceso de Validación, se desarrollaron pruebas intermedias aplicadas de
usabilidad, practicidad y desempeño para verificar la consistencia de los requisitos
funcionales y no funcionales de acuerdo con las necesidades planteadas por el usuario, en
aspectos temáticos, pedagógicos y comunicativos.
Dadas las características del proyecto, se usó una metodología ágil de programación extrema
(XP), esta metodología integra buenas prácticas, como el desarrollo iterativo y la participación
del cliente en niveles extremos a tiempo completo (Somerville, 2005).
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Esta metodología se usó gracias a su simplicidad y capacidad de integrar la reutilización de
código, tanto como la fácil adaptación al cambio de requerimientos. La Metodología XP define
que los campos en el proceso de desarrollo son un aspecto inevitable y que cualquier gerente de
proyecto debería ser capaz de resolverlo (López, 2013).
Se desarrollaron las funcionalidades principales del SIGIF y a esta posteriormente se le fueron
añadiendo funcionalidades secundarias de acuerdo a lo requerido en el desarrollo. Así mismo se
realizaron pruebas a los procesos principales con el fin de prevenir posibles errores.
Siguiendo lo propuesto por Sommerville (2005), el proceso metodológico de la programación
XP se dividió en 4 fases:
• Planificación del proyecto: En esta fase se determinaron las Historias de Usuario, las
cuales tienen la misma utilidad de los casos de uso, pero el cliente es la persona que relata
cada historia para que el programador pueda interpretarlas.
• Diseño: Se realizó con el fin de mantener una correcta especificación de los nombres de
métodos, funciones y clases, ya que permitía que el equipo de desarrollo comprendiera de
una mejor manera el diseño y facilitara en dado caso la futura reutilización de código.
• Codificación: En esta fase, el cliente juega un papel fundamental, ya que este se encarga
de transmitir detalladamente mediante las historias de usuario, lo que desea que el sistema
realice en cada una de sus funcionalidades, y así es posible probar el correcto
funcionamiento del requerimiento. Luego de este análisis, y posterior a la verificación del
correcto funcionamiento, se puede proceder a la optimización del código.
• Pruebas: finalmente, esta fase se realizan pruebas continuas durante todo el desarrollo,
para comprobar el funcionamiento de los códigos que vayamos implementando, es de
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vital importancia ya que se puede anticipar que un cambio en alguno de los componentes
no altere las funcionalidades principales de la aplicación.
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7. Antecedentes
En Colombia, los inventarios forestales registran las variables de interés sobre los bosques
nacionales, todo esto con el fin de poder contribuir al monitoreo del estado, tipo y calidad de
estos; adicionalmente los inventarios forestales buscan hacerle un seguimiento a los ecosistemas
en cuanto a su composición, la estructura, y la degradación con el fin de dar soporte para la toma
de decisiones del sector involucrado y para las políticas ambientales que busquen mitigar daños y
un desarrollo sostenible para los bosques.
A partir de esto, el origen de los inventarios forestales en Colombia se dio para los años 60,
donde el Ministerio de Agricultura inició el proyecto con fines de conocer el recurso existente
para el aprovechamiento y manejo, a nivel regional. Lo que abarcó, los primeros inventarios
detallados con cifras técnicamente soportadas. Esto inició la creciente demanda de personal
humano con conocimiento forestal y la creación y divulgación de políticas.
Para el año 2006 el IDEAM, inició el Programa de Monitoreo y Seguimiento de Bosques,
como resultado de esto se reconoció la necesidad de hacer una investigación del Inventario
Forestal Nacional (IFN) con el fin de fortalecer el conocimiento sobre la composición y la
estructura de bosques en Colombia. La captura de datos en campo, es digital mediante un
dispositivo móvil de captura (DMC), en donde se integran software de captura de datos
alfanuméricos y software geográficos, tales como ArcPad, Terrasninc, GPS y adicionalmente va
acompañada por el método convencional (Registros en papel) (Departamento Administrativo
Nacional de Estadística, 2009).
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Las aplicaciones SIG referentes al ámbito forestal son muchas; dado que la gestión de los
recursos forestales precisa de un gran número de datos georeferenciados espacialmente,
adicionalmente se pueden convertir en herramientas que facilitan la toma de decisiones, la
valoración, y el manejo de estos recursos (Sanchéz & Fernández , 1999).
De manera metodológica muchos proyectos se han vistos involucrados en el desarrollo de
aplicativos Web que permiten almacenar, procesar, analizar y consultar la información, para
apoyar la toma de decisiones haciendo uso de las tecnologías de la información orientadas hacia
los entornos web, lo que permite que el aplicativo esté disponible para el usuario desde cualquier
navegador de internet, en el lugar donde se encuentre. En el 2014, se diseñó e implementó una
aplicación Web que permitiera la gestión de información espacial de datos relacionados con los
apoyos otorgados por los programas de desarrollo forestal de la CONAFOR, a partir de un Web
Mapping que brindaba las herramientas necesarias para la visualización y consulta de
información con el fin de conocer sus características espaciales y descriptivas (Peña & García,
2014).
Vegas (2016), diseñó un trabajo investigativo, en el cual basó sus argumentos en el análisis
de las actividades implicadas en la recogida de datos en el campo, almacenamiento y
procesamiento de la información del Inventario Nacional Forestal, a través de una aplicación
Web y una aplicación móvil bajo plataforma Android - Java, que implementó las interfaces de
ingreso de datos con los formularios utilizados para el levantamiento del Inventario Nacional
Forestal y presentó reportes con la información referente a biodiversidad (especies).
Adicionalmente permitió identificar los problemas que comúnmente se presentan en los procesos
indicados y la necesidad de almacenar en formato digital dicha información (Vega, 2016).
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8. Marco teórico
Los ecosistemas forestales son más que conjuntos de árboles, de acuerdo con Woodall &
Monleon (2007), estos se describen como la asociación de fauna, flora y entidades abióticas.
Clásicamente, un inventario forestal se define como un procedimiento que permite recopilar
eficientemente información de área, localización, cantidad, calidad y crecimiento de los recursos
maderables de un bosque o de un lugar específico. Es utilizado para obtener información
necesaria para la toma de decisiones sobre el manejo y aprovechamiento forestal (CATIE, Centro
Agronómico Tropical de Investigación y Enseñanza, 2002).
Dentro de la etapa preliminar de un inventario forestal, se ejecutan labores de recopilación y
organización de informes, estudios, planos de diseño y cartografía base, donde se encuentra
delimitada el área de influencia directa del proyecto y la ubicación del inventario forestal en el
área de afectación.
Por otro lado, dentro de la etapa de campo, para este tipo de estudios, se desarrolla un
inventario forestal al 100%, que consiste en medir todos los individuos que se encuentran en el
área de influencia del proyecto, con un Diámetro a la Altura del Pecho (DAP) ≥10 centímetros
donde se incluye nombre común del individuo, altura total, altura comercial (h comercial en
metros), diámetro de copa, estado físico y sanitario actual; junto con un número de identificación
por individuo, el cual es asignado en orden consecutivo con pintura de color rojo sobre el fuste
en un lugar visible. De esta manera y bajo estos parámetros se determina el número de
individuos presente en el área de influencia del proyecto, de acuerdo con los lineamientos del
Decreto 1791 de 1996.
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Los datos recopilados y calculados en un Inventario Forestal son necesarios para la
aprobación de EIA (Estudios de Impacto Ambiental) y/o PMA (Plan de Manejo Ambiental) en
proyectos en los sectores de hidrocarburos e infraestructura.
Un EIA puede ser definido como el procedimiento técnico, jurídico y administrativo usado
para la toma de decisiones relacionadas con actividades que afectan el medio ambiente, las
cuales están regidas por la legislación vigente (Zuñiga, 2009).
La Evaluación del Impacto Ambiental consta de una serie de pasos concretos regulados por
plazos temporales establecidos, cuyo cumplimiento es responsabilidad del órgano ambiental
competente. En dicho procedimiento se debe analizar toda la documentación aportada por el
interesado en realizar un proyecto de desarrollo; documentación elaborada con soporte científico
– técnico – legal y que por su carácter interdisciplinario no solo considera los problemas
ambientales, económicos y socioculturales que el determinado proyecto de desarrollo puede
generar, sino que, además, da a conocer las propuestas de corrección o eliminación de las
afectaciones al entorno (Zuñiga, 2009).
De acuerdo con MMAE (1996), Rojas (1996) & Ortega y Rodríguez (1997), citados por
Zúñiga (2009), el impacto ambiental es un efecto que altera el medio ambiente, desencadenado
por la intervención humana, bien sea con actividades de construcción u operación. Dichos
efectos pueden ser valorados favorable o desfavorablemente de acuerdo con su efecto sobre los
componentes del medio ambiente.
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9. Resultados
9.1 Especificación de requerimientos
El primer resultado obtenido al implementar la metodología de reutilización de componentes,
comprendió en la definición de actores del sistema, el cual se identificó como un usuario general,
este puede realizar la captura, consulta, la descarga de un reporte de la consulta realizada y
acceso sin restricciones al aplicativo.
No obstante se especificaron algunos requerimientos no funcionales; contemplando que el
dispositivo donde se encuentra la aplicación debe tener acceso a internet, con el fin de poder
hacer la conexión a través del servidor a la Base de Datos, la solución debe ser de fácil
entendimiento de tal forma que se reduzcan los tiempos de entrenamiento, debe ser intuitivo para
el usuario, además de garantizar la lógica del flujo de eventos asociado a cada uno de los
elementos de la interfaz de usuario, los archivos fotográficos que capture deben ser almacenados
en formato .jpg; por ultimo debe ser implementada en idioma español y disponer herramientas de
ayuda visual que facilite al usuario la interacción con la aplicación.
Como resultado del análisis de requerimientos se referencia el diagrama de casos de uso
(Figura 2), el cual señala la conexión de los diferentes requerimientos junto a los actores que se
ven involucrados en el sistema; el primer caso de uso se refiere a la autentificación y consulta
sobre la base de datos, los cuales son los únicos casos de uso aplicables para los usuarios de
oficina, adicionalmente se encuentran los usuarios de campo, que heredan los casos de uso de los
usuarios de oficina junto con la creación, la modificación y la eliminación de registros sobre el
inventario forestal. Finalmente se encuentra el usuario administrador el cual hereda los
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requerimientos de los usuarios anteriores junto a la gestión de usuarios, lo cual implica la
creación, consulta, modificación y eliminación de usuarios sobre la organización.
Figura 2: Diagrama de casos de uso
Fuente: Elaboración propia
9.2 Análisis de componentes
A continuación, se describen las características del entorno de trabajo bajo el cual se define el
correcto funcionamiento de la herramienta SIGIF web:
Las características de software dentro del proyecto son las siguientes:
• Editores de texto: Sublime text
uc Use Case Model
SIGLD
U_OFICINA
U_CAMPO
U_ADMIN
CU01:
AUTENTIFICAR_USUARIO
CU02:
CONSULTAR_BASE_DATOS
CU03:
CREAR_INFORMACIÓN
CU04:
MODIFICAR_INFORMACIÓN
CU05:
BORRAR_INFORMACIÓN
CU06:
CREAR_USUARIO
CU07:
CONSULTAR_USUARIO
CU08:
MODIFICAR_USUARIO
CU09:
BORRAR_USUARIO
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• Lenguajes: JavaScript, HTML5 y CSS3.
• Software: QGIS, Android SDK, Android Studio, Java JDK, Java SDK, Genymotion
• Base de datos: PostgreSQL y su complemento espacial PostGIS
• Entorno de ejecución: Node.js
• Framework: Apache Cordova, AngularJS, Ionic
9.3 Diseño del sistema
Dentro de la fase de diseño del sistema con reuso, los primeros resultados fueron el diagrama
de componentes, de despliegue y el modelo de datos conceptual representado en un Modelo
Entidad-Relación.
La Figura 3 muestra el diagrama de componentes de la aplicación SIGIF, se observa que en sí
misma, la aplicación en su actual fase de desarrollo funciona en conjunto como un mismo
componente, el cual provee la información necesaria que requiere el componente de la base de
datos PostgreSQL, la cual almacenará adecuadamente de acuerdo al esquema que se presenta en
el diagrama de persistencia (Figura 5). Así mismo, los datos almacenados podrán ser
consultados inmediatamente mediante cualquier componente que pueda visualizar espacialmente
la información, tal como QGIS.
Figura 3: Diagrama de componentes
Fuente: Elaboración propia
cmp DIAGRAMA DE COMPONENTES
SIGIF POSTGRES QGIS
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Dado que el ambiente de desarrollo de la aplicación se realizó con el API 23 de Android, que
soporta la versión 6.0, el ambiente de ejecución en donde se instalará la el SIGIF deberá ser
también de esta versión o superior. En la Figura 4, se observa el diagrama de despliegue, este
representa la disposición de los ambientes de ejecución, dispositivos y artefactos que serán
necesarios para el uso adecuado del SIGIF.
Dado que los datos recolectados en los inventarios son el insumo más importante de la
aplicación, se planteó usar un servidor de base de datos con motor de PostgreSQL con su
respectivo espejo, de tal forma tener un respaldo de la información. Finalmente, los datos ya
georreferenciados podrán ser accedidos mediante un componente externo, como lo puede ser
Quantum GIS (QGIS).
Figura 4: Diagrama de despliegue
Fuente: Elaboración propia
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En la Figura 5, se observa el diagrama de persistencia propuesto para el SIGIF, en él se
encuentran las entidades y relaciones de los datos que serán almacenados en el sistema. Se
identificaron 3 entidades que hacen referencia a cada uno de los usuarios que interactúan con la
aplicación y sus respectivos atributos. Adicionalmente se encuentra el núcleo de la información,
es decir, el formulario de almacenamiento de todos los datos capturados por la interfaz del
SIGIF.
Figura 5: Diagrama de persistencia.
Fuente: Elaboración propia
9.4 Desarrollo e integración
Dentro de la fase de integración, se creó el formulario principal, para la captura de la
información requerido por el SIGIF. El cual fue producto del framework Ionic, mediante un
lenguaje HTML5, con el fin de crear una aplicación móvil hibrida que permite ejecutar en un
browser, y a su vez permite acceder a los recursos del dispositivo (cámara, GPS).
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El uso de este Framework, permitió simplificar el desarrollo del código para cumplir con las
características planteadas en los requerimientos no funcionales. El formulario de registro de
especies tiene la característica de ser sencillo, ligero e intuitivo, a su vez es completamente
adaptable a la resolución de cualquier dispositivo móvil.
Así mismo, están optimizados con características CSS3 y HTML5 que permitan mejorar la
captura eficiente y veloz de los datos, mediante la ayuda de distintos tipos de teclados virtuales
para el ingreso de los diferentes campos, es decir, si se pretende llenar un campo de texto
aparecerá el teclado convencional, mientras que, si se desea ingresar alguna medición numérica,
esta se realiza mediante el despliegue de un teclado numérico.
La ventana de registro de especies tiene las características de proveer al usuario simplicidad
para optimizar la velocidad en la captura de datos. No se presentan funcionalidades externas que
puedan desviar la atención en el momento de su uso, ya que esta será la fuente principal de
información del sistema. Así mismo, se establecieron los campos obligatorios, y sus respectivos
tipos de datos, para que el formulario antes de ser enviado cumpliera con todas las características
de integridad de la información; se establecieron reglas de comportamiento dentro de ciertos
campos.
Ionic, al ser un framework HTML5, necesita un contenedor nativo como Cordova para poder
correr como una aplicación nativa e implementar, trabajar y aprovechar todas las capacidades del
terminal móvil mediante la inclusión de plugins desarrollados por la comunidad. Se cargaron las
librerías de angular, donde se especifica que requiere Ionic, y ngCordova.
Para la implementación y captura de las coordenadas, se produjeron dos procesos.
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De forma gráfica, que involucra llamar el visor de google maps, que se encarga de
dibujar el mapa a partir de las coordenadas recibidas como parámetro.
Obtener coordenadas del dispositivo, se utiliza la librería $cordovaGeolocation la cual
proporciona información sobre la ubicación del dispositivo, tales como latitud y longitud.
Las fuentes comunes de información de localización incluyen el Sistema de
Posicionamiento Global (GPS) y la ubicación infiere de las señales de red como la
dirección IP, RFID, WiFi y Bluetooth direcciones MAC, y la identificación móvil
GSM/CDMA.
La implementación de la cámara a través de, Camera.PictureSourceType.CAMERA. Permite
que una vez el usuario toma la foto, la aplicación de la cámara se cierre y se restablece la
aplicación, con esta función se utiliza la librería $cordovaCamera, la cual se encarga de registrar los
eventos e interactuar con esta.
En cuanto al almacenamiento de los registros sobre el formulario, se creó una función que se
encarga de guardar en el servidor los campos del formulario, junto con la ubicación (URL) de la
imagen dentro del servidor, esa información se encuentra alojada en el scope. Adicionalmente a
esto, se crea un objeto JSON el cual contiene mapeados los campos que se encuentran en la base
de datos, con los valores respectivos, encaminando a la URL que se encarga de resolver la
inserción de la información del formulario y persistirla en la Base de Datos.
La adición de la funcionalidad de conectar bases de datos a las aplicaciones se consigue
cargando el controlador de Node.js adecuado para la base de datos en la aplicación Figura 6.
23
Figura 6: Parámetros de conexión a base de datos
Fuente: Elaboración propia
Por último, se crea una función que se encarga de procesar la petición del JavaScript,
resolviendo los parámetros de entrada y mapeándolos a través de expresiones a la inserción,
como se observa en la Figura 7.
Figura 7: Conversión de coordenadas en geometrías
Fuente: Elaboración propia
De esta manera, las coordenadas obtenidas (Latitud, Longitud), son convertidas a Geometría
para el formato de Postgres, junto con el sistema de proyección 4326, que hace referencia al
SRID (Spatial Reference System Indentifier), que indica el sistema de coordenadas concreto,
donde están definidos los parámetros del sistema y la proyección de los datos, para este caso, se
cuenta con una proyección Geográfica, con Latitud y Longitud de origen 0º, el elipsoide de
referencia es WGS84 y las unidades son grados. Todo esto se hace a partir de un archivo con
formato JSON.En la Figura 8, Figura 9 y Figura 10 se observa la vista del aplicativo en
funcionamiento, identificando el diligenciamiento prueba del formulario sobre un simulador
24
Android (Google Nexus - Version Android 5.1.0- Resolución de pantalla 768x1280) a partir del
emulador Genymotion.
Ingreso de Datos
Figura 8: Captura de datos por
entrada de texto
Captura de fotografía
Figura 9: Captura de fotografías
Captura de coordenadas
Figura 10: Visor de puntos
georreferenciados
Fuente: Elaboración propia
Luego de hacer la conexión de la base de datos, al software QGIS, En la Figura 11, se puede
identificar, el correcto almacenamiento de los registros capturados desde la aplicación.
Figura 11: Consulta de información por medio de QGIS.
Fuente: Elaboración propia
25
9.5 Validación del sistema
Con el fin de evaluar el criterio de usabilidad del SIGIF, se tomó como referencia la norma
ISO/IEC 9126-3. Esta norma está dirigida a desarrolladores, compradores y evaluadores
independientes.
9.5.1 Especificación del modelo de calidad
El modelo ISO 9126 especifica seis características que incluyen: funcionalidad, fiabilidad,
usabilidad, eficiencia, mantenibilidad y portabilidad, que son aplicables a todo tipo de software;
según Behkamal et al., (2009), el modelo ISO es el más completo debido a su estructura
jerárquica, con criterios de evaluación precisos; No obstante, solo se tendrá en cuenta el criterio
de usabilidad, evaluando los sub parámetros que se describen a continuación:
Usabilidad: Capacidad del producto de software de ser comprendido, aprendido, usado y
atractivo para el usuario, cuando se usa en condiciones específicas (ISO, 1991).
Comprensibilidad: Capacidad del producto de software que permite al usuario entender el
uso para tareas particulares.
Facilidad de aprendizaje: La capacidad del producto de software que permite al usuario
aprender su aplicación.
Operatividad: La capacidad del producto de software que permite al usuario operar y
controlar el software. Según la ISO 9410-10 la operatividad corresponde conformidad
con las expectativas de los usuarios
Atractivo: La capacidad del producto de software para ser atractivo para el usuario, como
por ejemplo el uso del color y la naturaleza del diseño gráfico.
26
9.5.2 Metodología de evaluación
A continuación, se mostrarán algunos de los métodos y autores más relevantes en cuanto a
metodologías de evaluación de la calidad del software, con el fin de determinar el modelo de
evaluación más propicio para determinar el parámetro de usabilidad del SIGIF.
Nielsen et al., (2007), segmenta en cuatro elementos la evaluación de calidad del software:
Formal: Análisis técnicos que se emplean en desarrollo de software real.
Automática: Empleando procedimientos computarizados.
Empírica: Experimentos con pruebas de usuarios.
Heurística: Realizada revisando la interfaz de usuario y generando reporte de acuerdo a
la experiencia de su manipulación.
Así mismo, Preece (1993), considera los siguientes elementos en la evaluación del software:
Evaluación de expertos: Se lleva a cabo por personas especializadas en diseño de
interfaces, quienes describen los problemas potenciales que ellos consideran para los
usuarios sugiriendo, soluciones específicas.
Evaluación observacional: Colección de datos acerca de la interacción del usuario con
el software.
Evaluación por investigación: Empleada para conocer las opiniones de los usuarios
respecto al software.
Evaluación experimental: En esta evaluación se busca evaluar el desempeño del
software mediante pruebas específicas.
27
En su conjunto, Nielsen et al., y Preece, confirman que la evaluación de software debe ser
apoyada en el uso de técnicas que permitan adquirir información para identificar problemas, unas
de ellas podrían ser los cuestionarios.
El uso de estos permite obtener conocimiento sobre opiniones, deseos y expectativas de los
futuros usuarios (Gamberini & Valentini, 2003).
Existen diferentes tipos de cuestionarios, en los cuales se plantean diferentes tipos de
preguntas: generales, abiertas o cerradas (escala categórica); Así mismo, se emplean técnicas de
escala de numeración, escalas de comparación con otros softwares que cumplan la misma
función, preguntas multiselección o preguntas de escalamiento.
Por su parte, los expertos deben tener pleno conocimiento de los estándares ISO 9126, ISO
9224-11 e ISO 14598, las cuales proporcionan las características y sub-características de calidad
de software.
La revisión de estándares por parte de expertos puede realizarse mediante guías de
comprobación (herramientas aplicadas que permiten identificar no conformidades en el software)
(Alva, 2005). La opinión de expertos es muy popular, ya que es un método más rápido y barato
de realizar que otros métodos (Nielsen & Molich, 1990).
La asignación de pesos a los factores de calidad y subfactores, generalmente se realiza por el
método de comparación mutua y proceso jerárquico analítico.
El método de comparación mutua sugiere que la importancia relativa entre algunos atributos
se puede derivar en una escala de razón por comparaciones mutuas de los atributos de calidad.
(Behkamal, Kahani, & Kazem, 2009).
28
El conjunto de todas estas comparaciones se puede representar en una matriz cuadrada. La
sentencia refleja las respuestas a dos preguntas: ¿Cuál de los atributos es más importante, y con
qué fuerza? Esto se realiza mediante 5 escalas ('1' denota la importancia igual y '5' denota la
importancia extrema) (Gamberini & Valentini, 2003).
Finalmente, el proceso de jerarquía analítica, es una herramienta orientada a la toma de
decisiones, la cual jerarquiza niveles que contiene un número acotado de patrones de decisión
(Alva, 2005).
9.5.3 Métricas de calidad a ser evaluadas
Elección del modelo de calidad ISO como base. Las características que se escogieron para
evaluar en el presente estudio fueron:
Tabla 1: Métricas de calidad a evaluar
Característica de Calidad Subcaracterística
Usabilidad
Comprensibilidad
Aprendizaje
Operatividad
Atractivo
Fuente: Elaboración propia
Para realizar la puntuación de cada métrica de calidad seleccionada, se tuvo como referencia
la escala de gradiación propuesta por González et al., (2009) presentada en la Tabla 2.
Tabla 2: Escala de Gradiación
Gradiación Nivel de Importancia
0.0 hasta 0.9 Deficiente
1.0 hasta 1.9 Insuficiente
2.0 hasta 2.9 Regular
3.0 hasta 3.9 Aceptable
4.0 hasta 4.6 Bueno
4.7 hasta 5.0 Excelente Fuente: Gonzalez & Cáceres (2013)
29
Para establecer los rangos de niveles de las métricas, se tuvo como referencia los resultados
obtenidos en la publicación Customizing ISO 9126 quality model for evaluation of B2B
applications realizado por Benhid Behkamal, Mohsen Kahanni & Mohamemad Kazem en el año
2009 quienes desarrollaron una metodología para evaluar la calidad del software.
Tabla 3: Pesos de métricas de calidad de software.
Punto de vista de los desarrolladores Punto de vista de usuarios
Factor de calidad Peso Factor de Sub
calidad
Peso
relativo
Peso Factor de sub
Calidad
Peso
relativo
Usabilidad 1
Comprensibilidad 0,16
1
Comprensibilidad 0,2
Capacidad de
aprendizaje 0,17
Capacidad de
aprendizaje 0,2
Operatividad 0,20 Operatividad 0,14
Atractivo 0,13 Atractivo 0,17
Fuente: Behkamal et al. (2009)
A continuación, se presentan los resultados de la calificación conforme los pesos de las
métricas establecidos para las aplicaciones objeto de la evaluación realizada, resaltando que se
tomaron únicamente los parámetros y factores de usabilidad.
En la Tabla 4, se puede observar la calificación arrojada por cada uno de los niveles de
usuarios encuestados para cada uno de los subparámetros y factores. Como usuarios expertos se
tomó el criterio de los ingenieros que estuvieron a cargo desde el planteamiento del problema,
identificación de requerimientos, fase de diseño e implementación. Cada uno de ellos evaluó
objetivamente cada ítem y su resultado fue promediado para obtener un valor único.
Por su parte, la calificación de los usuarios fue determinada mediante un pequeño cuestionario
que explicaba las métricas de usabilidad a ser evaluadas junto con sus escalas de valor. Dichos
usuarios fueron seleccionados de acuerdo al perfil de usuario objetivo de la aplicación, es decir
técnicos o ingenieros forestales. Los cuales debido a su formación profesional están
familiarizados con la terminología y esquema de recolección de datos, en total fueron
seleccionados 5 usuarios, los valores para cada métrica fueron promediados.
30
Tabla 4: Calificación SIGIF punto de vista expertos y usuarios
Parámetro Factor Expertos Usuarios
Usabilidad
Comprensibilidad
Entender el uso
para tareas
particulares.
Fácil de reconocer 5 5
Esquema de organización global 5 4,2
Soporte y retroalimentación 4 3,9
Documentación (Manual) 0 5
Capacidad de
aprendizaje
Facilidad de
aprendizaje
Lenguaje común 5 5
Intuitivo 5 5
Operatividad Control sobre
software Retroalimentación 5 5
Atractivo
Atractivo para el
usuario, como
por ejemplo el
uso del color y
la naturaleza del
diseño gráfico.
Interfaz gráfica sencilla y amigable 5 4
Uso de metáforas para
reconocimiento 3 3,5
Estética y diseño 4 3,5
Fuente: Elaboración propia
De acuerdo a la evaluación de los parámetros anteriormente expuestos, se presenta un
resumen de los puntajes obtenidos para la aplicación SIGIF en la Tabla 5.
Tabla 5: Calificación ponderada por sub parámetros, punto de vista expertos y usuarios
Parámetro Calificación Expertos Calificación Usuarios
Usabilidad
Comprensibilidad 0,91 1,36
Capacidad de aprendizaje 1,35 1,50
Operatividad 1,50 1,00
Atractivo 0,68 0,73
Total 4,44 4,59
Fuente: Elaboración propia
El parámetro de comprensibilidad para cada uno de los dos grupos encuestados fue influido
principalmente por la no existencia de un manual de usuario para el SIGIF. Para los usuarios
expertos se considera un factor de bastante importancia dado que se espera que cualquier tipo de
software cuente con su respectiva documentación sin importar el nivel de complejidad del
31
mismo. No obstante, dado que los usuarios objetivo fueron segmentados de acuerdo a sus
características profesionales, para ellos, este no fue un factor determinante, pues se espera que
los usuarios estén familiarizados con la terminología y metodología de un inventario forestal.
En cuanto a la capacidad de aprendizaje y operatividad, ambos grupos encuestados tuvieron
experiencias similares al momento del uso de la aplicación. Esto se debe a que dada la
simplicidad del formulario, es de fácil comprensión y no representa ningún tipo de inconveniente
para el usuario que lo ejecuta. También debido a su estructura vertical, con captura de datos en
cascada, permite que el ingreso de la información sea bastante intuitivo.
En el parámetro de atractivo de la aplicación, los usuarios le ofrecen un mayor peso a esta
característica, y en este parámetro es en donde la aplicación SIGIF presenta inconvenientes
debido a su usabilidad, sus calificaciones más bajas estuvieron en las características de uso de
metáforas para el reconocimiento y su estética y diseño.
Finalmente, como resultado de la evaluación se obtuvieron valores entre 4,44 y 4,59, por parte
de los expertos y usuarios respectivamente. Estos resultados permiten notar la pequeña diferencia
que existe entre los puntos de vista de estas dos partes.
32
10. Conclusiones
La facilidad de uso y la funcionalidad de la aplicación móvil claramente mejora la interacción
del usuario con la captura de la información en campo, al mismo tiempo permite una relación
más efectiva y ágil a la hora de la consulta, almacenamiento y georreferenciación de los datos,
dado que lo hace de manera automática.
Dada la experiencia de los usuarios y expertos en la usabilidad de la aplicación SIGIF, es
importante resaltar que las características que mayor impacto negativo tienen en la usabilidad
están dadas por su atractivo. Mientras que los parámetros comprensibilidad, capacidad de
aprendizaje y operatividad fueron sobresalientes.
Los dispositivos móviles permiten capturar los datos con mayor precisión y facilitan la
creación de cualquier tipo de dato espacial sobre el terreno, dada la capacidad del dispositivo
para conocer las coordenadas de su localización, lo que implica de manera inmediata las
capacidades de las aplicaciones SIG para edición de datos, así como las propias ventajas de los
datos digitales en comparación con los métodos análogos o que involucren menor
automatización de los procesos.
Para el correcto desarrollo de la aplicación SIGIF, es necesario implementar dos módulos
(Pagina Web administradora, Aplicación Móvil), con el fin de que se permita el correcto
funcionamiento y administración de la aplicación, junto al cumplimiento de los requerimientos
fijados inicialmente.
33
11. Recomendaciones
Se recomienda continuar con el desarrollo de los módulos propuestos que cumplan con mayor
detalle los requerimientos funcionales y no funcionales, a su vez que den solución al resto de las
problemáticas.
Se recomienda el uso de la aplicación SIGIF en dispositivos que cuenten con sistemas de
posicionamiento global de mayor precisión, y que cuenten con sistema operativo Android 6.0 o
superior.
Dados los resultados del análisis de usabilidad de la aplicación SIGIF, se recomienda
profundizar actividades que permitan mejorar la percepción visual por parte de los usuarios. Este
proceso podría ser apoyado por consultoría de terceros que estén más familiarizados con el
diseño de entornos amigables en aplicaciones.
34
12. Referencias
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