6. Introducción a los Sistemas de Información Geográfica 6.1. Definiciones. La mayor parte de la actividad humana esta basada en información geográfica. Estudios recientes demuestran que alrededor del 80% de la información tratada por las empresas e instituciones oficiales tienen relación con localizaciones geográficas o coordenadas espaciales. Las decisiones que toman estos organismos dependen en gran medida de la calidad, exactitud y actualidad de la información, a menudo presentada en forma de mapas. Los Sistemas de Información Geográfica son sistemas basados en computadoras que se usan para almacenar y manipular información geográfica. Esta tecnología se ha desarrollado tan rápidamente en las dos décadas pasadas que ya es aceptado como una herramienta esencial para el uso efectivo de dicha información. La reciente y amplia introducción del SIG ha creado una repentina necesidad para usuarios de información geográfica de conocer esta tecnología. Los directivos de los organismos públicos y privados están siendo instados a tomar decisiones sobre la introducción de la tecnología SIG y establecer directrices para su uso. Los estudiantes y educadores que usan información geográfica están ganando acceso a la tecnología SIG que puede ser usada para incrementar la profundidad y amplitud de sus análisis. La tecnología ha creado un excitante potencial para la información geográfica al poder ser usada más sistemáticamente y por una gran diversidad de disciplinas. Sin embargo, la facilidad con que un SIG puede manipular información geográfica también ha creado una mayor dificultad. Los usuarios no familiares con las técnicas SIG o la naturaleza de la información geográfica pueden producir fácilmente tanto análisis válidos como inválidos. Válidos o no, los resultados tienen un aire de precisión asociado con sofisticados gráficos de ordenador y tablas numéricas. Un mejor entendimiento de la tecnología SIG por los usuarios y directivos es crucial para el uso apropiado de esta tecnología. En la actualidad existen confusiones acerca de los SIG debido a diversos factores, entre los que se pueden mencionar los siguientes. El primero de ellos es el carácter comercial que diversas compañías y consultores otorgan a esta tecnología lo que frecuentemente ocasiona que exista una definición con información exagerada, falsa provocando sobre valoración y ocultamiento de las dificultades y alcances reales que se pueden lograr con los SIG. Otro aspecto es que existen diferentes formas de describir y clasificar tanto objetivos como las funciones que realizan los SIG, debido a la diversidad de campos y métodos de aplicación. Por ello, muchas definiciones de SIG se basan en la funcionalidad, otras en los componentes del sistema, otras en base a la clase de información empleada, o bien a la clase de problema que trata de solucionar esta tecnología.
Sin embargo, los SIG son un caso especial dentro de los sistemas de información general. Algunas definiciones de los SIG se muestran en el siguiente Cuadro. -Burrough (1986). Un conjunto de herramientas potentes para colectar, guardar, llamar, y en su caso transformar y desplegar datos espaciales del mundo real. -Departamento de Medio Ambiente de Gran Bretaña (1987). Un sistema para capturar, guardar, corroborar, manejar, analizar, y desplegar datos, los cuales están espacialmente referenciados. -Smith et al. (1987). Un sistema de base de datos en el cual la mayoría de ellos están indexados espacialmente y sobre los cuales un conjunto de procedimientos son aplicados con el fin de responder a las consultas a cerca de las entidades espaciales en dicha base. -Cowen (1988). Un sistema de soporte para la toma de decisiones que involucra la integración de datos referenciados espacialmente en la solución de problemas del medio ambiente. -Aronoff (1989). Cualquier conjunto de procedimientos manuales o basados en computadoras, usados para guardar y manejar datos geográficamente referenciados -Carter (1989). Una entidad institucional que refleja una estructura organizada que integra la tecnología con una base de datos, expertos y soporte financiero continuo a través del tiempo. -Nacional Center Information and Analysis (1990). Un sistema de hardware, software y procedimientos elaborados para facilitar la obtención, gestión, manipulación, análisis, modelado, representación y salida de datos espacialmente referenciados, para resolver problemas complejos de planificación y gestión
De las definiciones que han establecido los diferentes autores se pueden observar que hace hincapié a las funciones que realizan los SIG, siendo estas: capturar, desplegar, guardar, analizar, modelar, simular, etc.). Asimismo, se hace referencia a la información que utiliza, espacial (geográfica) y no espacial (atributos), como a la descripción de esta en términos de a) Su posición con respecto a un sistema de coordenadas b) Sus atributos que no están relacionados con la posición c) Sus interrelaciones espaciales con otros objetos (propiedades topológicas) las cuales describen sus posiciones relativas, conexiones y trayectos. En otras, se enfatiza en el objetivo o aplicación de los SIG, como su uso para la toma de decisiones dentro del marco de la planeación y la solución de problemas territoriales. En un sentido más general un SIG puede ser considerado como un conjunto de elementos que manejan bases de datos, los cuales son principalmente de naturaleza espacial. Esta serie de elementos permite realizar procedimientos que operan sobre los datos, para estructurar la entrada y salida de preguntas y respuestas acerca de las entidades espaciales representadas. También puede ser considerado como un sistema computarizado 6.2. Importancia y aplicaciones de los SIG Aunque los SIG datan casi de 40 años, realmente los impactos de las nuevas tecnologías están teniendo mayores efectos en nuestros días. En forma de analogía, se ha dicho que el SIG es tan significativo al análisis espacial como las invenciones del microscopio y el telescopio fueron a la ciencia, y que representa "el mayor paso hacia el manejo de la información geográfica desde el mapa" (Chorley, 1988). Dada su importancia en otras áreas del manejo de los recursos ambientales, se puede anticipar que el SIG será el instrumento natural para asistir el planeamiento y la toma de decisiones dentro de la gestión de los recursos naturales. Los Sistemas de Información Geográfica (SIG) son instrumentos desarrollados para el manejo de datos e información referenciada espacial mente. Normalmente integran funciones de administración de bases de datos con herramientas analíticas y técnicas para el análisis geográfico la cartografía computarizada. Un SIG está diseñado para la colección, almacenamiento y análisis de objetos y fenómenos donde la localización geográfica es una característica importante o crítica para el análisis. Por ejemplo, la localización donde la erosión del suelo es más severa son consideraciones clave usando esta información.
Mientras gestionar y analizar datos que están referidos a una localización geográfica son funciones clave en un SIG, el poder del sistema es más aparente cuando la cantidad de datos implicados es demasiado grande para poder ser manejada manualmente. Puede haber cientos o miles de entidades a considerar, o cientos de factores asociados con cada entidad o lugar. Estos datos pueden existir como mapas, tablas de datos, o incluso como listas de nombres y direcciones. Volúmenes de datos tan grandes no son gestionados eficientemente usando métodos manuales. Sin embargo, cuando estos datos se han introducido a un SIG, pueden ser fácilmente manipulados y analizados en formas que serían demasiado costosas - en tiempo o dinero - o prácticamente imposibles de hacer usando métodos manuales. Aplicaciones. o Inventario Muchas de las primeras aplicaciones a los SIG en materia de recursos naturales se enfocaron en la habilidad de la computadora en almacenar datos, y permitir la recuperación selectiva de registros sobre consultas simples, se tienen ejemplos de monitoreo de desarrollos costeros o de distribución de organismos marinos. En tales aplicaciones el SIG puede ayudar a ordenar y recuperar rápidamente los datos sobre bases de localizaciones y otras relaciones espaciales. o Análisis de cambios El uso del SIG en análisis de series de tiempo y cambios ha venido incrementando, unido a las técnicas de los sensores remotos y del procesamiento de imágenes, ha servido para monitorear los cambios en los sistemas de recursos naturales. En particular, la dinámica del uso de la tierra ha sido extensivamente estudiada, así como análisis de erosión y deposición, cambios en cobertura, inundaciones, e incluso contaminación (derrames petroleros), etc. Ante un escenario real de tipo dinámico, el científico u administrador de los recursos ambientales, requiere acceso a una tecnología que pueda contabilizar los cambios de los sistemas. La simulación de los procesos, abre importantes posibilidades para un mejor entendimiento de los recursos naturales y probablemente de los impactos ligados a las decisiones. El desarrollo y prueba de modelos de procesos dinámicos y simulación de diferentes abstracciones de la realidad es uno de los ejes fundamentales de los modernos SIG. Así como también, permitir el impacto de desarrollos propuestos, al valorar sin riesgo de daño los sistemas de recursos naturales reales al simularlos por los modelos SIG. o Manejo y distribución de recursos ambientales La creciente población demanda por sitios para vivir, placer o recreación, u otros propósitos. A la vez, los recursos naturales del mundo son fuente
importante de producción y otros recursos alimenticios, así como de petróleo, gas natural, agregados, magnesio y una variedad de otros minerales. Así, el manejo de recursos naturales puede ser visto como una categoría especial de distribución de recursos. Si se incluyen aplicaciones de ubicación de sitios como de producción y manejo de actividades de recreación; la pesca y la acuacultura igualmente han sido foco de aplicaciones SIG, así como la exploración de recursos, sean pesqueros, mineros o de petróleo, a través del SIG y de los sensores remotos. o Prevención y manejo de desastres Se incluyen aplicaciones de valoraciones socioeconómicas a efectos de tormentas extremas y el efecto de las inundaciones, o bien valoraciones de vulnerabilidad debido al efecto del levantamiento del nivel del mar, entre otras. Entre la gran cantidad de aplicaciones que se ha hecho con los SIG se pueden mencionar los siguientes aspectos: La búsqueda de la coincidencia de factores que intervienen en la presencia de un fenómeno a fin de efectuar procesos de modelaje, simulación o creación de escenarios. La actualización de la información geográfica en casos donde existen cambios relativamente rápidos, por ejemplo cambio de uso del suelo, construcción de obra de infraestructura, cambio en estructura silvícola de los bosques y selvas. Monitoreo y planeación de las medidas de remediación en el deterioro de los recursos naturales como vegetación, suelo, agua. Yen problemas de contaminación ambiental. El número y tipo de aplicaciones y análisis que pueden realizarse por un SIG son tan amplias y diversas como los conjuntos de datos geográficos disponibles. A pesar del poder analítico de esta tecnología un SIG, como cualquier otro sistema, no existe y no puede existir por sí mismo; debe existir en un contexto. Debe haber una organización de personal y equipamiento responsable para la implementación y mantenimiento del SIG. Además, la organización, como cualquier otra, debe tener un objeto - una razón para existir - y los recursos para satisfacerlo. Sin el contexto de la organización, no estará claro porqué se ha hecho el considerable gasto de implementar un SIG, quién debería controlarlo, y como se debería juzgar su éxito o su fracaso. . En última instancia, un SIG se usa para producir información que necesita un usuario o cliente. El cliente puede ser una persona o un grupo de personas. Pueden ser el público o representantes de una organización dentro del gobierno o la industria privada. Lo más importante es que la información requerida por el cliente da el contexto fundamental en el cual el SIG debería funcionar. Para que sea útil al cliente, la información debe ser de la clase y calidad correcta, presentada en un formato apropiado para que el cliente la
use, y disponible en poco tiempo. La información en un SIG se presenta de dos formatos básicos: mapas y tablas. Por ejemplo, un mapa puede mostrar donde se dan determinados tipos de usos del suelo o actividades. Por otra parte, la información de cuántos recursos existen puede darse en forma tabular. Por ejemplo, la cantidad y tipos de árboles en un bosque pueden mostrarse como una tabla de cantidades por especies de árboles. Al final, el rendimiento de un SIG se juzga por aquellos que usarán la información que produce: el cliente. Como resultado en el contexto en el cual un SIG opera, introducirlo es una tarea mucho más compleja que añadir una nueva máquina a la oficina. El SIG cambiará fundamentalmente la forma en la que la información fluye dentro de la organización y entre organizaciones. Este cambio es más de organización que técnico. Un SIG puede producir información mucho más rápidamente, conseguir mayor estandarización de los mapas, y mantener los datos más actualizados que como se hacía previamente. Pero, más fundamentales a la organización son las cuestiones de quién tiene el acceso a la información, y qué poder ejercitan estas personas en su análisis y distribución. En sí mismos, estos cambios en la organización no son buenos ni malos. Si los cambios están anticipados, entonces pueden introducirse los convenientes controles de seguridad de la información. Aquí está el desafío. Para que un SIG resuelva las necesidades de una organización, los flujos de información dentro de la organización deben ser específicamente definidos. Muchos de los más importantes flujos de información se realizan a través de redes informales. Implementar un SIG puede romper estas redes, cambiando quién tiene el control de la información, y haciendo cambiar quién tiene el poder. 7. Componentes de un SIG 7.1 Componentes computacionales físicos. Son todos los dispositivos físicos que los usuarios pueden manipular, también conocido como hardware. 7.1.1 Procesador Central. Es el dispositivo físico que realiza las operaciones aritméticas y lógicas, así como dirigir todo el trabajo de los diversos periféricos. La capacidad del procesador esta en función de: ~ Tiempo reloj. Ciclo en que se cumple una orden. Se mide en hercios. Un hercio es igual a un ciclo reloj por segundo. Actualmente, existen computadoras personales superiores a 2 Ghz (millones de millones de hercios). ~ Número de bits. Un bit es la unidad mínima de información en un sistema binario, que tiene dos estados posibles 0/1. La utilización de una cadena de 8 bits forma un byte, el cual forma un caracter. Cada operación puede realizarse con 8,16 Y 32 bits. Entre más bits manipule simultáneamente más rápido y eficiente es la computadora.
~ Memoria Central. Existen dos tipos de memoria: RAM (Random Access Memory). En la cual se almacena temporalmente la información que instruye al procesador de las tareas que deberá realizar y para conservar los datos aportados por el usuario. . ROM (Read Only Memory). Memoria de solo lectura, que sirve para incorporar al procesador las instrucciones necesarias para que opere. ~ Canales de transmisión (bus).Permite la comunicación entre dos distintos elementos del procesador, o de este con los periféricos. Está compuesto por cables. ~ Almacenamiento masivo. Lo constituyen discos o cintas magnéticas con una superficie magnetizada. 7.1.2 Periféricos para el ingreso de información Son dispositivos computacionales que tienen como función introducir información geográfica y de atributos temáticos. · Teclado · Apuntador electrónico · Tableta digitalizadota. Esta compuesta por un tablero plano sobre el cual se coloca un mapa de papel y en cuyo interior se encuentra una red de hilos metálicos que pueden detectar magnéticamente la posición de un cursor movido por el usuario, operado mediante botones para el registro de coordenadas. . Barredor óptico (scanners). Está compuesto de una cama plana sobre la que se envía un haz de rayos de luz el cual es reflejado por una porción pequeña del mapa, la luz reflejada es captada por un sensor, y codificada a un valor numérico. 7.1.3 Periféricos de salida de información. Son dispositivos computacionales cuya función es la representación gráfica e impresa de los productos derivados de los análisis de la información geográfica. · Pantalla · Impresora · Trazadores (Plotters) · Impresoras electroestáticas 7.2 Programas computacionales de SIG's. Es un conjunto de programas integrados para realizar el ingreso de bases de datos de atributos o elaboración de las mismas, análisis espacial de datos, análisis estadísticos, búsquedas de atributos o de entidades, visualización de imágenes, impresiones, etc. 7.2.1. Requerimientos que debe cumplir un SIG · Tener la capacidad para manejar grandes bases de datos heterogéneos y multitemáticos, que tengan representación espacial.
=- Tener la capacidad de indagar en tales bases a cerca de la existencia, localización y propiedades de un amplio rango de objetos con representación espacial. · Tener eficiencia en el manejo de datos para tales indagaciones, de tal manera que permitan ser interactivos con el usuario. .. Tener una configuración suficientemente flexible, como para permitir modificaciones con facilidad o bien para aceptar una amplia variedad de aplicaciones y de usuarios de diferentes disciplinas. Asimismo, ser accesible en el intercambio de información con otro SIG, o bien con bases de datos que hayan sido elaboradas con otros sistemas. · Tener técnicas estadísticas para procesar y valorar los datos, tanto de naturaleza espacial como no espacial. Las funciones técnicas que realizan los programas que componen un SIG son: a) Funciones de entrada, transformación y verificación de los datos. b) Funciones de almacenamiento y manejo de base de datos c) Funciones para el procesamiento y análisis de la información d) Funciones de salida y representación de los resultados e) Funciones de interacción con los usuarios Para iniciar una aplicación con un SIG se requiere capturar los datos espaciales (en formato analógico) a través de barredores ópticos o tabletas digitalizadoras, como pueden ser los mapas, fotografías aéreas, imágenes de satélite, ortofotografías, posicionamiento de puntos terrestres. Si se cuenta con información espacial formato ráster o vector, imágenes de digitales, imágenes de video, etc. solo considerando el formato en que se va a espacial.
en formato digital, como mapas en satélite, fotografías u ortofotografías se requiere su ingreso al programa, importar los archivos con información
La información de atributos se ingresa a través del teclado y el programa que permite la importación de base de datos o el acceso al manejador de bases de datos propio del SIG. Una vez, conformadas las bases de datos espaciales y de atributos se realizan procesamientos y análisis de la información. Es en esta parte donde se marca la diferencia entre un SIG y un programa de diseño o cartográfico, ya que el SIG contiene rutinas que permiten el análisis de los aspectos espaciales y topológicos de la información geográfica, sus atributos no espaciales y la combinación de ambos. Asimismo, algunos de los procesamientos que se pueden realizar en el módulo de análisis cambios de escalas, transformaciones cartográficas, rotaciones, traslaciones de la información espacial, despliegues tridimensionales, cálculos de áreas, operaciones con lógica Booleana, clasificaciones, sobreposiciones de mapas, análisis matemáticos y estadísticos de mapas e imágenes, interpolaciones, etc.
Los resultados de los procedimientos y análisis de los datos geográficos pueden ser presentados a través de mapas, tablas, gráficas e imágenes. Estos representaciones pueden hacerse mediante despliegues en pantalla, impresiones en papel, archivos electromagnéticos, entre otros. Por otra parte, un SIG tiene un módulo de interfase con los usuarios para realizar preguntas y obtener respuestas sin necesidad de un especialista como intermediario.
7.3 Información geográfica. 7.3.1 Elementos y características de la información geográfica. Los elementos de un dato geográfico son: a) la entidad de la realidad sobre la cual se observa un aspecto del mismo; b) la variable o atributo temático y c) su situación geográfica. El primer elemento se refiere a cualquier objeto o rasgo geográfico ubicado sobre la superficie terrestre, o bien al interior de la tierra, estas también se les conoce como unidades de observación. Estas pueden ser naturales cuando sus características son intrínsecas a la propia entidad observada, por ejemplo la subdivisión de una superficie terrestre por uso del suelo. En este caso el trazado de los límites depende de las propias características del espacio geográfico analizado. Las unidades de observación artificiales generalmente creadas por el hombre, tiene referencias geográficas extrínsecas y ajenas a los fenómenos o variables temáticas medidas en ellas. Por ejemplo, la división de un espacio geográfico en unidades administrativas, a través de límites definidos de manera arbitraria. El segundo elemento es cualquier característica o valor del hecho observado. Por ejemplo, el tipo de vegetación, el valor de su altura o cobertura, el valor de la pendiente, etc. El componente espacial es el rasgo que diferencia el dato geográfico de cualquier otro tipo de dato. Este se considera desde dos aspectos: la localización geométrica o absoluta en relación a algún sistema de referencia externo. Por ejemplo, el sistema de coordenadas geográficas (Latitud, Longitud) o un sistema de coordinas planas (Universal Transversal de Mercator). Y las relaciones topológicas cualitativas que mantienen cada objeto con los otros objetos. Para explicar esta relación se puede considerar cuando se hace referencia a la localización de un objeto, por ejemplo en el vivero donde se realiza este Diplomado, el invernadero esta junto a las platabandas. Aquí no se emplean sistemas de referencia absolutos y cuantitativos, sino una enumeración de relaciones cualitativas entre lugares/objetos. Este último aspecto es la muy importante en un SIG, principalmente para realizar análisis espaciales de los objetos (rutas críticas, análisis de distancia). Un Sistema de Información Geográfica debe estar en condiciones de manejar tanto las características espaciales de los objetos geográficos (la geometría la localización absoluta y la topología o relación cualitativa entre ellos) como los aspectos temáticos asociados a los objetos o unidades de observación. 7.4 Usuarios. Existen diversos ámbitos de trabajo en que las personas pueden trabajar los sistemas de información geográfica. Sin embargo, se presentan tres situaciones de manera frecuente, la primera en donde se utiliza un software
especializado de SIG para elaborar las bases de datos, generar, editar e imprimir mapas. En el segundo caso el usuario puede usar la información geográfica por medio de la plataforma empleada en el desarrollo de las bases de datos. El tercer caso considera la generación de la base de datos y una interface que generalmente el usuario utiliza para realizar consultas de información a partir de preguntas/respuestas previamente establecidas. Formas de comunicación entre el usuario y el programa · Mediante el uso de un menú de opciones · Uso de formularios (1 Empleos de ordenes o comandos · Lotes de ordenes (1 Operaciones sobre pantalla Menú de opciones El programa presenta en el monitor las distintas posibilidades que ofrece, permitiendo al usuario escoger una opción, a través del teclado o de un apuntador electrónico. Es sencilla pero lenta para un usuario experto y conocedor del programa. Uso de formularios El programa presenta una página donde se plantean preguntas concretas que el usuario debe complementar para que se lleve a cabo algún tipo de acción. Órdenes o comandos Se emplean comandos que el programa puede interpretar, los cuales deberán ser recordados por el usuario y escritos respetando la sintaxis prefijada. Es más rápido y eficiente para un usuario experto. Lotes de órdenes El usuario escribe y almacena en un archivo un conjunto de operaciones que desea que el programa realice, a este conjunto de operaciones también se conoce como macros. Se realizan operaciones complejas son que el usuario este presente Operaciones sobre el monitor El usuario puede realizar operaciones de búsqueda selectiva de información a través del apuntador electrónico o digitalización sobre pantalla. 8. Datos Geográficos. Los datos geográficos son la materia prima de los SIG' s. La información geográfica se representa en dos formas: analógica y digital. El primer caso se refiere a mapas impresos (papel o acetato), maquetas, mapas en relieve, y cualquier otro formato que permite manejar la información que estos contienen de manera directa. En cambio la información geográfica digital solo se maneja a través de sistemas computacionales.
Por otra parte, la información geográfica se presenta en diversos medios, tales como: mapas topográficos, mapas temáticos, geomodelos, síntesis geográficas o memorias, atlas, datos vectoriales y toponímicos, entre otros. Adicionalmente, las imágenes de la superficie terrestre se presentan como: fotografías aéreas, ortofotografias, imágenes de satélite e imágenes de radar. La forma más general de representar la información geográfica es el mapa. Este consiste en un conjunto de puntos, líneas y áreas que se encuentran referenciados a un sistema de coordenadas. La representación de la información se realiza en dos dimensiones sobre un medio plano (hoja de papel). Uno de los componentes principales es la leyenda, la que define la relación existente entre los atributos no espaciales, tales como nombre de lugares, símbolos colores, con los datos espaciales (posición de sitios). El mapa es un medio para guardar y mostrar información. Esta doble función presenta limitante, tales como: a) la cantidad de datos que se representan debe ser limitada, a fin de que el mapa sea legible; b) la elaboración de los mapas en forma manual es un proceso caro, por lo que en algunas ocasiones, se presenta información de varios temas sobre un mismo mapa. En un SIG el almacenamiento de datos y la representación de la información gráfica se realizan en forma separada, en bases de datos y en mapas. Además los datos pueden ser almacenados en un alto nivel de detalle y posteriormente se grafica usando un plotter, teniendo la posibilidad de graficarlo en diferentes escalas. . Atributos. La segunda característica de los datos geográficos son sus atributos. Por Ejemplo, las características de un bosque. Los atributos pueden ser: la composición de especies, altura promedio del arbolado, espesura, incremento, volumen maderable, etc. Estos atributos son frecuentemente llamados datos no espaciales, ya que por si mismo no constituyen información espacial. Los atributos tienden a proporcionan cierto grado de inexactitud a los datos espaciales. Por ejemplo un bosque de pino, generalmente no es una masa pura al 100%.
. Relación espacial. La tercera característica de los datos geográficos es la relación entre los atributos, la que puede ser muy compleja. Por ejemplo, no solo es importante conocer la localización de un incendio forestal y los cuerpos de agua para el abastecimiento, sino la cercanía de estos con respecto a la zona incendiada. Esto último no esta almacenada directamente en la base de datos del GIS sino que es obtenida a través de un análisis. . Tiempo. La información geográfica esta referida a un punto o un periodo en el tiempo. En estudios donde se requiere conocer la dinámica de cambio de los recursos es importante contar con datos de tiempo. Las información que se almacena en un SIG puede proceder de diversas fuentes: procesamiento de imágenes, mapas con diferentes escalas y proyecciones, datos sociológicos, económicos, c1imáticos, modelos de elevación digital, etc. Un SIG debe tener diferentes posibilidades de accesar toda la información. La información se debe convertir de la forma analógica en la que se encuentra a forma digital. La información alfanumérica (atributos) se introducen generalmente por medio del teclado, mientras que los mapas son tratados por medio de una tableta digitalizadora para obtener coordenadas de puntos líneas o polígonos, o bien para las imágenes de satélite o fotografías aéreas se utiliza un rastreador de barrido (Scanner), que permite introducir niveles de gris en valores numéricos. Debido a que los mapas originales pudieron estar en diferentes escalas y proyecciones, se requiere que la información este referenciada a un sistema común a fin de que este en posibilidad de relacionarse. Para ello el SIG cuenta con procedimientos para transformar coordenadas entre distintas proyecciones y de distintas escalas a la elegida como referencia. 8.1 Mapas topográficos y temáticos El mapa tradicional constituye la primera fuente de datos para un SIG y en buena parte es el origen de la organización y la estructura básica de los SIG. La utilidad de un mapa es muy amplia y variada, almacena de un modo económico grandes cantidades de datos facilitando cierto tipo de análisis de la estructura espacial de la información en él contenida. En los mapas se encuentra la componente espacial de los datos geográficos con sus dos elementos que la constituyen: La localización geométrica de los hechos sobre la superficie del mapa, que se refleja generalmente en unos ejes de coordenadas ortogonales X e Y, este-oeste y norte-sur, es relación a los cuales se establece la posición absoluta de cada punto y las relaciones
topológicas entre los objetos geográficos existentes en el mapa: conectividad, contigüidad proximidad-lejanía, inclusión, etc.
El segundo aspecto es la información temática contenida en el mapa que se puede considerar está referida a un tercer eje perpendicular a los otros dos y al que se le suele asignar la letra Z. La información recogida en un mapa se puede definir por tanto en relación a los dos aspectos mencionados, los tipos de objetos y las diversas formas en que se mide u observa la característica temática. De manera tradicional los mapas se clasifican en topográfico s y temáticos. Los mapas topográficos contienen como información geográfica principal: curvas de nivel, rasgos hidrológicos (arroyos permanentes, no permanentes, manantiales, acueductos, entre otros), vías de comunicación (carreteras, brechas, veredas), poblados, líneas de transmisión eléctrica, oleoductos, gasoductos. Este tipo de mapas generalmente se utiliza de apoyo para ubicar límites de zonas de estudio, definir puntos de control terrestre, describir el relieve, para delimitar zonas hidrológicas (regiones hidrológicas, cuencas, subcuencas, microcuencas, etc.), calcular pendientes, diferencias de elevaciones, entre otros usos. Los mapas temáticos contienen información específica sobre rasgos particulares de la corteza terrestre. Así, existen mapas edafológicos, geológicos, de vegetación y uso del suelo, uso potencial, hidrológicos, climáticos, fisiográficos, etc. En ambos casos la escala determina el nivel de detalle. Entre las escalas más comunes a nivel comercial, existen: 1:50 000, 1:250 000, 1: 500 000 Y 1:100 000. Aunque también existen mapas a escalas mayores en estudios locales, que corresponden objetivos planteados en reglamentos relacionados con en manejo de recursos naturales, como es el caso de los mapas que contiene un Programa de Manejo de Recursos Forestales, los cuales generalmente se elaboran a escala 1:20000. 8.2 Modelos Digitales del Terreno El concepto de modelo implica la representación simplificada de un fenómeno complejo, en el caso que se estudia, la representación se realiza a partir de características geográficas de la corteza terrestre. Un modelo digital del terreno (MDT) es la representación de características del medio físico o variables socioeconómicas de un espacio geográfico determinado. En el primer caso, los aspectos temáticos de la corteza terrestre a representar con mayor frecuencia es el relieve, pero también se puede aplicar a variables, tales como: el pH y la conductividad eléctrica del suelo, la composición litológica, la temperatura, la precipitación, etc.
También, las variables socioeconómicas como el número de habitantes, el índice de marginación, índice de analfabetismo, densidad de población, etc., puede constituir variables a representar en los Modelos Digitales del Terreno. La representación de los MDT se realiza como matriz de valores (ráster) o estructura TIN (Red de Triángulos Irregulares). En ambos casos se utilizan valores puntuales o valores de líneas que representan el mismo valor (curvas de nivel, isotermas, isoyetas, etc.) Ahora, la cuestión es como se elabora un MDT, para los cual tomemos como ejemplo la construcción de un modelo digital de elevación. Se parte de obtener curvas de nivel de una superficie, a partir de mapas topográfico s o de la restitución de fotografías aéreas del terreno. En el primer caso, la opción más sencilla es obtener el archivo de curvas de nivel a partir del producto elaborado por INEGI denominado Datos Vectoriales, los cuales se encuentran a escala 1:50 0000 y 1:250 000. La separación entre curvas de nivel es de 20 y 100 m, respectivamente. Estos archivos se encuentran en formato dxf, que se despliega de manera directa en la computadora mediante el programa de AutoCad o AutoCad Map. De no contar con esta información, otra opción es la digitalización de las curvas de nivel a partir de mapas topográfico s, generando líneas vectores y asignando la altitud correspondiente a cada una de las líneas. Sin embargo esta opción puede requerir de grandes cantidades de tiempo, por lo que se recomienda "escanear" las curvas de nivel, obteniendo un archivo en formato rastreo Posteriormente, la información ráster se vectoriza y georeferencia usando puntos de control terrestre. Los procedimientos de restitución fotogramétrica, también permiten la generación de curvas de nivel, a partir de la conformación de modelos estereoscópicos de fotografías aéreas mediante instrumentos fotogramétricos analógicos o analíticos. En la actualidad se han desarrollado programas de cómputo que eliminan la necesidad de emplear este tipo de equipos. Teniendo como base las curvas de nivel se corre un proceso para la elaboración de una representación TIN. Este procedimiento se puede realizar en programas como ERDAS, ARCVIEW o SURFER. Finalmente, en caso de no querer pasar por tantas vicisitudes, podemos acudir a INEGI, y obtener el producto denominado Modelo Digital de Elevación, el cual ha sido elaborado en base a información proveniente de mapas topográficos escala 1: 50 000 ó 1: 250 000. Estos son archivos en formato ráster, con píxel de 50x50 o 90x90 m, respectivamente.