1 MONOGRAFIA UNIVERSIDAD AGRARIA DE LA HABANA Facultad de Agronomía
Sistema de Información Geográfica: Herramienta para el Desarrollo Local Sostenible
Dr. C. Luis Peña Ojeda
Centro de Estudio de Desarrollo Agrario y Rural La Habana. Cuba
Monografía. Sistema de Información Geográfica: Herramienta para el Desarrollo Local Sostenible.. Dr.C. Luis Peña
Tabla de Contenido Introducción....................................................................................................... 2 Contexto histórico........................................................... .................................. 2 Algunas definiciones clásicas................................................................. ........... 3 Definición clásica..................................................... clásica............................................................................................... .......................................... 4 Algunos conceptos asociados.................................................... ........................ 5 Componentes de un Sistema de Información Geográfica............................. 6
El computador (ordenador).............................................................................. Componentes Físicos....................................................................................... Software........................................................................................................... Información geográfica.................................................................................... Descripción del espacio.................................................................................... Componentes de la información....................................................................... Características de la información geográfica...................................................
6 7 7 8 8 8 9
Datos geográficos.............................................. geográficos............................................................................................... ................................................. 10 Modelos vectoriales........................................................... ................................ 10 Modelos raster......................................................... raster.................................................................................................. .........................................
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Topología............................................................................................................ 16 Proyecciones cartográficas...................................................... ......................... 16 Descripción de las propiedades espaciales de la Información Geográfica... 17 Necesidad del empleo de los Sistema Sistema de Información Geográfica................ 18 Claves para un Sistema de Información Geográfica exitoso......................... 19 Razones para que un Sistema de Información Geográfica no sea exitoso... 21 Esfera de aplicación de los Sistema Sistema de Información Geográfica.................. 22 Ejemplos de aplicación en el desarrollo local................................................. 27 Conclusiones ………………………… …………………………………………………… ………………………………………. ……………. 35 Referencias bibliográficas..................................................... ........................... 36
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Tabla de Contenido Introducción....................................................................................................... 2 Contexto histórico........................................................... .................................. 2 Algunas definiciones clásicas................................................................. ........... 3 Definición clásica..................................................... clásica............................................................................................... .......................................... 4 Algunos conceptos asociados.................................................... ........................ 5 Componentes de un Sistema de Información Geográfica............................. 6
El computador (ordenador).............................................................................. Componentes Físicos....................................................................................... Software........................................................................................................... Información geográfica.................................................................................... Descripción del espacio.................................................................................... Componentes de la información....................................................................... Características de la información geográfica...................................................
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Datos geográficos.............................................. geográficos............................................................................................... ................................................. 10 Modelos vectoriales........................................................... ................................ 10 Modelos raster......................................................... raster.................................................................................................. .........................................
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Topología............................................................................................................ 16 Proyecciones cartográficas...................................................... ......................... 16 Descripción de las propiedades espaciales de la Información Geográfica... 17 Necesidad del empleo de los Sistema Sistema de Información Geográfica................ 18 Claves para un Sistema de Información Geográfica exitoso......................... 19 Razones para que un Sistema de Información Geográfica no sea exitoso... 21 Esfera de aplicación de los Sistema Sistema de Información Geográfica.................. 22 Ejemplos de aplicación en el desarrollo local................................................. 27 Conclusiones ………………………… …………………………………………………… ………………………………………. ……………. 35 Referencias bibliográficas..................................................... ........................... 36
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Introducción
En la actualidad la mayoría de los profesionales de las geociencias están usando computadores para la manipulación de la información espacial. En este contexto uno de los productos mas significativos son los Sistemas de Información Geográfica o simplemente SIG ( GIS, GIS, Geographic Information System).
El impacto de los SIG se ha manifestado en todos los
campos que usan Información Geográfica (IG): administración de recursos, planificación del territorio, transporte, marketing, entre otras, por lo que constituyen una herramienta necesaria en el desarrollo local. El último propósito de los SIG es proveer soporte en la toma de decisiones basado en información espacializada, para dar solución a problemas complejos. Por ejemplo se puede utilizar el SIG para investigar la asociación espacial entre la distribución de una determinada formación forestal y los tipos de suelo, o entre el pH del agua y la vegetación local, y por supuesto para el mantenimiento y uso datos espaciales y administración de bases de datos de roles (catastro de predios), como también para la producción de cartografía. La aplicación de un SIG permite una o más de las siguientes actividades: organización, visualización, consulta, combinación, análisis y predicción. Un Sistema de Información Geográfica, no tiene sentido si no cumple un objetivo, si no es parte de una organización. Muchos valedores de los Sistemas de Información Geográfica ven esta tecnología de la información como un medio para incrementar la eficiencia en la gestión de datos. Los vendedores utilizan la espectacularidad de los mapas digitales mezclados con imágenes de satélite, de edificios o de espacios naturales, visiones tridimensionales, auto animación e incluso, incorporación de sonido, para convencer a sus clientes. Contexto histórico
Los SIG tienen su origen en el llamado Sistema de Información Canadiense (Canadian Information System, CGIS), en la década de los años 1960, fue usado para el inventario y planeamiento de la ocupación oc upación del suelo en e n grandes zonas. zon as. Posteriormente, otros sistemas creados al amparo de la Universidad de Harvard, como por ejemplo el SYMAP (Laboratorios para el Análisis de la Información Gráfica y Espacial), GRID e IMGRID (Departamento de Suelo y Arquitectura), estos últimos basados en la representación raster, permitieron el avance de la Centro de Estudio de Desarrollo Agrario y Rural
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tecnología SIG (BOSQUE SENDRA, 1997). Durante los ’80, los avances en la tecnología ligada a la computación, particularmente en la velocidad y capacidad de almacenamiento de las computadoras (ordenadores), impulsaron el desarrollo de software para el manejo espacial de los datos. Surgieron el PC (1981), ATLAS (1984), GENAMAP (1985), TERRASOFT (1986), SYSTEM 9 (1989), entre otros (BOSQUE SENDRA, 1997). En la actualidad son muchas las empresas que compiten por el mercado de los SIG, que ofrecen multitud de sistemas para diversas plataformas y objetivos. Empresas como Environmental Systems Research Institute Inc.,
(creadores de MICROSTATION GIS) se suman a la gran
cantidad de empresas que desarrollan Software. Un inventario de 1991 (GIS World, 1991) estimaba, que existen alrededor de 371 programas de SIG o relacionados con estos. Algunas definiciones clásicas
No existe una definición consensuada de un Sistema de Información Geográfica y precisamente se dedica este apartado a razonar y concretar una definición que sea útil para seguir avanzando en su conocimiento. El término SIG se ha sido definido de decenas de formas diferentes sin existir un consenso claro sobre cual es la más adecuada. Tiene varias acepciones y puede ser enfocado desde varios puntos de vista. Son múltiples las definiciones comúnmente aceptadas sobre lo que es un SIG, pudiéndose concebir éste, como mínimo bajo tres perspectivas: SIG como software o programa informático, SIG como proyecto y sistema de información orientado fundamentalmente a la gestión o planificación territorial y SIG como campo o ambiente de trabajo de múltiples disciplinas profesionales orientado en lo esencial al análisis espacial dentro de la ordenación del territorio. Diversos autores se han preocupado por establecer un marco conceptual de referencia, los que han aportado varias definiciones: Un sistema para capturar, chequear, manipular, analizar, y mostrar datos que están espacialmente referenciados a la Tierra (Departamento de Medio
Ambiente, U.K. 1988) Cualquier conjunto de procedimientos manuales o informáticos, usado para almacenar y manipular datos geográficos referenciados (ARONOF, 1989). Un poderoso conjunto de herramientas para recoger, almacenar, recuperar, transformar, y mostrar datos espaciales del mundo real (BURROUGH, 1988). Centro de Estudio de Desarrollo Agrario y Rural
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Base de datos computarizada que contiene información espacial (CEBRIÁN, 1986). Una tecnología aplicada a resolución de problemas territoriales (BOSQUE SENDRA, 1992). Un sistema de apoyo a la toma de decisiones que conlleva la integración de datos espacialmente referenciados en un entorno de solución de problemas (COWEN, 1988).
De manera general se pudiera concluir a los Sistemas de Información Geográfica como un conjunto de equipos informáticos, de programas, de datos geográficos y técnicos organizados para recoger, almacenar, actualizar, manipular, analizar y presentar eficientemente todas las formas de información georreferenciada. Definición clásica
Es el Conjunto integrado de medios y métodos informáticos capaz de recoger, verificar, almacenar, gestionar, actualizar, manipular, recuperar, transformar, analizar, mostrar y transferir datos espacialmente referidos a la Tierra (NCGIA, 1990). s decir, con mención especial solo a los programas informáticos o software y no al resto de
E
componentes del sistema información. La segunda acepción entiende precisamente que un Sistema de Información Geográfica es un todo, un sistema integrado por cinco componentes principales (software SIG, hardware, información geográfica -datos-, procedimientos y personal especializado). Por ejemplo esta acepción aparece cuando se hace referencia al Sistema de Información Geográfica Catastral -SIGCA-, al Sistema de Información Geográfica del Ejercito -SINFOGEO-, al Sistema de Información para la Planificación Hidrológica -SIPH-, o al Sistema de Información Ambiental de Andalucía -SINAMBA-. La tercera acepción sirve para denominar un campo profesional y científico que tiene vida propia en el que entran los geógrafos directamente. Se habla pues, del sector de los SIG como una comunidad de agentes ligados a los negocios, la tecnología e incluso la disciplina de la información geográfica que utiliza un recurso privilegiado para el análisis, la planificación y la gestión del territorio. Para autores como COWEN (1988) y LAURINI Y THOMSON (1991), la diversidad del sector toma forma en diferentes enfoques o puntos de vista excluyentes, básicamente tres: cartográfico, bases de datos y análisis espacial.
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El primer enfoque, el cartográfico, es respaldado por un grupo nutrido de usuarios y se basa en concebir un Sistema de Información Geográfica como una herramienta para el manejo de la cartografía automática y temática y la modelización cartográfica. La producción cartográfica determina los datos a entrar, la estructura que organiza la base de datos y la forma de representarlos. Este enfoque es propio de organismos productores de cartografía digital o analógica oficial como el Instituto Geográfico Nacional Español, el Institut Cartogràphic de Catalunya o GeoCuba y ha sido difundido por autores como BERRY (1987) y DANA TOMLIN (1990). El segundo enfoque entiende un SIG como un tipo especial de bases de datos. El énfasis está puesto en las características y el funcionamiento de la base de datos, y es un punto de vista propio de organismos dedicados al uso de información geográfica para la gestión diaria y cotidiana del territorio, como por ejemplo la administración municipal, el catastro o las empresas de servicios públicos. Algunos de los autores que respaldan este enfoque son LAURINI y THOMSON (1991), GUIMET (1992), y SAMET (1990a, 1990b). El tercer enfoque es el que concibe los SIG como sistemas capaces de poner en práctica el rico campo del análisis espacial, siendo éste un punto de vista muy extendido entre las entidades dedicadas al estudio y análisis del territorio. Por ejemplo, es una visión propia de servicios de estudios, de universidades, de centros de investigación, de departamentos de planeamiento urbanístico. Este punto de vista está presente en los trabajos de autores como GOODCHILD et al . (1992), OPENSHAW (1990), OTTENS (1990) o BOSQUE SENDRA (1997).
Algunos conceptos asociados
Cuando se trabaja con sistemas de información geográfica generalmente se manejan determinados acrónimos para describir algunos fenómenos o sistuaciones, entre los más frecuentes se encuentran: ASCII:
(American Standard Code for Information Interchange): Códigos usados para describir
símbolos numéricos y alfabéticos. LIS (Land SIT
Information Systems): Sistemas de Información de la Tierra.
(Sistema de Información Territorial): Sistemas de Información para la gestión cuyo
componente esencial es el territorio. Donde se distingue la información geográfica, temática y relaciones. Centro de Estudio de Desarrollo Agrario y Rural
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AM
(Automated Mapping): El uso de sistemas gráficos de computación para crear, editar, y
manipular datos cartográficos.(HUXHOLD, 1991). CAD
(Computer aided design): Diseño asistido por computador. Actividades de diseño,
incluyendo bosquejo e ilustración, en el cual los sistemas de procesamiento de información son usados para llevar a cabo funciones como diseñar o mejoras una parte o un producto. GEOMATICA:
campo de las actividades que de manera sistemática, integra todos los medios
disponibles para adquirir y administrar datos referenciados espacialmente, requeridos como parte de operaciones técnicas, científicas, legales y administrativas envueltas en un proceso de producción de información espacial. Estas actividades incluyen, a la geodesia, la fotogrametría, la cartografía, los levantamientos topográficos, los sensores remotos, SIG y otros. SGBD:
Sistema de gestión de bases de datos de los atributos temáticos. Un programa de
computación para el almacenamiento, manipulación y recuperación de información de una base de datos. Base de datos: Colección
de uno o más archivos de datos, almacenados en forma estructurada, y
que contienen información no-redundante, de modo que las relaciones entre los ítems puedan ser utilizados por SGBD para manipular o recuperar los mismos. Componentes de un SIG •
Hardware (evolución rápida)
•
Software (selección y desarrollo)
•
Datos (escasez)
•
Recursos Humanos (formación)
•
Organización (compleja)
El computador (ordenador)
Antes de describir el ordenador es conveniente conocer la ley del hardware que plantea: cuando se ha decidido adquirir un equipo determinado, quedará obsoleto en el momento de conectarlo a la red. El computador es una maquina que procesa y maneja información, se necesita codificarla, es decir, representarla en símbolos entendidos por la maquina. Este Código se basa en el sistema binario, es decir puede adoptar dos valores. El bit constituye el elemento fundamental, solo tiene Centro de Estudio de Desarrollo Agrario y Rural
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dos estados posibles: 1 ó 0. La utilización simultánea de 8 bits se denomina byte, por lo cual el número de variantes es 28, es decir 256 posibilidades. Asignando a cada una de ellas un carácter único, se ha establecido un código, como por ejemplo el código ASCII. Componentes físicos
Los componentes físicos son todas las estructuras o periféricos necesarios para que un SIG funcione y dentro de ellos encontramos los siguientes: Unidad central de proceso (CPU): formada por un procesador electrónico, una memoria de acceso rápido, y por un canal de comunicación entre ellos y también entre los periféricos. Discos y otros dispositivos de almacenamiento: discos duros, discos Floppy (3,5”), Unidad Zip o Jazz, CD ROM, entre otros. Periféricos de entrada: monitor (pantalla), teclado, mouse (ratón o apuntador electrónico), mesas digitalizadoras (tabletas digitalizadoras), barredor óptico (scanner). Periféricos de salida: pantalla, impresoras, plotters (trazador). Software
Al igual que en el caso del Hardware, existe la Ley del software que plantea que: Cuando se ha aprendido con profundidad a utilizar una aplicación concreta, ésta habrá quedado obsoleta. Tipos de SIG
Se pueden clasificar atendiendo a los tipos de datos: Raster (se registra su interior y los limites son implícitos) Vectoriales (se registran las fronteras de los objetos) Por la estructura: Primera generación: SGDB + CAD Segunda Generación: Orientado a objeto (una entidad) De igual forma se pude ver a los SIG de tres maneras diferentes: SIG como disciplina (experiencia, especialista, cursos, etc..) SIG como software (programa de casas comerciales) SIG como proyecto (hardware, software, datos...)
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Información geográfica
Esta puede ser voluminosa (Ej. una carta 1:25.000, existen alrededor de 50.000 coordenadas). Dinámica (construcción de nuevas carreteras) Descripción del espacio
Se deben distinguir los conceptos elemento, propiedad y clases. Desde el punto de vista de los elementos, la realidad se interpreta como un conjunto de individuos que poseen características propias. Y desde el punto de vista de las propiedades, el estudio del paisaje consiste en el análisis de la distribución espacial de muy diversas características o temas (CEBRIÁN, 1992). Los elementos son las entidades más simples, unidades básicas que no tienen partes a esa escala de estudio (una ciudad, un río, un comercio). Las propiedades son características o atributos de las entidades (extensión, longitud, número de empleados). Los elementos con valores similares en sus atributos pueden ser agrupados (clasificados) en conjuntos o clases (ESCOLANO, 1999). En este sentido, se utilizan estos vocablos para referirse a un sistema de información: unidad espacial-caso-elemento-individuo-entidad-objeto magnitud-variable-propiedad-atributo-característica clase-conjunto Componentes de la información
Mediante el proceso de modelado de datos, se ordenan los diferentes tipos de información en un sistema de clasificación rígido fundado en entidades que: •
son únicas e inconfundibles,
•
se definen en términos de los valores de sus propiedades (atributos),
•
de sus relaciones con otras entidades (topología),
•
y de los procedimientos matemáticos que la describen como punto, línea o superficie cuando es representada en la pantalla o en el papel.
A continuación (tabla1) se expone u ejemplo de la información y su organización.
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Tabla 1. Tipos de objetos y su clasificación
Punto: un punto es representado por un objeto discreto. Representa un objeto que es demasiado pequeño para ser representado por una línea o un polígono. También puede ser representado por una localización que no tiene área (una elevación o la cima de una montaña). Línea: un conjunto de coordenadas ordenadas que, cuando unidas entre si representan la forma de un objeto demasiado estrecho para ser representado por una área. Superficie: una línea cerrada cuyo interior representa un área homogénea en relación con una determinada descripción. Características de la información geográfica
En un SIG los elementos digitales se codifican como: como puntos, líneas o superficies. Estos objetos poseen características: espaciales (localización, geométricas, topológicas) y no espaciales (temáticas) que los definen. Ambos tipos de datos se combinan para realizar análisis. La elección de los objetos, su número y dimensiones, depende de los objetivos de la investigación, de la escala de la misma y del volumen y naturaleza de la información. Una clasificación simple de los tipos de entidades y sus dimensiones con algunos ejemplos, se representa en la figura 1.
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Figura 1. Tipos de entidades y su clasificación.
Datos geográficos Son datos que describen objetos del mundo real en términos de su ubicación geográfica y sus interrelaciones topológicas (componente espacial), sus atributos temáticos (componente no espacial) y el tiempo en que ocurre o se mide la actualidad. Los datos geográficos caracterizan fenómenos cuya distribución espacial es crucial en la comprensión de su naturaleza y comportamiento. Bases de datos geográficos: Es un conjunto de datos georreferenciados descritos en términos de tipos de entidades geométricas y sus atributos. Modelos de datos: Es la forma en que se describe la organización conceptual de la base de datos. Refleja el estilo empleado para describir y manipular los datos en la base de datos. Modelos vectoriales (figura 2)
Modelo vectorial: Modelo que es utilizado para la representación de los datos geográficos utilizando cuatro tipos de entidades geométricas: Puntos: Objetos que tienen posición (x,y) pero carecen de longitud ( o dimensiones). Líneas: Objetos que tienen longitud; son conjuntos de pares de coordenadas describiendo una línea continua. (x1,y1;x2,y2;...xn,yn) (1 dimensión).
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Superficies (polígonos): Objetos que tienen longitud y ancho. Son superficies encerradas por líneas (2 dimensiones). Modelos raster (figura 2)
Modelo raster: Modelo en el cual el espacio que se representa (modelado) se divide epresentaci en celdas (“ epre”) cuadradas. La localización de cada celda está definida por la intersección de una fila y una columna. El valor adjudicado a la celda indica el valor del atributo que representa. El valor de cada una de las epresen de la rejilla se registra individualmente, lo que supone gran cantidad de epresentac. “run-length”: Es epre que muchos pixeles de una misma fila tengan el mismo valor, por ello este sistema aprovecha esta
epresent. Basta con indicar para cada fila de la rejilla el valor
temático que aparece y la columna final hasta la cual el valor se repite. “Quad tree” o
epresentación jerárquica recursiva: Se trata de una división en cuadrantes o
subcuadrantes uniformes.
Modelo raster
Modelo vectorial
Mundo Real
Figura 2. Representación del mundo real mediante un modelos vectorial y raster.
En la siguiente imagen se muestra el MTD digital del terreno del municipio San José de Las Lajas en modelo vectorial y raster. (figura 3) Centro de Estudio de Desarrollo Agrario y Rural
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Figura 3. Representación vectorial y raster del municipio San José de las Lajas. Centro de Estudio de Desarrollo Agrario y Rural
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Lista de coordenadas: Se almacenan los dos pares de coordenadas que definen un segmento
recto. Para cada objeto se registra su nombre, No. de vértices y las coordenadas X e Y de cada vértice. Diccionario de vértices:
Se registran una sola vez las coordenadas del cada vértice que existe en
el mapa. Se crea un diccionario de cada uno de los vértices que constituyen un objeto espacial. Arco nodo: Se
establecen dos tipos de vértices en la descripción de las fronteras: los vértices
propiamente dichos y los nodos, estos últimos son donde se unen tres o más líneas, los cuales forman los llamados arcos. Un arco es un conjunto de segmentos rectos orientados que poseen la misma topología. Existe un archivo 1, que contiene las coordenadas de los nodos y vértices de cada uno; un segundo archivo que contiene la relación entre los segmentos rectos (arcos) y los vértices y un tercer archivo que contiene la topología de los polígonos. Metadatos.
Los metadatos es la información que caracteriza a los datos propiamente y que cuando se habla de información geográfica reviste gran importancia, pues brinda credibilidad, certeza y profesionalidad a lo que se muestra. Los metadatos son datos altamente estructurados que describen información, describen el contenido, la calidad, la condición y otras características de los datos, es “información sobre información” o “datos sobre datos”. A continuación se muestra la información que requiere la metadata para la cartografía. Según (OLIVERA ET AL, 2004) Datos generales del mapa
nombre del mapa: cita de la información: resumen: objetivos: datos complementarios: tiempo comprendido: nivel de avance: mantenimiento: tamaño en bytes: Ubicación geográfica Centro de Estudio de Desarrollo Agrario y Rural
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área geográfica: coordenadas extremas: oeste: este: norte: sur: estados : Restricciones
acceso: uso: Ambiente de trabajo
software y hardware: sistema operativo: requerimientos técnicos: De los datos
metodología: descripción de la metodología: descripción del proceso: referencia del dato: escala original: formato original: Características taxonomía
reino: división o fila: clase: orden: familia: genero: especie: nombre común: cobertura taxonómica general: Centro de Estudio de Desarrollo Agrario y Rural
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cita del sistema taxonómico: Información de los datos espaciales
estructura del dato: tipo del dato: número total del dato: Datos generales del raster
número de renglones: número de columnas: tamaño del píxel alto x ancho: coordenada de origen x: coordenada de origen y: Proyección cartográfica
sistema de coordenadas: nombre de la proyección: Parámetros de la proyección
paralelos estándar: primer paralelo segundo paralelo longitud del meridiano latitud de la proyección de falso este en metros: falso norte en metros: Información geodésica
datum horizontal: nombre del elipsoide: Atributos del mapa
nombre de entidad (tabla): descripción de la entidad: nombre del atributo : definición del atributo: tipo de dato Centro de Estudio de Desarrollo Agrario y Rural
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unidades de medida: origen del atributo: Topología
Los puntos son puntos en si mismos, o están vinculados para formar una línea, en cuyo caso son llamados vértices. Una línea esta formado por una secuencia de vértices, donde el comienzo de esta es un vértice especial llamado nodo inicial y el final de la línea es llamado nodo final. Una arco
es una línea que es parte de uno o más polígonos. Esta puede tener (izquierda, derecha)
identificadores de polígonos como también nodos (inicial, final). Un nodo es un punto donde las líneas o arcos se reúnen o terminan (comienzan). Un polígono esta formado por un anillo exterior y por cero o muchos anillos internos. Un anillo esta formado por una o más cadenas. Un polígono simple no tiene anillos internos. Proyecciones cartográficas
Proyectar mapas consiste en transformar información geográfica con coordenadas definidas en términos de latitud y longitud en la superficie curva de la tierra, en información geográfica con coordenadas definidas en términos del este y el norte o (x,y) en la superficie plana de un mapa. ENVI y ArcView permiten la presentación de información geográfica en distintas proyecciones. Los datos utilizados para Cuba se muestran en la tabla 2. Tabla 2. Proyección Lambert para Cuba (GeoCuba, 1990)
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Descripción de las propiedades espaciales de la IG
Procedimiento a través del cual los elementos geográficos son relacionados en un conjunto. Invariante frente a transformaciones continuas y elásticas del espacio (cambio de proyección). Dado que los fenómenos que se producen en la superficie terrestre no son estáticos, se puede adecuar las cartografía que se realiza a este dinamismo. Ello implica considerar la variable tiempo como fundamental en el análisis geográfico (GARCÍA-ABAD, 1991). Del mismo modo, se puede manejar gran cantidad de información: información general, información territorial, información urbanística, información de detalle o específica sobre cualquier hecho puntual (CALVO, 1992) que se utiliza para la elaboración a diferentes escalas de representación de la cartografía automatizada dentro de cualquier proyecto de ordenación territorial. En las anteriores definiciones no queda demasiado claro el propósito práctico de este dispositivo, lo que es fundamental, ya que un Sistema de Información Geográfica se puede considerar esencialmente como una tecnología aplicada a la resolución de problemas territoriales. En principio, las áreas de uso práctico de un Sistema de Información Geográfica son muy variadas, desde el inventario de los recursos naturales y humanos hasta el control y la gestión de los datos catastrales y de propiedad urbana y rústica (catastro multipropósito), la planificación y la gestión urbana y de los equipamientos, la cartografía y el control de grandes instalaciones (red telefónica, redes de abastecimiento y evacuación de aguas, redes de transporte...), el marketing geográfico, etc. En realidad un Sistema de Información Geográfica es útil en cualquier área donde sea necesario el manejo de información espacial (BOSQUE, 1992). Los SIG forman parte del ámbito más extenso de los denominados « Sistemas de Información» (SI) (IGARZABAL, 1989), que se pueden definir como un sistema informático o no que está creado para dar respuesta a preguntas no predefinidas de antemano. Por lo tanto, un SI incluye una base de datos, una base de conocimiento (conjunto de procedimientos de análisis y manipulación de datos) y un sistema de interacción con el usuario. Los mismos elementos se
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pueden encontrar en la organización general de un Sistema de Información Geográfica. Un elemento muy relacionado con los SI son los Sistemas de Apoyo a la Decisión, que constituyen un nuevo paso adelante y forman una herramienta especializada, aunque de utilidad más parcial, pero más potente. En estos los datos y la base de conocimientos (reglas, etc.) se estructuran para servir de ayuda a la toma de decisiones, facilitando posibles contestaciones y simulaciones de lo que podría ocurrir en caso de adoptar esta o aquella postura. Los Sistema de Información Geográfica son, en algunos casos, simultáneamente, un Sistema de Información y un Sistema de Apoyo a la Decisión (NCGIA, 1990. Necesidad del empleo de los SIG
La utilización de mapas para presentar y analizar información geográfica es una tradición antigua, sin embargo, en la actualidad el manejo de datos geográficos se ha ido convirtiendo con el tiempo en un proceso complejo desde el punto de vista del manejo y el análisis de la información. La información requerida para realizar estos análisis por lo general está desactualizada y presenta además las dificultades siguientes: • Difícil acceso a los resultados de los estudios por parte de los decisores ya que en su mayoría se encuentra representada en formato analógico; • Dispersión espacial y temática de los resultados (cada temática que se aborda precisa de un mapa distinto);
• Falta de integración entre los componentes físico-geográficos y socioeconómicos; • Insuficiente representación gráfica de los fenómenos espaciales; • Escalas diferentes en el tratamiento de los datos; • Insuficiente precisión en la representación gráfica de los fenómenos espaciales. A estas dificultades se deben sumar los inconvenientes que se presentan para efectuar un análisis que requiera el manejo simultáneo de varios mapas de diferentes temáticas. La solución de esta problemática exige nuevos enfoques, tales como: • Informatizar los resultados de las investigaciones como vía para el procesamiento, gestión y análisis de la información así como un acceso rápido a los datos;
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• Sintetizar e integrar bajo un enfoque sistémico la información resultante de las investigaciones realizadas y futuras, para dar solución a complejas tareas de gestión, ordenamiento y análisis de la información; • Contar con un suministro sistemático de información exacta, actual y oportuna; • Potenciar el estudio de temáticas no abordadas que sean de interés en los territorios. Una de las vías más eficientes de dar solución a este problema, es mediante la aplicación de técnicas de avanzada para la recopilación de toda esta información en un Sistema de Información Geográfica, que sea capaz de manejar grandes volúmenes de datos y dar solución a complejas tareas de gestión, ordenamiento y análisis de la información. Con la implementación de un SIG, se puede responder, por ejemplo: ¿Dónde existen las condiciones de relieve que están provocando problemas a determinada zona boscosa? ¿Cuáles son las industrias que están causando daños ecológicos a una laguna, o un río, en la cuenca tal y finalmente a la costa? ¿Dónde están los sitios con vocación para su uso potencial forestal, que no están en producción? ¿Dónde están las tierras de uso potencial agrícola que no están en producción y los cultivos más apropiados? ¿Cuál sería su mejor vocación considerando otros posibles usos? ¿Cuál sería el mejor trazado para extraer madera hasta un aserradero, vía terrestre entre los sitios A y B?, igualmente, la ubicación de sitios o botaderos de basura. ¿Cómo se pueden llevar a cabo seguimientos de los habitas marinos, o la demarcación de áreas aptas para acuicultura, con el propósito final de hacer una mejor toma de decisiones?, entre otras. Estas son tareas que enfrentan día a día los actores sociales en su dinámico proceso de toma de decisiones para la gestión local, por tanto la implementación de un SIG, como herramienta en el desarrollo local debe verse como una necesidad imperiosa. Pero su introducción y aplicación tiene que ser valorada y sobre todo entendida por todos los actores sociales para que funcione de forma exitosa y cumpla con su objetivo. Claves para un SIG exitoso (figura 4)
Ingreso de datos: Como el costo del ingreso de datos representa alrededor del 80% del costo total en un SIG, la primera clave debe ser el ingreso de datos. Debe prestarse la mayor atención a la selección y clasificación de los datos geoespaciales requeridos para el proyecto, tomando en consideración el método de digitalización. Centro de Estudio de Desarrollo Agrario y Rural
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Mantenimiento de la base de datos: La segunda clave es el mantenimiento de la base datos, particularmente el mantenimiento de la calidad de los datos y la actualización rutinaria del sistema. Consenso de los participantes: No sólo los directores principales sino también el personal administrativo y los ingenieros deben apoyar al SIG. Software a medida: Como los software SIG existentes provistos por los vendedores no son suficientes para las aplicaciones, los usuarios deben desarrollar software o soluciones a medida para el problema, construyendo un modelo y programando un paquete de aplicaciones. Datos compartidos: El uso de datos compartidos es una de las claves importantes para minimizar el costo total del ingreso de datos y también para maximizar el uso de la base de datos. Los problemas políticos y administrativos deben ser solucionados para promover el uso de datos compartidos para un SIG exitoso. Educación y entrenamiento: La educación y el entrenamiento son también muy importantes para entender el concepto, los objetivos y las técnicas de un SIG. Deben organizarse en tres niveles: para ejecutivos, profesionales y técnicos.
Figura 4. Claves para un SIG exitoso (OLIVERA ET AL, 2004)
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Razones para que un SIG no sea exitoso (figura 5)
Falta de visión: Los objetivos, blancos y metas de un proyecto SIG no fueron definidos por el especialista principal que adquirió el hardware y software SIG sólo por el nombre. En tal caso, el SIG es sólo un juguete del especialista principal. Falta de planificación a largo plazo: Hay que tener en cuenta que los proyectos SIG son proyectos de largo plazo, que duran por lo menos cinco años aproximadamente. El presupuesto para nuevas versiones y actualizaciones de la base de datos a veces no ha sido preparado, por lo que el proyecto SIG no puede mantenerse en funcionamiento. Falta de apoyo de los ejecutivos: En algunas ocasiones, el director principal a cargo del SIG es reemplazado por otra persona que no da el apoyo necesario al proyecto SIG, por tanto este pierde su continuidad. Falta de análisis de sistemas: Tanto la información como los procedimientos y especialistas que laboran en un SIG deben trabajar en equipos y tener una visión bien clara de sistemas, conociendo cuales son las relaciones entre los componentes. El enfoque digital con SIG, en reemplazo del enfoque analógico existente basado en métodos manuales, es a veces poco aceptado en el sistema convencional existente. La reestructuración de la organización y la reeducación/reentrenamiento no son implementados.
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Figura 5. Razones para que un SIG no sea exitoso (OLIVERA ET AL, 2004)
Esfera de aplicación de los SIG
Los SIG, tiene una amplia aplicación, es difícil encontrar un campo en el cual no se utilicen, lo cual esta dado porque la mayoría de las variables y elementos del mundo real tienen un componente espacial. Medio ambiente
Estudio y manejo de ecosistemas Caracterización de localidades para elección, inspección, estudios de factibilidad y mitigación Modelaje y estudio del efecto de contaminantes y otros estudios espaciales y temporales Manejo de desechos Manejo de emergencias Manejo y planeamiento ambiental Manejo de Cuencas Seguimiento de la distribución de especies y estudio de poblaciones Monitoreo de la biodiversidad Centro de Estudio de Desarrollo Agrario y Rural
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Manejo de áreas costeras y otras áreas vulnerables Monitoreo de la calidad del agua Administración forestal
Inventario y control de condiciones actuales Asistencia en el planeamiento estratégico Establecimiento de bosques adultos Administración de la explotación Modelaje de la ecología del bosque Estudio del efecto de las técnicas de explotación e implementación de nuevas técnicas Manejo y modelaje de emergencias Agricultura
Manejo de cosechas Monitoreo de técnicas de rotación de cultivos Control de plagas y tiempo de cosecha óptimo Monitoreo de sistemas de riego Modelaje del efecto de técnicas de cultivo sobre el suelo Mercadotecnia
Estudio de características de clientes y competidores Orientación de campañas de mercado Optimizar la atención territorial Manejo de bienes raíces (parcelas e inmuebles) Planificación de rutas de distribución Soporte a la toma de decisiones
Servicios de agua, gas y electricidad
Proyección, inventario y mantenimiento de redes técnicas Análisis de quejas, monitoreo de averías y guía a las reparaciones Centro de Estudio de Desarrollo Agrario y Rural
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Modelaje y manejo de la distribución, estudio de cargas Manejo de rutas de lectura Gobierno central
Estudios cartográficos, geológicos, ambientales y demográficos Manejo de riesgos y emergencias (sísmicos, huracanes, etc.) Distribución óptima de recursos Ayuda en decisiones tácticas y estratégicas (esfera militar) Manejo forestal Planeamiento de la transportación Geología
Estudios morfológicos Análisis de estructuras geológicas Análisis de suelos Establecimiento de riesgos geológicos Establecimiento de potenciales y pronósticos Hidrología
Análisis de sistemas de drenaje Monitoreo de los niveles del agua subterránea Monitoreo de la recarga de acuíferos Manejo de cuencas hidrológicas Monitoreo de pozos Modelaje de acuíferos y cuencas Planificación y uso del suelo
Desarrollo de planes maestros y de uso del suelo Establecimiento de planes de revitalización y reconversión Análisis de tendencias en el ambiente construido Estudio del impacto visual producido por el desarrollo. Centro de Estudio de Desarrollo Agrario y Rural
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Gobierno local
Establecimiento del efecto de cambios en el uso del suelo Seguimiento de información catastral Asistencia al desarrollo de la comunidad Ayuda en situaciones de emergencia (bomberos, ambulancias) Estudio, control y prevención de actividades delictivas Manejo de recursos urbanos y servicios Elecciones Ordenamiento territorial Cartografía
Creación de mapas detallados de carreteras, caminos y vías férreas Creación de mapas de calles en las ciudades Creación de mapas de relieve sombreados y coloreados Creación de mapas 3D Esfera militar
Creación de mapas base Ayuda en la toma de decisiones tácticas y estratégicas Visualización simultánea de datos cartográficos y de fotos aéreas Manejo de riesgos
Estimación de susceptibilidad de inundaciones Estimación de daños por desastres Estimación de susceptibilidad de deslizamientos Determinación de riesgos sísmicos Elección de localidades
Para el reciclaje de materiales Para acumulación de desechos (urbanos, industriales, nucleares) Centro de Estudio de Desarrollo Agrario y Rural
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Para establecimientos (mercados, bancos, restaurantes, servicios, etc.) Para la reubicación de facilidades ya existentes Transportación
Estimación de la ruta óptima Comparación de costos asociados a diferentes rutas. Balancear la carga de trabajo y los tiempos de respuesta de facilidades, vehículos y tripulaciones Planificación de inversiones Monitoreo del volumen de tráfico Definir rutas de transportación alternativas Proyección de nuevas vías Monitoreo de flotas y logística Acueductos y alcantarillados
Control de inventarios y monitoreo de redes técnicas Optimización y mantenimiento de redes Establecimiento de la calidad del agua Determinación del efecto de desastres en las redes Soporte al programa de desechos industriales Otras actividades interesantes
Petróleo y Minería Educación Superior Seguridad Pública (policía y bomberos) Sistema Tributario (impuestos) Escuelas, Bibliotecas y Museos Marina Mercante, Puertos y Pesca Prácticamente cualquier fenómeno natural o actividad del hombre puede ser analizada, planificada, gestionado u optimizada a escala geográfica mediante un SIG. Centro de Estudio de Desarrollo Agrario y Rural
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A continuación se muestran un grupo de figuras (mapas), que constituyen ejemplos de aplicación de los SIG en el desarrollo local. Figura 6
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Figura 7 Distribución de la población con base de datos asociada
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Figura 8
Figura 9. Embalses del Municipio. Centro de Estudio de Desarrollo Agrario y Rural
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Figura 10
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Figura 11
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Figura 12
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Figura 13
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Figura 14.
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Conclusiones
Los Sistemas de Información Geográfica constituyen herramientas indispensables para los procesos de gestión que se desarrollan en las localidades, ya que los principales problemas que enfrentan hoy en día las comunidades (problemas de sequía, desertificación, erosión, plagas, explosión demografía y sus secuelas, contaminación ambiental, desastres naturales, entre otros), poseen una dimensión geográfica crítica. Por tal motivo los actores locales necesitan conocer la distribución espacial de dichos problemas y sus relaciones, para poder enfrentarlos y darle soluciones que contribuyan a un desarrollo local sostenible.
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