El sector de la Geom ática Fira de Barcelona Departament d’Investigaci d’Investigació i Estratègia de Mercat Febrero 2009 1 Índice de contenido: 1. Introducción a la Geomática 2. Las disciplinas de la Geom ática 2.1. La Fotogrametrí a 2.2. Teledetección 2.3. Cartograf í í a 2.4. Los SIG 2.4.1 El sector SIG en Cataluña 2.4.2 El sector SIG en el contexto actual 2.5. La Geodesia 2.6. La Topograf í ía 2.7. Sistemas de Posicionamiento por Sat élite 2.7.1 Introducción 2.7.2 Descripción del sistema GPS 2.7.3 Los sistemas de posicionamiento por satélite en la actualidad 2.7.4 El programa europeo para la Localización por Satélite 3. La Geotelemática 3.1. Introducción 3.2. ITS – Sistemas Inteligentes de Transportes 3.3. El mercado de la Tecnologí a de la Información en Cataluña 4. Dimensión económico-social de la Geomática 4.1. La Observación de la Tierra 4.2. Sistemas de Posicionamiento por Satélite 2 1. Introducción a la Geomática Geomática (Geo+informática) es un término cientí fico fico moderno que se refiere a la integraci ón de la medición, análisis, gestión, almacenamiento y visualización de las descripciones y localización de datos terrestres, también denominados datos espaciales. En otras palabras, es un conjunto multidisciplinar de ciencias y tecnologí as as que trata la adquisición, gestión y explotación de la información espacial georeferenciada. Estos datos provienen de diversas fuentes, incluidos los sat élites en órbita terrestre, sensores aéreos y marí timos timos y, también, instrumentos terrestres. Los datos se procesan y tratan con tecnologí a de información avanzada, usando elementos informáticos de hardware y software. La Geomática comprende un amplio rango de disciplinas que pueden unirse para crear una visi ón detallada y comprensible del mundo real. Tiene aplicaciones en todas las disciplinas que dependan de datos espaciales, desde estudios medioambientales, planificación, ingenierí a, a, navegación, geologí a y geof í ísica, s ica, oceanograf í ía, a , propiedad y registro del suelo, etc. La Geom ática y sus disciplinas están interviniendo cada vez más en nuestro quehacer diario, desde aplicaciones en la seguridad legal de los lí mites mites de la propiedad, la localización de teléfonos y recursos móviles, la navegación segura de barcos y aviones, o la protecci ón de recursos medioambientales.
Se puede decir que todas las decisiones relativas a la Tierra, su entorno y sus recursos, requieren estudios y análisis de modelos de la Tierra en forma de mapas, planos, im ágenes terrestres e información digital. En este sentido, la Geomática es, por tanto, una actividad basada en las tecnologí as as de la información, relacionada con la recogida de información espacial por la medida, análisis, gestión y tratamiento de estos datos. En el ámbito de la geomática se integran disciplinas innovadoras como la teledetección, las tecnologí as as de la información, los sistemas de posicionamiento y las comunicaciones. En todos estos ámbitos, la geomática se encuentra en fuerte expansión. Varias disciplinas involucradas en la obtención de datos georeferenciados convergen, pues, en este amplio concepto que es la Geomática. Entre ellas se encuentran: • Fotogrametrí a • Teledetección • Cartograf í ía • Sistemas de Información Geográfica (SIG) • Geodesia • Topograf í í a • Posicionamiento por satélite Respecto al apartado de los sistemas de posicionamiento por sat élites, la navegación por satélite ha tenido un gran impacto económico, dado su intenso uso civil, por lo que creemos conveniente tratarla detenidamente. La integración de los sectores de la Geomática con las tecnologí as as del campo de telecomunicaciones, movilidad... constituyen las aplicaciones de la geotelemática, a quien dedicamos un apartado de este informe. A continuación, se comentan cada uno de los sectores de la Geomática. 3 2. Las disciplinas de la Geom ática 2.1 La Fotogrametrí a La Fotogrametrí a se entiende como el arte, la ciencia y la tecnologí a para obtener información fidedigna y precisa de objetos f í ísicos s icos y su entorno por medio de procesos de registro, medida e interpretación de imágenes y modelos fotográficos y datos de energí a radiante electromagnética. Se puede decir que el objetivo fundamental de la fotogrametrí a es conseguir información m étrica tridimensional utilizando la información bidimensional. Para ello es necesaria la formaci ón de un modelo tridimensional, que conseguiremos mediante el solapamiento del terreno (o zona a cartografiar) en sucesivas tomas fotogr áficas. Es decir, simplificando el problema, se necesitan dos fotograf í ías a s consecutivas con una zona común, en condiciones de teórica simultaneidad, para poder observar la llamada estereoscopí a en la zona de solape (en esta zona se podrá observar el terreno, el relieve, la tercera dimensión). El proceso de transformación de los modelos fotogramétricos en información cartográfica es la restituci ón fotogramétrica, que actualmente es más simple de realizar gracias a la aparición de los modernos restituidores o aparatos que restituyen digitalmente y cada vez de manera más automática. Se debe también citar otra t écnica que se engloba en términos fotogramétricos, aunque con un concepto muy diferente, como es la ortofotograf í í a, a, en que el producto definitivo es una aut éntica fotograf í ía (que puede estar combinada con información adicional simbolizada sobre el fondo fotográfico). Eso s í , para obtener una fotograf í ía con caracterí sticas sticas métricas es necesario realizar diversas rectificaciones a la fotograf í ía original. La fotogrametr fotogrametrí a tiene múltiples aplicaciones entre las que destacan los levantamientos
topográficos y la cartograf ía , áreas en las que se ha demostrado m ás el potencial y rentabilidad económica de esta tecnologí a. Pero podrí amos hablar de muchas más aplicaciones de la fotogrametr í a, algunas de las cuales clasificaremos a continuación, dependiendo de la posición de la c ámara en el momento de la toma fotográfica: Fotogrametrí a A érea (topograf ía , cartograf í a, estudios medioambientales, geomorfologí a, estudios de propiedad,...) - Fotogrametrí a Terrestre (arquitectura y arqueolog í a, criminologí a, medicina y cirugí a, estudios industriales, medición de movimientos y deformaciones de glaciares o estructuras, dinámica de fluidos, etc.) - Fotogrametrí a Espacial, habitualmente desde satélites (estudios medioambientales, agrimensura,..) En la fotogrametrí a m ás cl ásica son fundamentales los conceptos de f ís ica-óptica para conocer el proceso fotográfico, sobretodo desde un punto de vista métrico (focales, distorsiones, lentes y elementos de las cámaras,...), así como los diferentes materiales (y sus caracterí sticas), y factores e influencias que intervienen en el proceso. El Instituto Geogr áfico Nacional (IGN) es pionero en la historia de la fotogrametrí a. Actualmente incorpora la tecnologí a fotogramétrica más avanzada; concretamente, una generación de instrumentos que han sustituido los componentes ópticos-mecánicos de precisión de los restituidores analí ticos y analógicos por plataformas inform áticas en las que el tratamiento de la información se realiza con ordenadores. Este proceso es consecuencia de la aparición y desarrollo de la Fotogrametrí a Digital. 2.2 Teledetección Teledetección, como ya hemos introducido, podrí amos definirla estrictamente como la t écnica o ciencia de obtener información acerca de objetos, a través del análisis de datos obtenidos por un sensor o dispositivo especial que no está f í sicamente en contacto con el objeto de investigación. Una definición más ajustada a lo que hoy en dí a conocemos como tal serí a la siguiente: Ciencia o técnica cuyo objetivo es la obtención de información de la superficie terrestre a partir de im ágenes 4 tomadas a una cierta distancia, apoyándose en medidas de energí a electromagnética reflejadas o emitidas por aquella. En esta última definición quedan bien definidos tres aspectos importantes: 1- La fuente de información u objeto es la propia superficie terrestre. 2- El vehí culo transmisor de la información es la imagen, bien en formato digital o anal ógico. 3- La información en sí consiste en mediciones de la energí a electromagnética reflejada o emitida diferencialmente por los distintos materiales y texturas que componen la superficie terrestre. Cabe aún definir, para mayor claridad, a qué se refiere con energí a electromagnética: es aquella que se produce por diferentes mecanismos f ís icos o quí micos, tales como la aceleración de cargas eléctricas, la descomposición radioactiva, los movimientos térmicos, etc. En teledetección se utilizan dos tipos de energí a: La generada por la luz solar (a partir de las reacciones nucleares en el sol), y por tanto de origen natural. - Y la generada artificialmente, como es el caso de los instrumentos de radar. Los sensores que captan y almacenan la información para su posterior an álisis se encuentran en
satélites (o plataformas espaciales). Los sat élites de observación terrestre pueden clasificarse en dos grandes grupos, en función de su aplicación: los meteorológicos (por ejemplo el Meteosat) y los de recursos terrestres. Existen diferentes tipos de sat élites de recursos terrestres, dependiendo de sus aplicaciones. A su vez, también disponen de elementos que los diferencian: diferentes caracterí sticas de funcionamiento, diferentes órbitas, diferentes sensores y por tanto diferentes resoluciones... En este grupo de los satélites de recursos terrestres debemos destacar las plataformas Landsat, Spot, e IRS, entre otras. Los sensores alojados en los sat élites son los encargados de recoger la energí a electromagnética reflejada o emitida por la tierra. Cada sensor capta una serie de regiones o bandas espectrales, diferenciadas por las longitudes de onda. Para entender mejor este concepto, fundamental en Teledetección, se sirve de un ejemplo, el sensor TM (“Thematic Mapper”) de las plataformas Landsat (Landsat TM). El TM cuenta con siete bandas espectrales donde distribuye y almacena la información: tres en el visible (los necesarios para obtener los datos visibles: Azul, Verde, Rojo), tres en el Infrarrojo cercano-medio, y una en el Infrarrojo lejano o térmico. Estas bandas fueron dise ñadas para recoger radiación de interés en campos especí ficos de investigación. A la hora de visualizar y tratar una imagen de este tipo, se necesitan combinar tres bandas de información. Si queremos obtener una imagen real, basta con utilizar las tres bandas del espectro visible (RGB, es decir, Red, Green and Blue), pero la gran capacidad de la teledetección se basa en combinar alguna de éstas con otras regiones de información no perceptibles por el ojo humano pero de gran utilidad en diferentes estudios. Como el infrarrojo cercano, para discriminar zonas acuáticas o húmedas, infrarrojo medio para diferenciar diferentes tipos de rocas y minerales, y aplicaciones vegetales, o infrarrojo t érmico para determinación de focos de calor y vida. La captura de información territorial a distancia con fines cartogr áficos ha evolucionado de una manera rápida, tanto por la mayor resoluci ón espacial de los satélites, como por la versatilidad y flexibilidad de los sistemas de tratamiento digital de im ágenes. La consecuencia es un mejor acceso a la obtención de datos en plazos más cortos, facilitando a los usuarios un amplio rango de escalas y de tratamientos con múltiples aplicaciones. Al mismo tiempo, se produce la incorporación al sistema de convertidores anal ógicos/digitales de alta resolución en la transformación de datos procedentes de cámaras métricas aerotransportadas. Ello ha propiciado la integración de diversos sensores y la producción de documentos analógicos y digitales a gran escala con un mayor apoyo a la cartograf ía topográfica. 5 En definitiva, los objetivos que se han buscado con la incorporaci ón de la Teledetección y las técnicas del tratamiento digital de im ágenes a los sistemas de producción cartográfica en forma digital son los siguientes: Obtener información lo más directamente posible, en el origen mismo de los datos, transformando dicha información en productos derivados. Mantenimiento de una “Base de Datos de imágenes” para diversos usuarios con fines diferentes. Mejorar la cartograf í a b ásica. Incrementar considerablemente el valor añadido de las imágenes obtenidas mediante la utilización de los medios humanos y técnicas adecuados. 2.3 Cartograf ía La Cartograf ía es la ciencia que permite desarrollar y elaborar los mapas y las bases cartogr áficas
a diferentes escalas. De otra forma, la cartograf í a es el arte de concebir, de trazar, de componer y de difundir los mapas. Y se define mapa como una representación geométrica plana, simplificada y convencional, de toda la superficie terrestre o de parte de ella, dentro de una relación de similitud conveniente a la que se llama escala. Por otro lado, aceptando que el mapa es una representación plana de una realidad f ís ica, y asumiendo que la representación plana tiene el inconveniente de no poder ser una representación exacta de los elementos de la superficie terrestre, debido a no ser ésta una superficie desarrollable, tanto si se considera esf érica como elí ptica, se puede decir, por tanto, que la cartograf í a es la ciencia que estudia los distintos m étodos y sistemas para obtener la representación plana de una parte o de la totalidad de la superficie terrestre, de manera que las deformaciones que se produzcan sean conocidas y se mantengan dentro de los l í mites fijados por las necesidades y aplicaciones a que el mapa se destine. Así , para obtener un mapa es necesario realizar o aplicar una proyecci ón cartográfica, es decir, la transformación de la superficie del globo terr áqueo (o una porción) a un plano. Los métodos de proyección cartográfica son muy numerosos y todos ellos tienen b ásicamente el mismo fundamento, que consiste en transformar las coordenadas geográficas, longitud y latitud, que definen la posición de un punto sobre el elipsoide de referencia (o esfera en caso de simplificación), en otras cartesianas (x,y) o polares (r,a) que definen la posici ón de un punto, homólogo del primero, sobre una superficie plana. Una vez se sabe qué es una proyección cartográfica, se resume el proceso de creación del mapa: se toma un elipsoide de referencia lo más aproximado al geoide teórico (estos conceptos están definidos en el apartado de Geodesia); los puntos de contacto de ambos cuerpos conforman el Dátum (que supondrá el marco de referencia). A continuación se escoge el tipo de proyección cartográfica, y se procede a la transformaci ón de los puntos para la representaci ón del mapa. Cabe citar, como ejemplo, los elipsoides y proyección utilizados por el IGN para la realizaci ón del mapa topográfico nacional a 1:50000: elipsoide internacional o de Hayford, y proyección U.T.M. (Universal Transversal Mercator). Esta proyección es la más utilizada en muchos paí ses, como sucede en el territorio español. A modo histórico, no se sabe cuando fue elaborado el primer mapa, pero lo cierto es que su aparición es anterior al lenguaje escrito. Los mapas son una forma de representar el saber y los conocimientos de la época, yendo ligadas siempre Historia de la Cartograf ía e Historia Universal. Desde siempre, la finalidad de los mapas ha sido muy variada. Se puede encontrar cartograf í a relacionada con rituales, temas religiosos, geogr áficos o simplemente artí sticos. El mapa más antiguo del que se tiene constancia se descubrió en 1963, en Catal Hüyük (Turquí a) y representa un poblado neolí tico. Corresponde aproximadamente al año 6000 a.C. y se encontró en la pared de un santuario utilizado para rituales. Otra de las más antiguas maneras de cartografiar la realidad eran las tablillas de arcilla, como la encontrada en Mesopotamia, la tabla de arcilla de Ga Sur (aproximadamente 5000 a.C.). No todas las culturas tení an la misma concepción de la figura de la Tierra, aunque en muchas de ellas la idea de simetrí a es común (aztecas: cinco cuadriláteros representados en la piedra de Saihuite; incas: forma de paralelepí pedo; egipcios: en las primeras dinast í as se representa como un ovoide). 6 Aunque los primeros intentos de utilización de los ordenadores en la cartograf ía tuvieron lugar en los años 50 del siglo XX, podemos hablar de Cartograf ía Digital a partir de principios de los 70. Los ordenadores proporcionan todo un conjunto de herramientas que permiten llevar a cabo los
trabajos cartográficos con mayor rapidez y calidad. En la producción de cartograf í a es fundamental el proceso de compilación (recogida de datos). Dependiendo de la escala del mapa final, las fuentes de compilación son normalmente: para mapas a gran escala (por ejemplo e = 1/500) la cartograf ía se nutre de métodos topográficos y/o fotogram étricos; para escalas medias (por ejemplo la serie cartográfica del Mapa Topográfico Nacional a escala e = 1/25000 del Instituto Geogr áfico Nacional (MTN25)) la captura de información se efectúa con técnicas fotogramétricas, de teledetección y otros mapas de escalas mayores (Generalización). Y para mapas a escalas pequeñas se suelen utilizar bases de datos, fuentes estadí sticas, teledetección, etc. El proceso de Generalización cartográfica que se ha citado se refiere a la operación que permite la obtención de un mapa derivado, entendiendo por mapa derivado, aquel cuyos datos geográficos de partida no son resultado de observaciones directas, sino de la extracci ón de información a partir de mapas denominados básicos. Es decir, se extrae información de un mapa a mayor escala (mayor detalle), para confeccionar un mapa en el que, por su menor escala, no podremos llegar a tener todo el detalle del anterior. Cabe resaltar que, aunque en general se habla de cartograf ía topográfica, con carácter métrico preciso, también existe la cartograf í a temática, en la cual no interesa tanto la precisi ón como la información a enseñar, ya sea objetos f ís icos o localizables, como aspectos económicos, meteorológicos, demográficos (y un largo etc.), que se puedan localizar en un mapa. Los actuales avances tecnológicos han situado la cartograf ía española en una posición privilegiada. En los últimos años se han realizado grandes esfuerzos para informatizar de forma integral los procesos de las distintas series de mapas topogr áficos. Diferentes Instituciones, nacionales y autonómicas (Instituto Geográfico Nacional, Institut Cartogràfic de Catalunya, etc) están realizando unas funciones ciertamente muy importantes para tener a la cartograf ía en la primera lí nea de las más modernas y avanzadas ciencias. En este sentido, cabe destacar la innovación, el trabajo pionero, del citado Institut Cartogr àfic de Catalunya, desde hace años en la vanguardia de los m étodos y soluciones en cuanto a cartograf í a se refiere. 2.4 Los SIG (Sistema de Información Geográfica) Un Sistema de Información Geográfica (SIG) es un modelo informatizado del mundo real descrito en un sistema de referencia ligado a la Tierra, establecido para satisfacer unas necesidades de información especí ficas, respondiendo a un conjunto de preguntas de modo óptimo. De otra manera, desde un punto de vista práctico, un SIG es un sistema informático que gestiona la introducción, manipulación, análisis y salida de datos espaciales y tabulares. Los datos espaciales son elementos visibles de la realidad, localizables geogr áficamente, y se guardan como elementos gráficos. Los datos tabulares son atributos no-gr áficos relacionados a los datos espaciales y se guardan en una base de datos relacional. Así , el sistema se compone de elementos gráficos (cartograf í a) y elementos tabulares georeferenciables (información alfanumérica). Un buen ejemplo de un SIG serí a el creado para la gestión de un municipio, donde se dispone de la cartograf í a digital de todas las fincas, urbanas o rústicas, con datos no-gráficos asociados de propiedad, superficies de fincas, bases imponibles e impuestos a pagar, etc., además de las diferentes posibilidades de consultas y acceso a estos datos. A modo histórico, a mediados del siglo XIX, en la mayorí a de los paí ses centroeuropeos se crearon los Institutos Geográficos Nacionales y se cartografió de forma cientí fica y sistemática las respectivas naciones. A principios del siglo XX se experimentó un fuerte interés en el conocimiento de la superficie terrestre en todos sus aspectos (geolog í a, geomorfologí a, suelos, hidrologí a,
vegetación, etc). Sin embargo, todos estos datos serv í an sólo como un inventario de la situación en 7 un momento determinado, de alguna parte de la superficie terrestre. Es decir, no habí a análisis geográfico, no habí a ni conocimiento ni control sobre los fenómenos medioambientales. A partir de la utilización de los ordenadores, se abrieron grandes posibilidades de estudio y an álisis del medio geográfico. Al principio, los sistemas inform áticos se utilizaron para hacer mapas, m ás rápidamente y más baratos. Hoy la tecnologí a de los SIG permiten efectuar planificaci ón, análisis y control de cualquier fenómeno georeferenciable de una forma más efectiva. El conjunto de datos espaciales y no espaciales que componen el sistema constituye un “modelo abstracto de la realidad”. Es precisamente en las posibilidades de modelizar y analizar los fenómenos geográficos donde reside la potencia de los SIG. Los datos sucesivos de un determinado fenómeno permiten determinar los factores que modulan su comportamiento y construir el modelo. Tal modelo permitir á predecir situaciones futuras, y en su caso, tomar las medidas oportunas de planificación y control. Se trata, en definitiva, de sustituir la improvisaci ón por la planificación y la previsión, o dicho de otra forma, “tomar mejores decisiones basadas en una mejor información”. Así , gracias al conjunto de información que acopla (gráfica / alfanumérica), pueden realizarse todo una serie de consultas, que hacen de un SIG una auténtica herramienta de toma de soluciones. Además, actualmente es la herramienta principal de creación de mapas temáticos, dadas las grandes posibilidades de cara a la integración de datos adicionales. En cuanto a las aplicaciones prácticas de un SIG, prácticamente cualquier actividad humana tiene cabida; un hecho social o un evento natural, puede ser planificado, coordinado, estudiado o previsto mediante un SIG. La tecnologí a SIG se desarrolla principalmente en Am érica, siendo Canadá el paí s pionero en su desarrollo. En paí ses como Canadá, EEUU, Japón, Australia, tiene un gran peso la tecnolog í a SIG en el sector privado, mientras que en Europa, debido al car ácter más intervensionista del Estado, se han desarrollado modelos más complejos para el sector p úblico (Catastro, Redes de infraestructura, Medioambiente...). Estas aplicaciones complejas de metodologí a europea se han importado y aplicado de forma importante en Latinoamérica. Entre estas aplicaciones destacan el Catastro (Argentina, Colombia, Brasil), Redes de Infraestructura (Chile), Sistemas de Gesti ón Municipal (Colombia, Chile) o Medio Ambiente. En Europa del Este, las aplicaciones catastrales de los SIG est án teniendo un desarrollo espectacular. Como ya se ha citado, a nivel español (IGN), se dispone de un SIG de carácter básico, gracias al proyecto SIGNA (Sistema de Información Geográfica Nacional). Su objetivo, en analogí a al de la cartograf í a básica de un paí s, es reproducir, mantener y difundir un conjunto de datos geográficos digitales que sirva de infraestructura al sector SIG tanto espa ñol como europeo. El SIGNA contiene diferentes niveles de información o detalle, según la escala cartográfica, por ejemplo la BCN200 (Serie Cartográfica Numérica 200), a escala e = 1/200000. Por otro lado, a niveles Administrativos inferiores, municipales o supramunicipales, a ún hoy en dí a siguen extendiéndose a lo largo de nuestros territorios, a sabiendas de la eficacia en todos los sentidos, de una buena gesti ón de un sistema de este tipo. También es importante para el sector SIG, cuando en 1989 la Direcci ón General de Catastro, presionada por las demandas municipales, inicia el proyecto SIGCA, que, además de producir cartograf í a digital para uso propio, ofrec í a este producto a los municipios con voluntad de disponer de un SIG, de forma gratuita, a cambio de que estos se responsabilizasen de su futuro
mantenimiento. El proyecto del Catastro ha representado que en 2005 se disponga de cartograf ía parcelaria digital correspondiente a más de un 60% del territorio urbano y del 70% del territorio rústico. A continuación se muestran algunas importantes aplicaciones de los SIG: Agricultura y usos del suelo (Inventario y simulaci ón de cosechas). Gestión medioambiental. Catastro. Planeamiento y gestión urbaní stica. 8 Cartograf ía . Producción de cartograf í a derivada. Tráfico y Navegación: control de flota, enví o de unidades de emergencia, caminos óptimos,... Gestión estratégica de negocios: Geomarketing Educación y formación. Redes de Infraestructura y Gesti ón (agua, luz, gas, teléfono,...) Gestión municipal (y a otros niveles de la Administraci ón). Planificación global. Análisis de fenómenos sociales. Ocio. Realidad virtual. Defensa. El SIG básico. Infraestructura de informaci ón digital. Arqueologí a. Inventario y prospección. Cabe resaltar las grandes utilidades de los nuevos sistemas integradores de tecnologí as SIG/GPS, como los navegadores, donde la cartograf ía dispone de los mecanismos que permiten situar, en tiempo real, la posición de usuarios y fenómenos, pudiendo actuar en situaciones de emergencia, o crear rutas óptimas. Por último señalar que debido a la globalización, y en Europa como necesidad vital, surge la obligación de estandarización de procesos. En esto ha contribuido la creación en 1994 de la OGC (Open Geospatial Consortium) y a partir del 2002 la IDE (Infraestructura de datos espaciales). La finalidad de la OGC es la definición de estándares abiertos e interoperables dentro de los Sistemas de Información Geográfica. Persigue acuerdos entre las diferentes empresas del sector que posibiliten la interoperación de sus sistemas de geoprocesamiento y facilitar el intercambio de la información geográfica en beneficio de los usuarios Respecto a la IDE y en el caso de Espa ña, la Infraestructura de Datos Espaciales de Espa ña (IDEE) tiene como objetivo el integrar a través de Internet los datos, metadatos, servicios e informaci ón de tipo geográfico que se producen en España, facilitando a todos los usuarios potenciales la localización, identificación, selección y acceso a tales recursos, a trav és del Geoportal de la IDEE (http://www.idee.es), que integra los nodos y geoportales de recursos IDE de productores de información geográfica a nivel nacional, regional y local, y con todo tipo de datos y servicios de información geográfica disponibles en España. 2.4.1 El sector SIG en Cataluña La investigación empieza a finales de los años 70 en entornos universitarios, concretamente en la Universidad Politécnica de Catalunya. Esta investigación permitió la creación de una actividad comercial impulsada por las grandes instituciones cartogr áficas, como el IGN en España o, en Cataluña, el ICC. Los primeros proyectos SIG importantes se produjeron en el contexto municipal, permitiendo que ayuntamientos importantes, como Barcelona o Sabadell, iniciaran la implantación de los primeros SIG a mitades de los años 80.
Por otro lado, a principios de los 80 se inici ó el establecimiento del Sistema de Informaci ón Territorial de Cataluña (SITC), dentro del Departamento de Polí tica Territorial y Obras P úblicas de la Generalitat de Cataluña. Las bases de datos del SITC recog í an información de más de 200 variables sobre una malla de 1km2, que eran tratadas con las primeras herramientas SIG existentes con el objetivo de servir de soporte informático para el Plan General Territorial de Cataluña. Aunque no todos los proyectos emprendidos acabaron felizmente, se introdujeron las técnicas y tecnologí as, y el conocimiento de sus aplicaciones de gestión del territorio, tanto a escala local como territorial. Estos primeros pasos iniciaron una demanda, que fue creciendo con rapidez, de cartograf ía digital y SIG, y provocaron la aparición de las primeras empresas de servicio del sector. El Instituto Cartográfico de Cataluña (ICC), fue introduciendo la producción de cartograf í a digital desde su inicio, el año 1982, desembocando a la utilización de la tecnologí a SIG en su organización en el año 1988. 9 La década de los 90 ha representado la expansión del sector SIG, no solamente en el ámbito de las Administraciones Públicas, sino también en el sector empresarial, inici ándose, ya a primeros de los 90, importantes proyectos SIG en entidades financieras y empresas de seguros, distribuci ón (agua, gas, TV, telefoní a) y, últimamente, empresas de telecomunicaciones. Al final de la d écada, los SIG habí an dejado de ser un instrumento desconocido para muchas empresas de servicios, marketing, ingenierí as, transporte y distribución, auditorí as medioambientales, etc. También, los SIG se han consolidado como una herramienta de análisis espacial de la informaci ón del territorio entre los grupos de investigaci ón (universidades, institutos de navegación y centros tecnológicos). Estos centros por su parte, han contribuido de una manera sustancial a la expansi ón del conocimiento de esta tecnologí a, tanto mediante asignaturas dentro de las carreras de Geograf ía , Topograf í a, Ingenierí as Agrarias, Ciencias Ambientales, etc., como mediante cursos de tercer ciclo (doctorados, masters, especialización). 2.4.1. El sector SIG en el contexto actual En los últimos 20 años, los nuevos avances tecnológicos han aportado un progreso muy importante en todo lo referente a información geográfica. Las tecnologí as de la información aplicadas al conocimiento y descripción del territorio, los sat élites destinados a adquirir imágenes de alta resolución del globo terráqueo, la facilidad de conocer la posición de los objetos en su superficie (GPS), Internet, ..., han contribuido a configurar una nueva disciplina del conocimiento humano. Los próximos años serán m ás intensos en la aplicación de nuevas y mejores tecnologí as y en la integración con otras (Internet, Telefoní as m óvil, Navegadores, PDA, etc.). El sector SIG, definiéndolo en su sentido más amplio, representaba en 2005 alrededor de un 0.3% del PIB en los paí ses desarrollados. Pero su importancia no es solamente econ ómica, sino que representa un valor estratégico en muchas y nuevas aplicaciones (defensa, multimedia, negocios, navegación, ...). A su (relativa) importancia econ ómica y a su clara utilidad, hay que a ñadir el valor de las posiciones estratégicas a que da acceso. 2.5 La Geodesia La Geodesia es la ciencia matemática que estudia la forma, las dimensiones y maneras de representar la Tierra y los fenómenos geodinámicos. La figura de la Tierra, desde tiempo inmemorial, ha sido uno de los problemas sin resolver por el género humano. Cabe destacar, haciendo un poco de historia, que las antiguas civilizaciones egipcias y babilónicas representaban la tierra como un disco plano cubierto por una cúpula semiesf érica en donde quedaban sujetos los astros. Los antiguos griegos del siglo V y VI antes de
nuestra era, tales como Eudoxio, Anaximandro y otros, consideraban la tierra como una esfera flotando en el espacio. Eratóstenes (275-194 antes de Cristo) realizó las primeras mediciones de la circunferencia de la tierra; la misma medición fue repetida por Posiedonio de Apenea (siglo I antes de Cristo), medición adoptada por Ptolomeo y que permaneció vigente hasta el siglo XVII, cuando se consideró ya por primera vez la forma elí ptica de la tierra. A partir de los trabajos de Newton y Huigens aparece el concepto de elipsoide ligeramente achatado por los polos, iniciándose con ello el camino hasta los conocimientos geodésicos que de la forma de la tierra actualmente tenemos, y que se complementan con los descubrimientos y mediciones de los arcos de meridiano realizados por otros cient í ficos y astrónomos. Una vez introducido históricamente el problema, la determinación de la forma de la Tierra pasa por el empleo de dos metodologí as claramente diferenciadas: • Geométrica – A partir de medidas angulares y distanciométricas sobre la tierra. • Dinámica – Para caracterización del campo gravitacional de la tierra, a partir de mediciones de gravedad en la superficie terrestre, determinando la forma que debe tener la tierra para que ésta sea responsable de los valores observados de la gravedad. La imposibilidad de fijar la forma de la tierra a partir de modelos matem áticos sencillos obtenidos a partir de las anteriores metodolog í as, hizo asignar la forma del planeta a un cuerpo matemáticamente abstracto denominado Geoide. Éste es una superficie continua cerrada y convexa en todas partes y, a su vez, dependiente de la distribuci ón de masas en el interior de la 10 tierra. Esta distribuci ón interna de masas es desconocida actualmente, haciendo que el Geoide sea rigurosamente indeterminable. Partiendo de esta imposibilidad de determinar rigurosamente la ecuación del Geoide y con ello la forma de la Tierra, cabe pensar que el problema lo podemos reducir al empleo de una superficie de ecuación conocida. Esta superficie mundialmente aceptada es el Elipsoide de revoluci ón, ajustándose al Geoide con mucha aproximación. Existen elipsoides de referencia locales (ajustándose mejor al teórico Geoide en una zona determinada), y un elipsoide terrestre medio o general. Así , simplificando el problema al elipsoide, la determinaci ón del relieve real de la tierra pasa por determinar la distancia que separa en cada punto estas dos figuras claves en la geodesia: el Geoide y el Elipsoide de Referencia adoptado. Si se toma como definición de la Geodesia la necesidad de establecer dimensiones y figura y el estudio del campo gravitacional externo en la Tierra, el geodesta establece mediciones astron ómicas, gravimétricas y fotogramétricas, conllevando, además, al estudio geodin ámico global, lo cual impacta en el desarrollo económico y cientí fico, tanto a nivel regional como nacional. Por otro lado, en el sentido m ás pr áctico, el objetivo principal de la Geodesia es proveer un marco geográfico preciso para el control de los levantamientos topográficos y otros estudios georeferenciados sobre la superficie de una región. Es fundamental definir este sistema y marco de referencia para determinar el sistema de coordenadas a utilizar y as í poder asignar coordenadas a cualquier punto sobre la superficie. Así , una Red Geodésica es un conjunto de puntos perfectamente localizados en el terreno mediante monumentaciones determinadas, con el fin primordial de obtener coordenadas de dichos puntos, su precisión y fiabilidad en términos relativos y absolutos, respecto de un sistema de referencia establecido de antemano. La red geodésica española, actualmente está formada por cadenas de triángulos que cubren todo el territorio espa ñol, y está procesada la planimetrí a (posiciones planas – X,Y) y la altimetr í a (cotas – Z) de forma diferente, entendiéndose por red
geodésica a la planimétrica, y a la altimétrica, como red de nivelación. La aplicación en la geodesia de las nuevas técnicas espaciales, como el GPS, introduce nuevos horizontes de observación, precisión, y nuevos sistemas de referencia (son necesarios sistemas de referencia espaciales para estudiar la posición de los satélites). Así , gracias a los GPS, se han creado redes a escala internacional, nacional o regional, poco densas y de alta precisión. Posteriormente, cada Estado puede utilizarlas para llevar a cabo trabajos de densificación para establecer una red de interés p úblico. A este tipo de redes, menos densas y m ás homogéneas, se les suele llamar redes de orden cero y constituyen el marco de referencia geodésico que materializa el sistema de referencia respecto al cual se está trabajando. En los últimos años, el Instituto Geogr áfico Nacional de España ha volcado sus esfuerzos en el diseño, observación y cálculo de redes geodésicas observadas por técnicas GPS, de carácter nacional, y enmarcadas en la Red Europea, de forma que deben servir de apoyo para densificaciones y trabajos con carácter más local. En este aspecto, la subcomisión EUREF (European Reference Frame) de la IAG (International Association of Geodesy), emprendi ó, en 1989, la red GPS de orden cero en Europa Occidental (conocida como EUREF89) y que, hasta nuestros dí as, ha servido como red GPS fundamental en España. La particularización de este proyecto en la pení nsula Ibérica ha sido coordinado por el Instituto Geogr áfico Nacional de España (IGN) y el Instituto Portugués de Cartograf ía e Cadastro (IPCC), bajo la denominación de IBERIA95. 2.6 La Topograf í a Si la Geodesia estudia la medici ón de grandes extensiones de tierra y, como fin mediato, la medición de toda la superficie del elipsoide terrestre, la Topograf ía estudia la medición de terrenos de menor extensión que la geodesia. Es decir, la Topograf ía es la ciencia o conjunto de tecnologí a que abarca la representación de la superficie de la tierra (siempre en ámbitos no geodésicos o globales), y por tanto se encarga de la medici ón en general de los objetos sobre la superficie terrestre y su ubicación en un sistema de referencia, así como de la representación cartográfica de estos elementos. 11 Los métodos topográficos constituyen un conjunto de operaciones de medida mediante las que se pueden conseguir uno de estos dos objetivos: determinar la proyecci ón en un plano de los puntos del terreno, en cuyo caso se denominan métodos planimétricos, o encontrar el valor de la altura de dichos puntos sobre el plano u otra superficie que se tome como comparaci ón, recibiendo el nombre de métodos altimétricos (nivelaciones). Cuando lo que se pretende es llegar a la representaci ón de una zona más o menos extensa de terreno, tales operaciones de medida se han de aplicar siguiendo un cierto orden y cumpliendo determinadas reglas. Entonces hablamos de un levantamiento topográfico (abstracción de la realidad a un plano por medio de métodos topográficos). Los procedimientos para la realización de un levantamiento topográfico son la triangulación, la poligonación, y la radiación; puede ser útil, en algunos casos, utilizar otros métodos como son los métodos de intersección (directas, inversas, mixtas). La operación inversa del levantamiento, es el replanteo. Mientras en un levantamiento tomamos datos del terreno para confeccionar un plano, en el replanteo tomamos datos del plano para situarlos sobre el terreno. Es decir, el replanteo es la materializaci ón en el espacio de la forma adecuada e inequí voca, de los puntos básicos que definen gráficamente un proyecto, definiendo proyecto como el conjunto de documentos escritos, numéricos y gráficos, que se utilizan para la construcción de una obra de ingenierí a. Así , podemos decir que la finalidad de una replanteo es emplazar sobre el terreno aquellos elementos a construir y controlarlos hasta su terminaci ón.
Para realizar estas tareas, el topógrafo necesita de una serie de aparatos de precisi ón. Los aparatos fundamentales son: el nivel, para métodos altimétricos exclusivamente, y la estación total, para métodos planimétricos y para métodos altimétricos que no necesiten de excesiva precisión. También, por supuesto, no se puede olvidar el GPS, el aparato que ha revolucionado la topograf í a, tanto en tiempo presente como en un seguro futuro. Pero de todos estos, podemos decir que el aparato topográfico por excelencia es la estación total (con permiso de los actuales GPS). La estación total es un avance tecnológico del viejo teodolito, con un distanciómetro añadido, y con una serie de aplicaciones o software que facilitan el trabajo. El teodolito no es m ás que un simple goniómetro, es decir, un medidor de ángulos, en este caso horizontales y verticales. Así , en definitiva, la estación total sólo realiza mediciones de ángulos y distancias, aunque después se le añaden componentes software que facilitan y aceleran tareas. Y esa es la base de la topograf ía : la geometrí a, la trigonometrí a, que no necesitan más que ángulos y distancias para enunciar y resolver sus problemas. 2.7 Sistemas de Posicionamiento por Satélite 2.7.1. Introducción El sistema mundial de localización por satélite (GPS -Global Positioning System-), fue desarrollado por el Departamento de Defensa estadounidense a principios de los 70. Al igual que muchas de las innovaciones en alta tecnologí a de los años 60, GPS fue originalmente desarrollado para la milicia. En 1973, el Departamento de Defensa de Estados Unidos, con una inversión de 12.000 millones de dólares, empezó a desarrollar el proyecto NAVSTAR GPS (un Sistema de Localización Mundial), para proveer de información precisa de localización de todos sus puntos de inter és como aeronaves, naví os, submarinos, tanques de guerra, etc. En 1978 se lanzó el primero de un total de 24 satélites de órbita media (MEO) de la constelaci ón NAVSTAR GPS. La idea era tener a estos sat élites como puntos de referencia para calcular posiciones: latitud, longitud y altitud. Al principio este sistema era solo para prop ósitos de estrategia militar, pero posteriormente toda la tecnologí a se ofreció a la población civil de forma gratuita, pero con algunas “limitaciones”. 12 No fue hasta 1983, cuando NAVSTAR GPS expandió sus señales para uso civil, por orden del presidente Ronald Reagan (a partir de la destrucción, en pleno aire, del vuelo 007 de las aerolí neas coreanas por parte de un bombardero soviético, después de pasar accidentalmente por espacio aéreo prohibido). Ello permitió a la aviación y a otros medios de transporte que fueran optimizados para ofrecer una mejor precisión en su localización. A partir de entonces, todos los usuarios alrededor del mundo se beneficiaron al recibir las se ñales de GPS sin costo alguno, naciendo nuevos receptores y muchas aplicaciones. El DoD y los sistemas GPS desde entonces mandar í an dos tipos de señales: para uso militar y para uso civil. Las se ñales para uso militar est án encriptadas y solo pueden ser recibidas por receptores GPS de tipo militar que decodifican y desencriptan estas señales. Estas señales proveen una precisión aceptable de metros e incluso de centí metros. Las señales de tipo civil estar í an abiertas, es decir no estarí an encriptadas, y se pueden captar con un receptor GPS a las frecuencias especificadas por el sistema. El DoD decide entonces enviar estas señales de uso civil con cierto ruido inducido, perturbando las precisiones para, de alguna manera, protegerse y no darle armas al enemigo. Pronto aparecerán aplicaciones y metodologí as que minimizarán los efectos de este ruido.
Así , el 1 de mayo de 2000, el entonces presidente de Estados Unidos, Bill Cilton, decide quitar el ruido inducido a las señales, permitiendo que en ciertas aplicaciones civiles se incrementara la precisión considerablemente (sin necesidad de utilizar métodos añadidos). 2.7.2. Descripción del sistema GPS 1) ¿Qué es GPS? GPS (Global Positioning System) es un Sistema Mundial de Localización constituido por una constelación de satélites, cada uno de ellos dotado con relojes atómicos, ordenadores, emisores y receptores de radio y por estaciones terrenas que monitorean constantemente a cada uno de los satélites. Los receptores GPS utilizan a estos satélites como puntos de referencia para calcular posiciones (latitud, longitud, y altitud), velocidad y tiempo exacto. Estos receptores GPS han disminuido su tamaño y su precio, lo cual hace que la tecnologí a sea accesible a un mayor número de personas. 2) ¿Cómo funciona GPS? El GPS funciona mediante señales de satélite codificadas que pueden ser procesadas en un receptor de GPS, permitiéndole calcular su posición, velocidad y tiempo. Cada satélite transmite su posición y la hora exacta cada 1.000 veces por segundo a la tierra, donde un receptor computerizado puede calcular a qué distancia se encuentra de un satélite en particular. El cálculo, descrito de manera simplificada, se realiza multiplicando la velocidad de la luz por el tiempo transcurrido de la se ñal del satélite al receptor GPS. Al combinar las se ñales de varios satélites, el receptor puede establecer con “exactitud” su propia posición, altitud e, incluso, velocidad. La idea básica de la determinación de la posición se basa en la “triangulación” (en este caso trilateración) de los satélites. Para calcular el tiempo de la traves í a (que se utilizará para calcular la distancia), los receptores GPS necesitan calcular los tiempos en ambos relojes, el del receptor y el del satélite, de una manera muy precisa. Además de la distancia, se necesita saber donde están los satélites en el espacio. Por último, debe corregirse cualquier retraso que experimenta la se ñal al viajar a través de la atmósfera. 13 Cualquier sistema satelital está constituido por tres segmentos: (1) Segmento espacial: El segmento espacial está formado por los satélites GPS, que mandan señales de radio desde el espacio. Nominalmente, la constelación operacional de GPS consiste en 24 satélites que orbitan alrededor de la Tierra en 12 horas y localizados a 20.200 kms de la superficie de la Tierra. (2) Segmento de control: El segmento de control consiste en un sistema de estaciones de seguimiento localizadas alrededor del mundo (estratégicamente situadas, dado el origen militar de GPS). Las estaciones de control miden las se ñales procedentes de los satélites y son incorporadas en modelos orbitales para cada satélite. Los modelos calculan los datos de ajuste de órbita y correcciones de los relojes de cada satélite. Una estación, denominada maestra, enví a los datos de ajuste de órbita y correcciones de reloj a cada satélite. Cada satélite enví a posteriormente subconjuntos de estas informaciones a los receptores GPS mediante señales de radio. (3) Segmento de usuario El segmento de usuario lo forman los receptores GPS y la comunidad de usuarios. Los receptores convierten las señales recibidas de los satélites en posición, velocidad y tiempos estimados. Se requieren cuatro satélites para el c álculo de la posición en cuatro dimensiones X, Y, Z y tiempo (por razones matemáticas). Los receptores son utilizados para navegación, posicionamiento,
estimaciones temporales y otras investigaciones. La navegación en tres dimensiones es una de las funciones principales del GPS. Se construyen receptores GPS para aeroplanos, embarcaciones, vehí culos terrestres y equipos port átiles de pequeño tamaño. El posicionamiento preciso es posible usando receptores en posiciones de referencia, proporcionando datos de corrección y posicionamiento relativo a receptores remotos. Vigilancia, topograf ía , control geodésico y estudios de las placas tect ónicas, por ejemplo. Las aplicaciones de tiempo y estabilización de frecuencia se basan en la precisión de los relojes que incorporan los sat élites y que son monitorizados continuamente por las estaciones de control. Los observatorios astronómicos, sistemas de telecomunicaciones, sincronización de centrales eléctricas y laboratorios de certificación, pueden obtener señales de tiempo y frecuencia de alta precisión mediante receptores especiales GPS. Las señales GPS han sido también utilizadas para medir par ámetros atmosf éricos. El precio de un receptor GPS puede variar en función de las precisiones que es capaz de proporcionar (entre otros factores, claro esta, como la marca comercial, posibilidades de acoplamiento de mecanismos que mejoran posiciones, etc.); existiendo receptores desde aproximadamente 100$, los menos precisos (precisiones en posicionamiento global inferiores los 100m), hasta precios cercanos a los 40.000$, en los más precisos (precisiones incluso milimétricas), para aplicaciones de uso militar. 3) Aplicaciones de GPS Categorí as de aplicaciones Las aplicaciones de GPS son muy diversas. Se pueden clasificar en cinco categorí as: (a) Localización: En aplicaciones de localización (determinar una posición), las más empleadas son para la localización de vehí culos. Dado el alto í ndice de robos de vehí culos, algunas empresas fabricantes de automóviles y compañí as aseguradoras han empezado a instalar este tipo de aparatos en lugares ocultos dentro de los automóviles. También muchos de los camiones de carga o taxis utilizan GPS para estar localizados desde sus oficinas. 14 Pero tampoco se pueden olvidar otras aplicaciones de localización, como las destinadas al ocio o al deporte, por ejemplo para realizar montañismo, para rescates de montaña y urgencias, etc. (b) Navegación GNSS (Global Navigation Satellite Systems) es una extensi ón del sistema GPS que provee a los usuarios información con suficiente precisión para aplicaciones crí ticas de navegación, ya sean acuáticas, aéreas o terrestres. La navegación (obtener una posición a partir de otra) es una aplicación que requiere de mucha precisión, razón por la cual las compañí as de aviación utilizan GPS para guiar a las aeronaves en climas dif íc iles, así como para despegar y aterrizar este tipo de vehí culos. El sistema GPS diferencial, que utiliza bases terrestres para incrementar la exactitud, puede ser utilizado para que los buques en alta mar eviten colisiones, entre otras muchas aplicaciones. (c) Rastreo El rastreo también es una importante aplicación, como lo demuestra la importancia del mercado de control de flotas, donde mediante un programa de computadora provisto de cartograf ía de una ciudad o región, es posible rastrear la posición de flotas de camiones, taxis o cualquier otro tipo de vehí culo. De manera similar es posible guiar a ambulancias y bomberos por rutas óptimas. Algunas universidades y centros de investigación colocan diminutos receptores GPS a animales en
peligro de extinción para poder rastrear su posici ón, o a algunas aves para conocer y estudiar sus trayectorias. (d) Cartograf ía Es otra aplicación importante, pues al determinar con precisión la posición de rí os, bosques, montañas, carreteras, etc., es posible la elaboraci ón de mapas precisos. En este caso, cuando hablamos de cartograf í a nos referimos, en un sentido m ás amplio, a técnicas de topograf í a GPS (desbancando las técnicas clásicas), a técnicas de apoyo a la fotogrametrí a, y en general a disciplinas encargadas de obtener planimetrí a precisa, abarcando mercados o sectores tan importantes como la obra civil. No se puede olvidar la importancia de la integración de estas aplicaciones o disciplinas en los Sistemas de Información Geográfica, lo que implica adentrarse en nuevas técnicas de planificación territorial, geomarketing, etc. (e) Tiempo exacto El tiempo exacto que nos brinda el sistema GPS es utilizado por las cadenas de televisi ón para sincronizar las transmisiones a nivel nacional y local. La puesta en órbita de satélites es otra aplicación que requiere de una finí sima precisión, pues se necesita poner un satélite en una posición exacta en un tiempo exacto. Dentro de las aplicaciones de tiempo exacto, se engloban también aplicaciones astronómicas, e incluso aplicaciones para garantizar temporalmente las transacciones por parte de entidades bancarias. (f) Otras Por supuesto no se pueden olvidar las aplicaciones militares, pues fue el principal motivo por lo que GPS se concibió. El sistema GPS se utiliza en la milicia para determinar la distribuci ón adecuada de tropas en tierra, aviones, barcos, submarinos, tanques, etc.; también para guiar misiles para la destrucción de objetivos. También existen otras aplicaciones no bélicas, aún no clasificadas en grupos anteriores, como servicios de navegación para invidentes (evidentemente diferentes de los navegadores tal y como 15 se conocen), para que éstos puedan guiarse dentro de una ciudad, apoyándose en una detallada base de datos dentro del receptor. Otras áreas de aplicación de la tecnologí a GPS son la agricultura, minerí a, arqueologí a, cinematograf í a, pesca deportiva, entre otras. 2.7.3. Los sistemas de posicionamiento por satélite en la actualidad Existen dos sistemas de posicionamiento por satélite (ambos diseñados originalmente para usos militares): el sistema americano (GPS) y el sistema ruso (GLONASS). El sistema GLONASS es, en esencia, un sistema de posicionamiento por satélite similar al GPS, pero con importantes diferencias, tanto en la configuración de la constelación de satélites como en términos de funcionamiento actual, muy en desventaja respecto al sistema GPS. El sistema est á administrado por las Fuerzas Espaciales Rusas para el Gobierno de la Confederaci ón Rusa y tiene tambi én importantes aplicaciones civiles además de las militares. Aunque ambos sistemas fueron creados originalmente para uso militar, desde hace más de quince años se han desarrollado las aplicaciones civiles, dada la precisión y el coste relativamente bajo de esas tecnologí as. Así , el posicionamiento por satélite está destinada a una utilización cada vez más generalizada en diferentes campos (transportes, emergencias, sincronización de comunicaciones, etc.). Para Europa, esta evolución era dif í cilmente compatible con la dependencia estratégica que
introducí a el sistema GPS a sus usuarios, as í como con la debilidad de la constelación GLONASS, con un número reducido de satélites. De aquí surge el inter és de la Unión Europea en crear su propio Sistema global de posicionamiento por satélite denominado GALILEO, con el objeto de evitar la dependencia de los sistemas GPS y GLONASS. Inicialmente Galileo iba a estar disponible en el 2008 aunque el proyecto acumula ya tres años de retraso y no podrá comercializar sus primeros servicios hasta 2011, entre temores de que esa fecha pueda demorarse hasta 2014, entre otros motivos, por disensiones entre los paí ses participantes. Galileo será un sistema global de localización por satélite, totalmente europeo, que ofrecerá un servicio de posicionamiento global, preciso y garantizado, bajo control civil. Será interoperable con los otros dos sistemas de navegaci ón por satélite, GPS y GLONASS. Galileo ofrecerá una precisión de posicionamiento en tiempo real de entorno a un metro, con una integridad sin igual. 2.7.4. El programa europeo para la Localización por Satélite 2.7.4.1- Fases del programa europeo El programa Europeo de Navegación por Satélite consta de dos fases fundamentales: el GNSS-1 y el GNSS-2. En abril de 2004, en el contexto del GNSS-1, entró en funcionamiento el sistema EGNOS, un sistema de apoyo al GPS para mejorar la precisi ón de las localizaciones. En otras regiones del mundo hay otros sistemas similares compatibles con EGNOS: WAAS de Estados Unidos, MSAS de Japón y el GAGAN de la India. El funcionamiento del sistema EGNOS se inicia con la captaci ón de las señales emitidas por los satélites GPS y GLONASS por las estaciones RIMS. Estas se ñales se enví an a las estaciones MCC, que procesan y complementan las señales y a continuación las enví an a las estaciones NLES. Finalmente, las NLES enví an la señal a los GEO (sat élites geoestacionarios), que transfieren la señal al usuario. Las ventajas de EGNOS son numerosas, en distintos aspectos: En el aspecto técnico, la señal tiene mayor precisión, continuidad, disponibilidad y sobretodo integridad, que es el parámetro que mide la confianza en la información proporcionada. 16 También aporta ventajas en el ámbito institucional, dado que EGNOS no está bajo control militar sino civil, con lo que no se condiciona la disponibilidad del servicio a factores como un conflicto bélico. En el aspecto legal, EGNOS proporciona una garantí a y un marco de responsabilidad claramente definido en caso de fallo de estos sistemas, inexistente hasta el momento. El 25 de abril de 2008 se lanzó con éxito el segundo satélite de la ESA, GIOVE-B (Galileo In-Orbit Validation Element), dándose un paso más hacia el despliegue del sistema europeo de sat élites para navegación global Galileo. Además de llevar a cabo una misión de demostración tecnológica, el GIOVE-B también sustituirá al GIOVE-A en la misión de asegurar las frecuencias de Galileo, dado que el primer satélite de demostración de Galileo, lanzado en diciembre de 2005, está llegando al final de su vida operativa. Después del GIOVE-B, el siguiente paso en el programa Galileo será el lanzamiento, antes de 2010, de cuatro satélites operativos, que validarán el segmento espacial básico de Galileo y el correspondiente segmento de tierra. Una vez culminada la fase de validación en órbita (IOV, InOrbit Validation), se lanzar án los satélites restantes y se desplegar án hasta alcanzar la capacidad operativa total (FOC, Full Operational Capability), formando una constelaci ón de 30 satélites
idénticos. En ese momento, el sistema EGNOS pasará a integrarse al sistema Galileo. Resumiendo, las fases establecidas para la implementaci ón del sistema son: • Definición (2000-2003) • Desarrollo y validación en órbita (2004-2008) • Despliegue (2008-2010) • Explotación comercial (a partir de 2010 - 2015) 2.7.4.2- El proyecto Galileo Galileo es una muestra de la integraci ón de los sectores de la geom ática con las tecnologí as que se incorporan de la mano de las telecomunicaciones, sensores especializados, movilidad... y que constituirán el eje vertebrador de las aplicaciones de la geotelem ática, que se amplí an en el siguiente apartado de este informe. El sistema Galileo estar á formado por una constelación de 30 satélites situados a 23.616 km. de altura. Su control no ser á militar, sino civil, y estar á orientado al desarrollo de aplicaciones comerciales relacionadas con todas las formas de transporte. El proyecto está dirigido y supervisado por la Galileo Joint Undertaking, creada a partir de una iniciativa conjunta entre la Comisión Europea y la ESA. El desarrollo va a cargo de la Galileo Industries, una joint venture entre las industrias aerospaciales más importantes de Europa. Se estimaba que el proyecto tendrí a un coste de entre 2.200 y 2.950 millones de euros durante el periodo 1999-2008, que podrí a variar según las aportaciones de otros gobiernos interesados en el sistema, siendo asumido en fases tempranas de su desarrollo por organismos gubernamentales europeos para después ser completado con 2/3 del total con capital privado. Las compa ñí as involucradas más importantes son: EADS, las españolas Hispasat y AENA, la brit ánica Inmarsat, la italiana Finmeccanica, las francesas Alcatel y Thales, y las alemanas Deutsche Telekom y German Aerospace Centre.. Sin embargo la puesta en funcionamiento del sistema se ha retrasado hasta 2010, por lo que el presupuesto total se estima en 3.400 millones de euros. En el año 2007 el ministro de Transporte de Alemania, Wolfgang Tiefenseese esperaba la creación de 150.000 puestos de trabajo relacionados con el sistema en la UE 17 La República Popular China (RPC) es, desde el 9 de octubre de 2004, el primer paí s no europeo en participar en el programa Galileo. Se acuerda una participación de 200 millones de euros del total estimado de 3.200 millones del proyecto pese a las reticencias de algunos miembros europeos por transferir tecnologí a a China. En julio de 2005 la UE firm ó contratos con varias compañí as chinas para desarrollar aplicaciones comerciales para Galileo. Además se han firmado acuerdos con Israel y con India (septiembre de 2005), y se proyecta ampliar a Brasil, Japón, Corea del Sur, Australia y Ucrania. Las empresas españolas que participan en el desarrollo del sistema de navegación Galileo son las siguientes: Alcatel Espacio, Consorcio GSS, EADS Astrium Crisa, DEIMOS Space, EADS CASA, GMV, Indra, Mier, Sener 1) Arquitectura del sistema Galileo La arquitectura de Galileo estará formada por cuatro componentes principales: global, regional, local y los receptores de usuario. La componente global consta de un conjunto de estaciones terrestres y la constelaci ón de 30 satélites con cobertura mundial. El diseño del sistema permite la introducci ón de componentes regionales para “personalizar” la integridad según las necesidades de los Estados correspondientes. Esta componente consta de
una red complementaria de estaciones terrestres. Finalmente, las componentes locales permitirán elevar el nivel de las prestaciones del sistema para satisfacer las necesidades de los usuarios m ás exigentes en una zona de servicio mucho más reducida. 2) Aplicaciones del sistema Galileo El sistema Galileo aportar á a todo el mundo y en cualquier lugar servicios de posicionamiento por satélite. Ofrecerá, además de servicios de interés p úblico, importantes ventajas para sus usuarios en el ámbito comercial y general. El sector que mayores beneficios conseguir á con Galileo es el de los transportes, pero también otros sectores notarán cambios importantes. Las aplicaciones en el transporte serán, por excelencia, las que más beneficios aportarán a sus usuarios. El sistema Galileo permitir á mejorar aspectos en todos los ámbitos de movilidad, a pesar de las diferencias entre las necesidades y caracterí sticas de cada categorí a. Estas ventajas serán las siguientes: En las carreteras. El transporte comercial, los servicios de emergencias y el transporte privado experimentar án mejoras considerables gracias al Galileo. Los conductores podr án determinar su posición y encontrar la ruta mejor, conociendo al instante donde se ha producido un accidente o en que puntos hay retenciones. Esta posibilidad ya se ofrece en la actualidad por el sistema GPS aunque, a diferencia de Galileo, la cobertura en determinados puntos es poco precisa o inexistente, como es el caso de calles pequeñas o túneles. Galileo contribuirá sin duda a la reducción de los accidentes en carretera. Los sistemas de navegación incorporarán mapas digitalizados con información añadida que el conductor irá recibiendo durante el trayecto como, por ejemplo, el aviso de proximidad de una curva peligrosa o la presencia de hielo en la calzada. Además, en caso de accidente, transmitirá de inmediato la información esencial al punto de rescate más cercano. Galileo no tan solo aportar á mejoras directas para el usuario, sino que también permitirá optimizar la gestión del tráfico por las autoridades públicas, utilizando de la forma más eficiente elementos como semáforos o carriles reversibles. Seg ún varios estudios, Galileo permitirá disminuir los tiempos de desplazamiento entre un 10 y un 20%. En el aire. 18 En los últimos años el fuerte crecimiento del tr áfico aéreo podrí a llegar a generar dificultades importantes en su gestión. Galileo resolverá este problema, garantizando un mejor control del tráfico aéreo y una mayor seguridad y fiabilidad. Este sistema ofrecerá información precisa de la situación de los aviones en cuatro dimensiones (altitud, latitud, altura y tiempo). El pilotaje de los aviones ser á más sencillo y automatizado, tanto en las fases de vuelo como en las de aproximación y aterrizaje, posibilitando incluso el aterrizaje con visibilidad muy baja en todos los aeropuertos europeos. Por este motivo, el control por satélite se apreciará sobretodo en aquellos aeropuertos que actualmente no dispongan de instalaciones avanzadas, como sistemas de ayuda al aterrizaje en situaciones de baja visibilidad. En el mar La navegación por satélite beneficiará a todas las aplicaciones marí timas, desde las embarcaciones de recreo hasta los grandes buques comerciales. En la actualidad, el control de posición y ruta se realiza mediante el AIS (Sistema de Identificación Automático) que recibe las señales del GPS. Los satélites del Galileo, además de ser una alternativa al GPS, también aportarán una señal m ás fiable y mejorarán la detección de embarcaciones. Junto con la
ayuda local, también se facilitarán y automatizarán notablemente las maniobras de aproximación y atraque en los puertos, independientemente de cual sea la visibilidad. Sin embargo, es destacable el hecho que el 80% de los accidentes se produzcan por errores humanos, y no por falta de información correcta. A pesar de ello, Galileo mejorará la detección de accidentes y proporcionará datos más precisos y fiables para la realizaci ón de rescates. Otras ventajas que aportará Galileo a la navegación serán la reducción del riesgo que supone navegar por regiones como el océano ártico o zonas con presencia de icebergs o, para el sector pesquero, la localización exacta de bancos de peces. En los raí les. La tendencia general en los ferrocarriles europeos apunta hacia la estandarización de los subsistemas principales implicados, con el objetivo de alcanzar una interoperabilidad eficaz. En particular, el ERMTS (Sistema de Gesti ón de Tránsito Ferroviario Europeo) se prevé que homogeneice el control, la señalización y la gestión de todos los trenes de Europa. El sistema Galileo podrá contribuir en dos apartados del ERMTS: ETCS, según el cual se controlan y protegen los convoyes. ETML, con el que se gestiona y regula el tr áfico. En la actualidad, no todas las lí neas ferroviarias disponen de sistemas de control, a pesar de que reducen considerablemente el riesgo de errores. No obstante, tanto la adquisici ón de estos equipos como su mantenimiento resultan muy costosos, lo que hace inviable su instalación en muchos casos. El control por sat élite no solo reducirá este coste sino que también aportará información más precisa, lo que permitir á reducir la distancia entre convoyes y aumentar así la frecuencia de paso. En cuanto al transporte de pasajeros, el servicio tambi én mejorará de forma sustancial. Entre las ventajas vinculadas a estos usuarios se encuentran la mayor frecuencia de paso, la información inmediata de un retraso o la reducción en la espera en caso de incidentes. El sector agrí cola utiliza cada vez más productos quí micos con el objetivo de evitar la presencia de plagas e infecciones en las cosechas e incrementar así la productividad. En este sentido, no existen mecanismos que faciliten la distinción entre las zonas que no precisan pesticidas y, en el caso que lo precisen, en qué grado. El sistema Galileo facilitar á esta diferenciación e indicará al vehí culo que distribuye los pesticidas cuales son las zonas que requieren herbicidas, insecticidas y fertilizantes, y en qué cantidad, de una forma totalmente automatizada. Así , se mejorará la calidad del producto, además de reducir costes y el impacto al medio ambiente. 19 También mejorará el c álculo de la superficie que está cultivada, información necesaria para la percepción de subvenciones o subsidios. En la actualidad, este cálculo se hace a partir de sistemas rudimentarios y con costes importantes. Con Galileo, estos cálculos se podrán realizar de una forma f ácil, precisa y económica. El medio ambiente también jugará un papel importante en el sistema Galileo, aportando ventajas tan diversas como la detección de polución, el estudio de las mareas y los niveles del mar, el análisis de la climatolog í a y el tiempo e incluso la predicci ón de terremotos. El sistema Galileo ofrecer á de forma precisa parámetros atmosf éricos como la densidad, la presión, la humedad o el viento, permitiendo mejorar las predicciones meteorol ógicas. Otra posibilidad que ofrecerá el sistema será el control del comportamiento biológico o animal. En el caso de los animales, implantando unos receptores diminutos se podr á controlar el movimiento y la migración de determinadas especies. La ecologí a marina también se verá beneficiada por el sistema Galileo. El estudio de la fauna
marina permitirá restringir la pesca en zonas donde existan especies protegidas o pescado demasiado joven. A su vez, Galileo ofrecerá la posibilidad de proporcionar información continua del estado de los casquetes polares o del movimiento de los icebergs. Tambi én será mucho más f ácil la detección de agresiones al medio acuático, como el vertido de óleos o productos nocivos, casos en los que se identificará f ácilmente el responsable. Las actividades de ocio experimentarán un importante desarrollo de aplicaciones, todaví a hoy inimaginables, sobretodo en lo que se refiere a localización y comunicación móvil. También mejorará la calidad del turismo, proporcionando información de interés de cada región o ciudad por la que pase el viajero. Además, para aquellos que necesiten realizar transbordos durante un viaje, podrán saber si llegarán a tiempo para el cambio, o si deberán acelerar un poco más. Galileo será un sistema interoperable y f ácilmente integrable con los sistemas que actualmente existen y los que irán surgiendo en un futuro (GMS, UTMS,...). La referencia horaria será otro de los ámbitos que agradecerá la existencia de Galileo. Las ventajas en este campo no solo se limitan a la alta precisi ón con la que se podrá conocer la hora. El tiempo que proporcionará el sistema Galileo estará sincronizado al UTC (Tiempo Coordinado Universal) utilizado ampliamente en la actualidad. En el ámbito de las telecomunicaciones, las redes wireless utilizar án esta referencia temporal para gestionar la red y para sincronizar muchas referencias de frecuencia. Actualmente, existen ciertas aplicaciones en las que es obligatorio certificar la hora, por lo que se verán beneficiadas por Galileo. Unos ejemplos de estas aplicaciones son la banca o comercio electrónico, la Bolsa o los sistemas de control de sem áforos. 20 3. Geotelemática 3.1 Introducción Ya se ha introducido el término Geotelemática como la interacción de las telecomunicaciones en el ámbito de la Geomática. Es un término muy amplio en cuanto a concepto y en cuanto a aplicaciones. Al citar telecomunicaciones nos referimos a disciplinas importantes como la Telem ática, Internet, comunicaciones por ví a RDS/DAB y Telefoní a Móvil, básicamente. Así , al hablar de Geotelemática claramente se alude a sectores de aplicaci ón como la Navegación, las Tecnologí as de la Información y de la Comunicación y Sistemas Inteligentes de Transporte. De manera aún m ás novedosa, la Geotelemática también se refiere a la integración avanzada de tecnologí as, dando lugar a aplicaciones industriales, medioambientales y telemáticas. Otras disciplinas como la cartograf í a y los S.I.G. se ven altamente reforzadas al interactuar con sistemas GPS e Infomovilidad, para dar paso a los nuevos navegadores. Estos navegadores tienen cabida, ya hoy en dí a, tanto en sistemas de navegación aérea, como marí tima y terrestre. La navegación marí tima no necesita de grandes precisiones en alta mar, pero s í necesita de cierta exactitud al acercarse a tierra, para lo cual existen diferentes sistemas basados en los sistemas GPS diferencial (DGPS). La navegación aérea ya utiliza diferentes sistemas de navegación, entre los cuales se encuentra la navegación por satélite, que según las previsiones se verá reforzada por la aparición del sistema Galileo. Y en la navegaci ón terrestre está creciendo a gran velocidad el uso de navegadores, desde el transporte por ferrocarril, el transporte y movilidad en autom óvil, hasta los sistemas personales de navegación, como los nuevos sistemas integrables a PDA (Personal Digital Assistant) y los sistemas emergentes en Telefon í a Móvil. El tema de navegación ya ha sido tratado en el apartados anteriores, pero hay otro sector muy importante dentro de la Geotelemática que aún no ha sido explicado y deberí a ser tratado con
detenimiento, dada su importancia actual, sobretodo en paí ses como EUA, más avanzados en nuevas tecnologí as: Los Sistemas Inteligentes de Transporte o ITS (Intelligent Transport Systems). 3.2 ITS – Sistemas Inteligentes de Transportes Dentro de los Sistemas Inteligentes de Transporte podemos diferenciar cinco nichos importantes del mercado total ITS: Sistemas de Administración de Tráfico (Traffic Management Systems). Sistemas Inform áticos utilizados por las autoridades de carreteras para vigilar, predecir y redireccionar tr áfico urbano en caso necesario. Sistemas de Información de Tráfico (Traffic Information Reporting). Red de comunicaciones que avisan a los conductores de congestiones de tráfico y retenciones. Sistemas de Navegación en Automóvil (in-car Navigation Systems). Dispositivos que controlan y muestran la posición de un vehí culo, y guí an a los conductores por rutas determinadas. Dispositivos y sensores de posición y peaje (Position Reporting and Toll collection Devices). Sensores que identifican un vehí culo, ya sea para sistemas antirrobo, o para pagos automáticos en peajes. Dispositivos de Seguridad en Automóvil (Automotive Safety Devices). Sensores que vigilan el cumplimiento de normas de conductores y vehí culos, la previsión de colisiones y, en un futuro próximo, para ayuda en sistemas de pilotaje automático. Cuando las posibilidades comerciales de estas diferentes tecnologí as alcancen importantes contratos con autoridades de carreteras y, por otro lado, lleguen a tiendas y establecimientos a precios bajos o asequibles para el usuario, estas tecnolog í as estarán estrechamente relacionadas con nuestra sociedad y con el transporte diario. 21 3.2.1. Sistemas de Administración de Tráfico (Traffic Management Systems) Aunque el potencial comercial, en general, de estos sistemas de administraci ón de tráfico es muy limitado, es importante comprender como el control y obtención de información de este tipo encaja en aspectos polí ticos, de administración, con un alto potencial de cara a sectores con gran poder comercial. Los sistemas de administración de tráfico constituyeron en su dí a la principal aplicación en telemática de transporte. Gobiernos de paí ses con grandes sistemas urbanos de carreteras ya se dieron cuenta de que la solución para resolver problemas de congesti ón de tráfico no es necesariamente la construcción de nuevas ví as. A veces la solución es simplemente mejorar los sistemas que administran el tráfico, implantar sistemas de control de velocidad en v í as urbanas, optimizar la respuesta a accidentes y retenciones, etc. 3.2.2 Sistemas de Información de Tráfico (Traffic Information Reporting) Esta terminologí a se utiliza para denominar los sistemas que en el autom óvil proporcionan al conductor información relativa a la problemática de tráfico y congestiones. El principal medio para enviar esta información es la emisi ón por radio, para lo cual se necesitan canales especiales para la transmisión. El principal sistema para comunicar e informar del tr áfico en Europa es el RDS-TMC (Radio Data System – Traffic Message Channel), que enviado por radio pueden recibirlo todos los usuarios por medio de una auto-radio convencional preparada para tal sistema. El sistema más avanzado de información de tráfico es el que poseen en Japón, el VICS (Vehicle Information and Communication System). Este sistema es capaz de informar incluso sobre posibles rutas alternativas, tanto por sistema audible como visible. 3.2.3. Sistemas de Navegación en Automóvil (in-car Navigation Systems)
Éstos son sistemas software que determinan la ruta a tomar y la posici ón del vehí culo en un sistema con cartograf ía digital. El software tratado habitualmente corre sobre PC con un CD-ROM que contiene la información cartográfica y un enlace con dispositivos externos. Utiliza los datos que provienen del dispositivo que calcula la posición del vehí culo (GPS). Algunos sistemas también utilizan información de tráfico transmitida por radio para advertir al conductor de problemas potenciales de tráfico, pudiendo entonces mostrar rutas alternativas. Los m ás modernos utilizan también, de manera complementaria, sistemas audibles, reconocimiento de voz. Ya se ha hablado anteriormente de este sector de mercado, los navegadores, a ún no muy utilizados en Europa, pero con un futuro cercano muy positivo, teniendo en cuenta la tendencia mundial y los próximos acontecimientos tecnológicos (Galileo,...). 3.2.4. Dispositivos y sensores de posici ón y peaje (Position Reporting and Toll collection Devices) Estos sistemas necesitan de sensores en los veh í culos y monitores y cámaras que visualizan y detectan las caracterí sticas de vehí culos. Requieren la transmisión de información desde un vehí culo a una estación base. Los sistemas de información de posición utilizan diferentes sistemas de comunicación, como los teléfonos móviles y los enlaces v í a satélite, y los sistemas de control en carretera necesitan de sensores electrónicos en las propias v í as y diferentes medios para la comunicación, en este caso no a trav és del propio vehí culo, sino de los mecanismos instalados con los sensores. Los sistemas de información de posición tienen usos muy variados, desde el control de flotas, o la asistencia en carretera, hasta los sistemas antirrobo o de recuperaci ón de vehí culos desaparecidos. Los sistemas de pago e identificaci ón automática de vehí culos en carretera pueden analizar la información de un vehí culo que circula a una velocidad normal, sin necesidad de parar y, por tanto, agilizando altamente el tráfico. 22 3.2.5. Dispositivos de Seguridad en Automóvil (Automotive Safety Devices) Ya existen diversos aparatos o dispositivos destinados a potenciar la seguridad de los automóviles y conductores. Desde los airbags, a los sistemas de control de distancia de seguridad en veh í culos, tanto frontal y trasero como lateral, hasta los pr óximos sistemas de información post-accidentes, comparables a las “cajas negras” utilizadas en aviación civil. Los más investigados actualmente son los sistemas capaces de determinar situaciones de peligro y, es necesario, actuar, como situaciones de desví os de ruta, o situaciones de velocidad excesiva, o acercamientos excesivos a obstáculos o vehí culos, etc. Esto permitirá automatizar al máximo la conducción, llegando a sistemas parecidos (con las evidentes diferencias y limitaciones) al pilotaje automático de los aviones. 3.3 El mercado de la tecnologí a de la información en Cataluña Según datos aportados por la empresa Aurensis, un estudio de mercado realizado por Cluster Development el 2007 sitúa el valor de mercado de la industria de la tecnolog í a de la información geográfica en Cataluña en 200 millones de euros, aglutina a 84 empresas y emplea alrededor de 1000 trabajadores directos. A parte de estos datos num éricos, las caracterí sticas de dicha industria como es la utilizaci ón de tecnologí a punta, la contratación de profesionales altamente cualificados y la combinaci ón de diversos sectores como el aeronáutico, multimedia y telemática, le otorgan una posición estratégica clave para el territorio. Dividimos la industria de las Tecnologí as de la Información Geográfica en tres grandes bloques: • Los Sistemas de información geográficos, que a la vez se subdividen en Provisión de
Tecnologí a de Captura (incluye las disciplinas de Observación de la Tierra), Provisión de Tecnologí a Base (los fabricantes de software genéricos) y la Comercialización de Sistemas Inform áticos. En este segmento se concentran 43 empresas y genera un volumen de mercado de 110 millones de euros. • El sector de Marketing Mobile, que se sirve de los servicios de localización para enviar información personalizada. El sector lo componen 10 empresas y el volumen de negocio es de 42 millones de euros. • Y la Movilización de Procesos Empresariales, que junto al Location Based Services aglutina a 31 empresas y representa un valor de mercado es de 109 millones de euros. 23 4. Dimensión económico-social de la Geomática Como se ha estudiado, la geomática está compuesta de toda una serie de disciplinas o sectores, con lo cual, el volumen de mercado puede ser analizado desde el punto de vista de los diferentes sectores. En este apartado se da una visión lo más amplia posible (a nivel europeo o mundial) de las disciplinas de observación de la Tierra y del amplio grupo de los sistemas de navegaci ón por satélite. 4.1 Observación de la Tierra En la disciplina Observación de la Tierra la recogida de datos puede ser ví a satélite o v í a aérea, con diferencias significativas según se aplique un sistema u otro. La primera divergencia se encuentra en la inmediatez en la recogida de datos. La observaci ón de la Tierra aerotransportada presenta una ventaja frente a la observaci ón por satélite dada su inmediatez para actuar a escala local y responder a necesidades locales. En cambio, la repetitividad en la observación por satélite sobre una determinada zona o región acostumbra a ser de 4-5 dí as, aunque actualmente se está intentando reducir dicha repetitividad a 1 dí a, en arquitectura de constelación de satélites. De esta forma, la elección/aplicación de un sistema u otro de observación terrestre dependerá del uso o aplicación que quiera darse a las im ágenes. Así , en el caso de estudios medioambientales, mar í timos, de análisis de la capa de ozono... que necesitan una visión sinóptica y continua en el tiempo, se requiere la observaci ón por satélite. La aerotransportada en cambio, debido a la obtención de observaciones locales e inmediatas, se demanda en agencias de seguridad o protección, entre otras. Otra diferencia de los dos sistemas de observaci ón se encuentra en los operadores. En el caso de la observación aerotransportada el operador es una entidad privada o pública local, mientras que en la satélite es, en general, un operador supranacional, por lo que sus aportaciones pueden no responder a una necesidad local. Las nuevas tecnologí as y su relaci ón coste beneficio, están de todos modos favoreciendo cada vez más la existencia de operadores privados, también en el ámbito satélite de la Observación de la Tierra Es importante señalar que las ventajas de la observación aerotransportada, la inmediatez y la repetitividad, se están reduciendo frente a la observación por satélite debido a las prestaciones que actualmente aportan los pequeños satélites, gracias al gran desarrollo tecnológico de la última década. De esta forma, la tecnologí a punta aplicada en móviles, ordenadores, PDA... tiene un efecto arrastre en el desarrollo de peque ños satélites gestionados por entidades p úblicas o privadas locales o regionales, que empiezan a adecuar el uso de estos sat élites a sus necesidades. Económicamente, los avances tecnológicos auguran buenas perspectivas en la difusión de la Observación por Satélite, pues supera los costes económicos de la observación aerotransportada por amortización de infraestructuras, coste del avión, mantenimiento y problemática administrativa en la navegación aérea.
Un apunte más a tener en cuenta en el desarrollo del mercado de la Observación de la Tierra se refiere a la necesaria integración de datos observacionales y no observacionales en la gran mayorí a de aplicaciones para ser útiles a sus usuarios y clientes. En este sentido queda un largo camino por recorrer para alcanzar la armonización de formatos entre estas dos naturalezas de datos y conseguir la madurez del mercado. Según información aportada por PCOT (Programa Català d’Observació de la Terra) el mercado de la Observación de la Tierra por satélite todaví a está lejos de considerarse un sector maduro, pues continua dominado por agentes tecnológicos (proveedores) más que por el sector de la demanda. Un claro ejemplo se encuentra en el segmento de usuarios civiles, que no ha conseguido superar la barrera operacional desarrollada a lo largo de los años entre los datos (en tipolog í a y tiempo) aportados por los proveedores y la información requerida para los usos que dichos usuarios requieren. En el caso de Cataluña, la falta de infraestructuras y actores, responsables de la operaci ón y provisión de plataformas satélite y sus datos, ha acentuado esta problem ática. 24 En un informe de PCOT sobre beneficios directos e indirectos en el sector de la Observaci ón de la Tierra Satélite, se analizan las caracter í sticas que presentan los estudios de mercado en el ámbito de la observación de la Tierra, así como su prospectiva: • La mayorí a de los estudios y an álisis no son exclusivos en observaci ón de la Tierra, sino que se enmarcan dentro de actividad aerospacial • La segmentación posterior en áreas de utilidad acostumbra a ser muy homog énea: navegación, comunicaciones y observación de la Tierra • Aún así resulta muy dif í cil, que quede explí cito si en estos valores se ha incorporado o no en observación de la Tierra la Meteorolog í a, que quedarí a fuera del tipo de misión y datos en estudio y que puede representar alrededor del 40% de la facturaci ón en observación de la Tierra • Existe una fuerte discrepancia en la valoración de los porcentajes de crecimiento anual del sector de l’observación de la Tierra. Con todo los estudios m ás consolidados presentan un escenario de crecimientos alrededor del 15% en el periodo 1996 – 2006 (normalmente centrados en beneficios directos en toda la cadena de valor de la OT), otros estudios se sitúan alrededor del 7% (normalmente estos últimos centrados en los beneficios directos en venta de datos, productos y servicios) • Todos los estudios marcan un importante porcentaje del sector militar dentro el mercado institucional (del 20% en España, 32% Alemania, 63% Francia o del 210% en Inglaterra, según datos de actividad aerospacial mercado institucional de 2006) • El mercado de la observación de la Tierra es fundamentalmente un mercado institucional Fuente: PCOT extraí do de The European Space Industry-ADS-Figures 2007 Según referencias consultadas por PCOT la proyección de mercado civil español accesible en el periodo 2006-2012 en observación de la Tierra con un sensor óptico en pequeño satélite, para España: Mercado observación 2006 2007 2008 2009 2010 2012 2011 de la Tierra en óptico (M €)
2,4 2,2 5,0
Imágenes
2,8
3,4 4,0
6,0
4,7
5,6
7,1
Productos de 4,8
8,3
9,8
11,6
9,9
12,0
14,4
valor añadido 5,5
6,7
8,2
Servicios de 5,2 valor añadido 13,0 Total
12,3
15,5
18,6 22,2
26,5 31,6 25 Estos datos deben considerarse en el sentido del que puede generar como un todo la observaci ón de la Tierra con sistemas ópticos en España. Siguiendo con las referencias que han sido consultadas, el mercado una vez el satélite fuera operacional por un sistema óptico desde el espacio se podrí a parametrizar como: Año Año Año Año Año Mercado civil operativo operativo operativo operativo operativo Total Satélite óptico 1 2 3 4 5 Total España 0,3 4,6 7,2 10,3 13,1 35,5 En Cataluña, extrapolando en términos de porcentaje del PIB español y atendiendo al estudio de mercado elaborado por el satélite español de observación de la Tierra, la cifra de beneficios directos en datos, productos y servicios generados a lo largo de 5 a ños de vida útil en explotación de un satélite óptico seria de 7.1 M € y llegarí a a los 11.14 M € con 2 años m ás de vida. Finalmente, y más allá de los potenciales beneficios directos existen unos beneficios indirectos muy importantes para Cataluña, como paí s de la Mediterránea, sometido a una importante acción medioambiental y humana, así como de modelo productivo de su economí a, en la apuesta hacia sistemas, plataformas, servicios y explotación en toda la cadena de valor de la Observación de la Tierra y que PCOT resume en los siguientes puntos, algunos contenidos econ ómicos suplementarios sobre los beneficios y regresos al aplicar inversiones en actividad aerospacial: Los beneficios indirectos (mejor predicción, evaluación o seguimiento de recursos, interacciones etc) pueden suponer retornos alrededor de los 3.5M € /año (extrapolando estudios europeos en este sentido al porcentaje PIB de Cataluña) El sector aerospacial genera y capta mano de obra especializada, con valores alrededor del 60%, mientras que en términos generales representa el 25% El sector aerospacial tiene un ratio de retorno-inversi ón, 4 veces superior a la media de otros sectores económicos La inversión en R+D+I acaba generando R+D+I con ratios 6 veces superiores a la media económica de los sectores productivos como un total El retorno neto a lo largo de la vida útil de la mano de obra especializada en el sector aerospacial, puede suponer un retorno neto al Estado, a lo largo de la vida laboral de 170.000 € por persona . 4.2 Sistemas de Posicionamiento por Satélite Respecto a los sistemas de navegación por satélite, y según datos obtenidos del libro GNSS
Markets and Applications, editado en 2007 por Artech House, m ás de 200 millones de personas en el mundo usan GPS, aunque muchas de ellas lo ignoren pues el receptor se oculta en su teléfono móvil; la tecnologí a GPS se utiliza en aviación, coches, ordenadores portátiles, relojes, teléfonos... La Secretaria de Comercio de EEUU estima que la venta de tecnolog í a GPS sobrepasa los 20.000 millones de dólares anuales. El 95% de las unidades vendidas de GPS son para uso civil. Como ha ocurrido con Internet y los teléfonos móviles, se pronostica un mercado global de los servicios e información de posicionamiento de 400 mil millones de dólares en productos y servicios y 2.500 millones de usuarios en 2020. Según una encuesta a fabricantes de GPS, el área de mayor crecimiento a corto plazo es la de vehí culos y receptores de teléfono móvil, seguida por equipos de rastreo. A largo plazo una encuesta ABI destacaba que vehí culos y rastreo tendrán probablemente el mayor incremento, mientras que en receptores de aviación y marina se presume menor crecimiento. 26 En cuanto a estudios realizados sobre previsiones de los sistemas de navegaci ón por satélite, la mayorí a de ellos son estudios muy especializados en segmentos particulares. Mediante su agregación en la siguiente tabla pretendemos dar una visión del mercado global de los sistemas de navegación por satélite. Predicciones Mundiales de Sistemas de Navegación por Satélite (mil millones de d ólares) Segmento Previsi ón Región de 2006 2008 2010 2018 2020 mercado ABI Mundo Todos 22 Organizaciones Mundo Todos 312 331 europeas EEUU DOS Mundo Todos 20 GJU Mundo Todos 103 359 F&S Mundo Chipsets 0.6 F&S Mundo Auto/ Port 2.7 Canalys Mundo Todos 22 Canalys América del Todos 9.5 norte RNCOS Mundo Todos 30 757 Advanced Europa Todos 154 Xinhua China Todos 1.2 30 Kolodziej India Todos 0.02 0.45 Todos Estimaciones del Mundo Todos 20 25 31 312 338 autor CAGR 22,40% Fuente: GNSS Markets and Applications. Len Jacobson Básicamente, el mercado ha tenido y todaví a experimenta un í ndice de crecimiento constante
compuesto anual entre el 20 y 22%, y se prevé que, cuando Galileo sea operativo a partir del 2010, la tasa de crecimiento si sit úe entre el 25-28% durante unos 8-10 años m ás. A partir de esa data, cualquier predicción tendrí a un factor de confianza muy bajo y un elevado potencial de divergencia asociado. Como ha ocurrido en el pasado, distintos segmentos de mercado experimentarán distintas tasas de crecimiento; lo ejemplifica el explosivo aumento en el número de teléfonos móvil en el mundo versus el pequeño pero estable aumento en el número de aviones y barcos. • El informe realizado por Frost & Sullivan, “Strategic Análisis of GPS Chipset Market”, estimó que el mercado mundial alcanzarí a los 589,1 millones de euros en 2008 debido a las ganancias en miniaturización y “power dissipation”. Los analistas tambi én preveí an que los servicios de posicionamiento superar í an los 600 millones en 2008. • Un informe de Canalys predecí a ventas de 4,9 millones de navegadores personales en Europa en 2007. Otro informe concluí a que el mercado mundial de GPS alcanzarí a 22.000 millones de dólares en 2008. En sus predicciones sobre el mercado norteamericano, se estima una facturación cercana a los 9.500 millones de dólares en 2010. • Un instituto de investigación de mercados de Taiwan indicó que en el mundo se venderí an más de 100 millones de GPS móviles en 2005, mientras que MasterLink Securities predecí a un aumento del 30% en las ventas de navegadores para automóvil de 2005 a 2006, que llegarí a a ser del 50% en Europa. • La compañí a india RNCOS estimó unas ventas globales de GPS de 30.000 millones de dólares en 2008. Esta previsión supera la realizada un año antes y que suponí a unas ventas de 21.500 millones. Otra proyección de la misma empresa RNCOS anunciaba una facturación global mundial de 757.000 millones de dólares en el mercado de productos y 27 servicios de sistemas de navegación por satélite, la previsión más elevada que el autor del libro, Len Jacobson, contrastó. • Frost&Sullivan prevén para 2010 unas ventas de 8,3 millones de unidades de GPS y unos ingresos de 2.700 millones. • Según la previsión de Agencia Italia, el mercado europeo de GPS en 2020 alcanzará los 154.000 millones de euros. Esta misma fuente supone que 650 millones de automóviles dispondrán de navegación por satélite. • En 2005, CJU pronosticó que el negocio mundial de navegación por satélite en su globalidad crecerí a de los 30.000 millones de euros (39.000 millones de dólares) en 2004 a 276.000 millones de Euros (359.000 millones de dólares) en 2020. En esta estimación la venta de productos pasaba de 23.000 a 178.000 millones de euros, y la comercialización de servicios de 7.000 a 98.000 millones de euros. • Helios-Tech realizó una encuesta a 200 asistentes al 2006 European Navigation Conference en Reino Unido, para conocer su opinión sobre cómo serí a el mercado de productos y servicios de los sistemas de navegaci ón por satélite en 2015. La mayorí a de los entrevistados pronosticaron que el mercado se concentrar í a en un 46% en Asia, 28% en Europa y 24% en Norte América (no obstante y debido a la distribución estadí stica de la muestra, con un porcentaje muy elevado de europeos, la validez cientí fica de dicha encuesta es cuestionable). • Como se observaba en la tabla, las predicciones llegan de otras partes del mundo donde actualmente o en breve serán operadores o partner de operadores de sistemas de navegación por satélite, y por supuesto, usuarios de dicha tecnolog í a. Corea del Sur, Israel,
China y Ucrania esperan beneficiarse de los 3.000 millones de receptores previstos de Galileo, generando ingresos de 275.000 millones de Euros al año y creando más de 150.000 puestos de trabajo únicamente en Europa. • Expertos chinos esperan conseguir el 9% de los ingresos de los sistemas de aplicaciones de Galileo en 2020, que equivale a 30.000 millones de dólares. Esta cifra es treinta veces superior al pronóstico de las ventas de sistemas de navegación por satélite del año 2005, realizada en 2003 por el Ministerio de Comunicación de la China. Así mismo esperan una tasa de crecimiento del 20% a partir del 2006. • La evolución de los sistemas de navegación por satélite en China repercute en la producción de GPS en Taiwán; Taiwán lidera la producción y desarrollo de productos GPS para el mercado de China. El IEK estimaba que el volumen de la producci ón en Taiwán en 2006 era prácticamente el 9% de la producción mundial. • El mercado en India también presenta un gran potencial, pasando del modesto nivel de 22 millones de dólares en 2006 a los posibles 450 millones en 2010. En este mercado las aplicaciones se han centrado hasta el momento en el rastreo de carga y camiones, pero se va generalizando el uso de navegadores portátiles y de automóviles, en parte porque el Gobierno indio ha presupuestado 250 millones de dólares para actividades GPS como GAGAN. • El mercado japonés en 2006 se fij ó en 5,7 millones de teléfonos con GPS integrado y 2 millones de navegadores de automóvil. 28 Este documento ha sido elaborado por el Departamento de Investigación y Estrategia de Mercado de Fira de Barcelona con motivo de la celebración del Salón Globalgeo y se prohí be su reproducción total o parcial por cualquier procedimiento, sin la autorizaci ón previa del salón Globalgeo o del Departamento de Investigación y Estrategia de Mercado de Fira de Barcelona. Salvo indicación contraria, Fira de Barcelona sólo autoriza la difusión del documento con fines divulgativos y no comerciales, siempre y cuando se cite de forma expresa la propiedad intelectual de Fira de Barcelona. 29
