Diplomado semi-presencial en:
Gestión de Riesgos para Oficiales de Prevención – PNUD Honduras/COPECO
UNIDAD 3: SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA
OBJETIVO GENERAL Comprender los conceptos básicos de los Sistemas de Información Geográfica. CONCEPTOS CLAVE: Mapas, mapas digitales, GIS, SIG, ArcGIS, ArcView, CAD.
Imagen recuperada el 22/julio/2014 de http://pixelcoblog.com
Tema 1. Conceptos B
editar datos, mapas y presentar los resultados de todas estas operaciones. Fuente: Wikipedia
¿Qué son los SIG? Los Sistemas de Información Geográficos o SIG o GIS por sus siglas en Ingles de Geographics Information Systems son un conjunto de prácticas, tecnologías y aplicación de las ciencias para estudiar un espacio geográfico, un SIG requiere la interacción armoniosa de software que utiliza poderoso Hardware que nos permite hacer análisis de datos geográficos y bases de datos a las personas, pero los técnicos o científicos que generan los mapas tienen que establecer modelos o procedimientos matemáticos o computacionales que nos lleven a respuestas, teorías o predicciones que permitan hacer una efectiva toma de decisiones. Fuente: Ing. Darwing Martínez Un SIG es un conjunto de herramientas que integra y relaciona diversos componentes (usuarios, hardware, software, procesos) que permiten la organización, almacenamiento, manipulación, análisis y modelamiento de grandes cantidades de datos procedentes del mundo real que están vinculados a una referencia espacial, facilitando la incorporación de aspectos sociales-culturales, económicos y ambientales que conducen la toma de decisiones de manera más eficaz, a su vez, la incorporación de un SIG debe ser escalable de acuerdo a la problemática a resolver y deben estar involucrados directivos, técnicos y analistas de la información. En el sentido más estricto, es cualquier sistema de información capaz de integrar, almacenar, editar, analizar, compartir y mostrar la información geográficamente referenciada. En un sentido más genérico, los SIG son herramientas que permiten a los usuarios crear consultas interactivas, analizar la información espacial, editar
https://www.youtube.com/watch?v=o6P5FbHuHVc
¿Para qué sirven los SIG? Los SIG sirven para estudiar y solucionar problemas donde la ubicación es determinante, otras personas lo interpretan como responder a preguntas geográficas. Por ejemplo: ¿Dónde viven las personas más vulnerables? ¿Dónde hay más gente vulnerable en el territorio? ¿Dónde están las viviendas con piso de tierra? O Con paredes con material de adobe? ¿Dónde viven las personas cuyo ingreso son menos de L. 4,000 al mes? ¿Dónde están las áreas de cultivo que se inundaron con la lluvia de 300 mm? Poder resolver problemas depende de la toma de buenas decisiones. Poder tomar buenas decisiones depende de la disposición de información precisa. En el mundo real, es la gente la que toma las decisiones, no las computadoras. El hardware es un componente que nos permite procesar los datos con los cuales generamos información útil y precisa para tomar decisiones.
Por tanto un SIG tiene como uno de sus componentes el aspecto informático (Hardware y Software) que nos ayuda a visualizar la información y ver los patrones y las relaciones geográficas que de otra forma no serían tan aparentes. La habilidad de realizar consultas complejas sobre los datos y analizar muchas capas a la vez, para después ver los resultados instantáneamente en un mapa o modelo, esto hace a los Software SIG una potente herramienta para crear información. La tecnología de los sistemas de información geográfica puede ser utilizada para investigaciones científicas, la gestión de los recursos naturales, gestión de activos, la arqueología, la evaluación del impacto ambiental, la planificación urbana, la cartografía, la sociología, la geografía histórica, el marketing, la logística por nombrar unos pocos. Por ejemplo, un SIG podría permitir a los grupos de emergencia calcular fácilmente los tiempos de respuesta en caso de un desastre, o para encontrar los humedales que necesitan protección contra la contaminación, o pueden ser utilizados por una empresa para ubicar un nuevo negocio y aprovechar las ventajas de una zona de mercado con escasa competencia. En resumen, un SIG se utiliza para generar modelos a partir de variables medibles o cuantificables o bien extrayendo de las variables sus cualidades que en combinación con otras variables generen información para validar técnicamente la toma de decisión.
das en la misma extensión geográfica se agrupan en una capa. Para hacer un mapa de un SIG puede añadir tantas capas como quiera.
Estas cuatro capas pueden ser utilizadas por la alcaldía de la ciudad para crear un mapa de SIG. Todas las capas contienen entidades localizadas dentro de los límites de la ciudad, pero cada una representa un "tema" distinto. Estas capas se dibujan unas encima de otras para crear un mapa informativo de SIG. Pero ¿cómo un SIG es más que un dibujo de puntos, líneas y polígonos?
http://www.gabrielortiz.com/ h tt p : / / e s . s l i d e s h a r e . n e t / k a r men1087/algunas-aplicaciones-sig
¿Cómo se organiza un mapa de un SIG? La realidad es muy compleja para poder modelarla completamente o como un todo de una sola vez, por tanto una de las formas de modelarla de forma simplificada es dividiendo la realidad en capas o temas que sean de interés estudiar o muy particulares para el área de estudio que intentamos abordar. En un mapa de un SIG, las entidades tienen una posición, una geometría y una simbología. Las entidades que tienen la misma geometría, características y están ubica-
Para lograr que los elementos sean más que dibujos que un simple punto, línea o polígono, cada elemento está vinculado hacia una tabla de atributos donde se pueden almacenar las características del elemento y eso hace que el dibujo sea un dibujo “inteligente” que puede almacenar varias características a la vez. Por ejemplo una línea que representa una calle puede almacenar en su tabla de información: ancho de la calle, tipo de revestimiento, tipo de calle, cantidad de postes, funcionalidad, estado de la calle, etc...Al unir las calles de toda una ciudad podríamos consultar y formular un proyecto de mejoramiento de calles, ya que desde esta capa podría generar consultas a la base de datos y extraer cuantos km de calles en mal estado tiene el municipio y donde se encuentran localizados. Por tanto no se debe olvidar que cada vez que dibujamos un elemento de un mapa de un SIG está vinculado con un registro en la tabla de atributos mediante un identificador numérico único (conocido
como ID). Todos los elementos de una capa tienen un identificador. Es importante entender está relación uno a uno entre los elementos gráficos, el identificador y el registro del atributo en la tabla. Ya que las entidades de un mapa están enlazadas a sus registros, puede hacer clic en una entidad del mapa y ver sus atributos almacenadas para esa entidad en la tabla. Cuando selecciona un registro de la tabla, la entidad vinculada en el mapa también se selecciona automáticamente. Ejemplo grafico de la relación gráfica y tabla (alfanumérica) usando la aplicación ArcMap de ArcGIS Desktop
En este mapa de India, la ciudad de Bombay está seleccionada. Su registro también está seleccionado en la tabla de atributos. El identificador único de Bombay se almacena en el campo FID. ¿Cómo se puede representar en SIG la realidad? Respuesta: Usando modelos matemáticos manejados desde la computadora estos se llaman: Vectores y/o Ráster Para poder matemáticamente representar las capas se utilizan dos tipos de modelos básicos: Modelo Vectorial: son puntos, líneas y polígonos El modelo de datos vector se basa en asumir que la superficie de la Tierra se compone de objetos discretos como ríos, árboles, lagos, etc. Los objetos se representan como elementos de puntos, líneas y polígonos con límites bien definidos. Los límites de las entidades se
definen por un par de coordenadas x,y, el cual referencia una posición en el mundo real. • Los puntos se definen con un único par de coordenadas x,y • Las líneas se definen con dos o más pares de coordenadas x,y • Los polígonos se definen con líneas que se cierran para formar los límites del polígono. En el modelo de datos vector, a cada entidad se le asigna un identificador numérico único, el cual se almacena con el registro de la entidad en una tabla de atributos.
El modelo de datos vectorial representa las entidades del mundo real como puntos, líneas y polígonos cuyos límites se definen por pares de coordenadas x,y. ¿Cuáles son los formatos Vectoriales SIG que existen? Algunos formatos vectoriales son: Shapefiles: se convirtió en un formato estándar de los software SIG, puede almacenar puntos, líneas o polígonos, pero solamente 1 tipo de elemento a la vez. Un shapefile en Windows se ve como un conjunto de 6 archivos con el mismo nombre donde cada uno cumple con una funcionalidad y es necesario tener como mínimo 4 de ellos para que se puedan almacenar los elementos vectoriales (*.dbf, *.shp, *.shx,*.sbn), por tanto si alguno de ellos falta. Coverages: Las coberturas son generadas por ArcInfo de ESRI y pueden almacenar más de un tipo de elemento a la vez en la misma capa. En Windows se ven como que fueran carpetas.
Geodatabase: Coverages: Las coberturas son generadas por ArcInfo de ESRI y pueden almacenar más de un tipo de elemento a la vez en la misma capa. En Windows se ven como que fueran carpetas.datos y están vinculadas a otras tablas. La geodatabase puede almacenar en un solo formato varias capas vectoriales, varios ráster pero también varias tablas no espaciales. Esto facilita el modelado de los datos y también su portabilidad. CAD: DXF, DWG, DGN, son archivos vectoriales creados por software como AutoCAD y Bentley Microstation, estos archivos pueden almacenar puntos, líneas, polígonos y anotaciones o textos. Modelo de datos Ráster: son imágenes formadas por un conjunto de pixeles/cuadros/celdas que al unirse forman una imagen. En el modelo de datos ráster, la Tierra se representa como una cuadrícula de celdas (pixeles) del mismo tamaño. Una celda individual representa una porción de tierra como un metro cuadrado o una milla cuadrada. A esto se le conoce como GSD - Groud Sample Distance, entre más pequeño es tamaño del pixel o celda la imagen tendrá mayor resolución o nitidez. Una fotografía tomada desde una cámara es un ráster, cuya resolución se mide en megapíxeles. Aquí en SIG una imagen de satélite que es un ráster te indica que es de 30 m de resolución, significa que cada celda o pixel cubre 30m en la tierra. A cada celda del ráster se le asigna un valor numérico, que puede representar cualquier tipo de información sobre la posición geográfica (una medida de altitud en metros, por ejemplo, o un código numérico que especifica un tipo de vegetación). Es por esto que los modelos ráster sirven para modelar variables continuas tempera-
tura, altura, velocidad del viento, nubosidad, pendiente etc. Pero también pueden modelar variables discretas como lo hace un vector.
¿Cuáles son los formatos Ráster SIG que existen? Hay muchos formatos de imagen, los cuales difieren en el tipo de comprensión utilizado para reducir el tamaño del archivo. Algunos de los formatos de imagen son .tif (Tagged Image File Format), .sid (LizardTech MrSID), .img (ERDAS Imagine) y .jpg (Joint Photographic Experts Group), ECW. Grids un formato ráster. Los Grids son un formato de archivo de ESRI que se utilizan para almacenar entidades discretas como edificios, carreteras y parcelas, y fenómenos continuos como la elevación, la temperatura y la precipitación. Hay que resaltar que la unidad básica de un modelo de datos ráster es la celda. Las celdas almacenan información sobre cómo son las cosas en una posición en concreto en la superficie de la Tierra. Dependiendo del tipo de datos que se almacena, los valores de las celdas pueden ser puntos enteros o reales (número con decimales). Hay dos tipos de grids: uno almacena enteros y el otro almacena puntos flotantes. Una Grid discreto contiene celdas cuyos valores son enteros, a menudo números de código para una categoría en concreto. Las celdas pueden tener el mismo valor en un Grid discreto. Por ejemplo, en un Grid discreto de uso de la tierra, cada uso de suelo se codifica con un entero diferente, pero muchas celdas pueden tener el mismo código. Los Grids discretos tienen una tabla de atributos que almacena los valores de las celdas y sus atributos asociados. Un Grid continuo se utiliza para representar fenómenos continuos; los valores de su celda son puntos flotantes. Cada celda en un Grid continuo puede tener un valor de
punto flotante diferente. Por ejemplo, en un Grid continuo que representa la elevación, una celda puede almacenar un valor de elevación de 564.3 metros, mientras que la celda de la izquierda puede almacenar un valor de elevación de 565.1 metros. Al contrario que los Grids discretos, los Grids continuos no tienen tablas de atributos.
Ventajas y desventajas de los modelos ráster y vectorial Existen ventajas y desventajas a la hora de utilizar un modelo de datos ráster o vector para representar la realidad.
VENTAJAS Vectorial
Ráster
La estructura de los datos es compacta. Almacena los datos sólo de los elementos digitalizados por lo que requiere menos memoria para su almacenamiento y tratamiento.
La estructura de los datos es muy simple.
Codificación eficiente de la topología y las operaciones espaciales.
Las operaciones de superposición son muy sencillas.
Buena salida gráfica. Los elementos son representados como gráficos vectoriales que no pierden definición si se amplía la escala de visualización.
Formato óptimo para variaciones altas de datos.
Tienen una mayor compatibilidad con entornos de bases de datos relacionales.
Buen almacenamiento de imágenes digitales
Las operaciones de re-escalado, reproyección son más fáciles de ejecutar.
Los datos son más fáciles de mantener y actualizar.
En algunos aspectos permite una mayor capacidad de análisis, sobre todo en redes.
DESVENTAJAS Vectorial La estructura de los datos es más compleja. Las operaciones de superposición son más difíciles de implementar y representar. Eficacia reducida cuando la variación de datos es alta.
Ráster
Mayor requerimiento de memoria de almacenamiento. Todas las celdas contienen datos.
Las reglas topológicas son más difíciles de generar.
Las salidas gráficas son menos vistosas y estéticas. Dependiendo de la resolución del archivo ráster, los elementos pueden tener sus límites originales más o menos definidos.
Es un formato más laborioso de mantener actualizado. Fuente: Wikipedia
Tema 2. Elementos técnicos para elaborar mapas de gestión de riesgo: susceptibilidad, amenaza, riesgos y vulnerabilidad. Cartografía Digital elementos generales Es importante mencionar que en la actualidad los mapas han evolucionado a formas digitales que nos permiten modelar la realidad que va siendo modificada a cada instante por las intervenciones humanas, esto permite una actualización efectiva y más rápida de los datos pero también los mapas impresos siguen siendo un medio de consulta efectivo para transmitir información a la población o a los interesados en una temática en particular como la gestión de riesgos, por tanto es necesario abordar cuales son los elementos mínimos que debe llevar un mapa impreso.
Información esencial que debe llevar un mapa Título: Es lo que transmite de que trata el mapa, por tanto un título claro y directo es lo mejor para llamar la atención del público deseado Mapa Principal: el mapa principal es donde deben estar las capas de información y formar el mensaje gráfico y de impacto, generalmente ocupa la mayor parte de nuestro tamaño de papel y además de nuestro esfuerzo para tematizar correctamente para poder transmitir el mensaje que deseamos enviarle a los lectores del mapa Leyenda: La leyenda es un elemento fundamental en un mapa impreso ya que será la que le indicará al lector del mapa que significa cada símbolo, y cada color utilizado en el mapa principal Escala: La escala es otro de los elementos importantes a poner en un mapa, por que el mapa impreso al ser una representación de la realidad puede dar información de distancia o lejanía pero también pueden darnos idea de áreas que se están queriendo cubrir por un proyecto por ejemplo. La escala puede ser nominal ejemplo cuando decimos la escala es 1:10,000 Pero también puede ser una escala grafica Mapas de ubicación: Los mapas de ubicación son un elemento grafico importante para señalar cual es el área que cubre el mapa principal en un área mucho más grande como el país, Centroamérica o el mundo. Explicación del mapa: Esto no siempre lo incorporan los mapas, pero una buena descripción de la metodología utilizada para generar el mapa o las operaciones que se ejecutaron para llegar a los resultados es una buena idea incorporarlas de forma que esto le dé una mayor validez y confianza al usuario que lee el contenido del mapa.
Ejemplo de mapa listo para imprimir. Fuente: ONG GOAL DIPECHO 8
Escalas de Reducción y Ampliación Las escalas son una herramienta para poder realizar una representación de la realidad Existen dos tipos de escalas: Escalas de ampliación: Cuando se necesita aumentar por ejemplo una página de un libro impreso que se requiere ampliar al 200%. En la actualidad existe en los SIG algo conocido como realidad aumentada en la cual se usan los conceptos de Escalas de ampliación.
Escalas de reducción: Pero también hay escalas de reducción que es lo contrario y es cuando se necesita reducir para que en un espacio determinado (tamaño de papel) quepa un espacio geográfico. Esto es lo que sucede cuando decimos que un mapa esta en escala 1:50,000 significaría que hay q reducir 50 mil veces la realidad para lograr hacer que la representación alcance en un papel (tamaño carta por ejemplo). Cuando se dibuja en un SIG, el dibujo se realiza como que se estuviera modelando la realidad 1 a 1, esto es gracias a la computadora que puede manejar el modelo en un espacio. matemático, por tanto las escalas se usan hasta que queremos imprimir o representar ese espacio computacional 1:1 y por tanto transportar hacia el papel los elementos o capas que tenemos en nuestro SIG. Lo otro que sucede con las escalas que hay que valorar es el origen de nuestros datos geográficos digitales, si por ejemplo se usa un mapa en papel en escala 1:50,000, se escanea y luego se digitaliza, el mapa estará digitalizado a una escala 1:50,000 que es la escala de origen, pero luego el técnico GIS lo utiliza como base para hacer un plano de desarrollo de una ciudad a escala 1:10,000. La impresión puede estar en escala 1:10,000 pero el mapa base origen está en 1:50,000 por tanto la representación tendrá más errores. Mapeo temático: cualitativo y cuantitativo Cuando hacemos un mapa lo más importante es saber que vamos a representar y elegir bien las variables que vamos a usar y como lo vamos a representar para esto hay dos tipos de mapeo temático o simbologías básicas: • Cualitativa: son cualidades o categorías para los elementos que permiten clasificar por ejemplo. Las vías se pueden clasificar por su tipo de revestimiento: adoquín, asfalto, concreto hidráulico, todo tiempo, sin revestimiento. Tipos de inversiones: agrícola, avícola, industrial, tecnológica Tipos de dominio en las parcelas: título de propiedad, resolución, escritura pública. Riesgo: Alto, Medio o Bajo
• Cuantitativa: números, cantidades, ejemplo: altura, población, cantidad de predios, porcentajes de afectación por rango, millones de pérdidas por inundaciones.
¿Cuáles son los sistemas de coordenadas? geográficos, UTM. Como reconocer una coordenada. ¿Qué es el Datum NAD27 y WGS84? Sistemas de Coordenadas En los SIG vamos a encontrar 2 sistemas de coordenadas en los mapas digitales: 1. Geográfico Son ángulos, latitud y longitud Los ángulos pueden ser expresados en diferentes formatos en Grados, minutos y segundos, grados deci males, o grados minutos decimales, pero al final el más útil a nivel de SIG son los grados decimales.
La longitud y la latitud son medidas de ángulos desde el centro de la Tierra a un punto en la superficie de la Tierra. 2. Plano, proyectado o Sistema de coordenadas local Son coordenadas métricas o medibles en las unidades locales de cada país como metros, pies, pulgadas, es Bidimensional o sea en un Plano X, Y.
Una proyección de mapa utiliza fórmulas matemáticas para convertir las coordenadas geográficas de un globo esférico a coordenadas planas de un mapa plano. Los software en la actualidad pueden hacer las conversiones automáticas de un sistema de coordenadas a otro, siempre y cuando se declare correctamente la capa de origen en que sistema de coordenadas fue creada. A continuación se muestra el mismo punto ubicado en el Distrito Central en diferentes sistemas de coordenadas y formatos.
Coord. X en UTM 470000
Coord. Y en UTM 1568000
Coord. X Geo decimal -87.278022
X Grados minutos y Segundos 87°16' 40.8792"
Y Grados minutos y Segundos 14°10' 53.472"
Coord. Y Geo decimal 14.183152
Datum En Honduras se usan dos DATUM: NAD27 y WGS84. ¿Qué son estas palabras técnicas? En pocas palabras un DATUM es un el componente matemático fundamental de un sistema de coordenadas que permite realizar la proyección y se puede considerar como el punto de inicio o de referencia que se usa para medir otros puntos que lo utilizan como referencia.
Este cambio de punto de referencia de un punto sobre la superficie de la tierra a usar el centroide o centro de masa de la tierra, genera que la misma cartografía creada en un datum respecto al otro tenga un movimiento de 200 hasta 300 metros hacia el norte y este de forma combinada. GPS (Global Position Sytems) - Ingreso de datos recolectados en campo usando GPS. GPS es un sistema de posicionamiento basado en la medición de la distancia a un mínimo de cuatro satélites simultáneos, que además, transmiten sus posiciones estimadas. Es posible determinar (en cualquier momento y bajo cualquier condición atmosférica), una posición precisa en cualquier punto de la superficie terrestre. El sistema GPS comprende tres segmentos diferentes • • •
El Segmento Espacial El Segmento de Control El Segmento de Usuarios
El Segmento Espacial Cada satélite GPS lleva a bordo varios relojes atómicos muy precisos. Estos relojes operan en una frecuencia de fundamental de 10.23 MHz, la cual se emplea para generar las señales transmitidas por el satélite.
El Segmento de Control El segmento de control estaba compuesto en sus orígenes por una estación de control maestro en Colorado Springs (EEUU), 5 estaciones de observación y 4 antenas de tierra distribuidas entre 5 puntos muy cercanos al ecuador terrestre.
En la actualidad se han anexado varias estaciones de rastreo: Australia, Quito, Usno, Buenos Aires, Bahrain, Inglaterra. El Segmento de Usuarios El segmento de Usuarios comprende a cualquiera que reciba las señales GPS con un receptor, determinando su posición y/o la hora. Algunas aplicaciones típicas dentro del segmento Usuarios son: la navegación en tierra, ubicación de vehículos, topografía, navegación marítima y aérea, control de maquinaria, etc.
Funcionamiento Emisión de una secuencia de datos en un esquema “falso aleatorio” Conocimiento del momento exacto de emisión de una señal dada. Conocimiento exacto del momento de recepción de los datos. Cálculo de la distancia al satélite en base al tiempo transcurrido. Por tanto lo que se realiza es una triangulación basada en la señal que se recibe de los satélites.
Un satélite emite la señal.
Con dos satélites ya se obtiene la intercepción y una posición aproximada
Con tres satélites ya se obtiene los dos posibles puntos de la ubicación a partir de las señales recibidas Uno de los puntos puede ser descartado porque normalmente está fuera de la tierra. El departamento de defensa de EU invirtió 12 billones de dólares en poner en órbita 24 satélites y el resultado es el SPG que ha cambiado la navegación para siempre. Por tanto se tienen 12 satélites en cada hemisferio trabajando, lo cual significa que en un receptor se puede lograr tener la señal de al menos 6 satélites. Pero la Federación Rusa también lanzo su sistema de satélites de ubicación llamado GLONASS por tanto ahora hay dos Sistemas que pueden alimentar con su señal a los receptores GPS, por tanto ahora en vez de recibir de 12 satélites se pueden recibir de 24 satélites posibles.
Los GPS traen en su memoria la configuración de los sistemas de coordenadas que se usan en cualquier parte del mundo, el usuario en Honduras debe conocer y configurar el sistema que va a usar ya sea el local conocido como UTM – Zona 16 Norte, o si va a usar sistemas de coordenadas geográfico que sería obtener coordenadas grados decimales.
Los GPS de navegación y lo teléfonos inteligentes pueden llegar a una precisión de 3 – 10 metros, lo cual significa que te devuelve la ubicación con 3 a 10 metros de error a la redonda. Modelo digital del Terreno Los modelos digitales del terreno o DTM (Digital Terrain Model) es un ráster o imagen que permite conocer la altura en cada punto del pixel, entre más pequeño es el pixel será mejor la definición de la altura en cada punto. A partir de los modelos de elevación digital se pueden derivar información como la pendiente, curvatura, el aspecto, mapas de sombras, curvas de nivel, reclasificaciones para análisis, perfiles transversales. Veamos el siguiente ejemplo de Tegucigalpa.
Modelo Digital del terreno simbolizado por altura
Modelo Digital del Terreno con visualizaci贸n de sombra
MDT de Tegucigalpa en 3D
Acercamientos de MDT Tegucigalpa.
Perfiles transversales Los perfiles transversales son gráficos que indican la altura y la distancia y por tanto le indican la forma que tiene la geografía, generar perfiles transversales puede ser costoso si se hace con topografía convencional o con estaciones totales, debido a que se requieren de muchas cuadrillas de trabajo, ya que los perfiles transversales se levantan cada 50 metros o 100 metros en dependencia del nivel de curvatura del rio y sus variaciones. Los perfiles transversales son uno de los insumos que requieren los hidrólogos e ingenieros hidráulicos para calcular el volumen de agua que puede soportar un rio antes de desbordarse y con esto generan los mapas de inundación. Por tanto se puede simular basado en estadísticas hasta donde llegarían los niveles de un rio si hay una lluvia de 50 mm en una hora por ejemplo. ¿Qué es Geoprocesamiento y Análisis SIG? Geoprocesamiento Geoprocesamiento son un conjuntos de operaciones donde se usan herramientas geográficas para operar una capa con otra u otras (por ejemplo deseo extraer todas las calles que estén a un kilómetro de los Ríos y saber cuántos metros serían los afectados en caso de una inundación de
un kilómetro), todas las operaciones que se tengan que realizar como extracción, área de influencia, consulta a la base de datos seria hacer geoprocesamiento. Geoprocesamiento para análisis Cuando las operaciones de Geoprocesamiento se utilizan para análisis, se crean nuevos datos que se pueden utilizar para responder a preguntas geográficas como, "¿Cuántos clientes viven a una determinada distancia de un almacén?" o "¿A qué propietarios afectarán el proyecto de las obras en la calle?". Las herramientas de geoprocesamiento utilizadas para análisis normalmente se dividen en tres categorías: extracción de datos, solapamiento y proximidad. Extracción de datos La extracción de datos significa la creación de un nuevo subconjunto de elementos en capa basada en la extensión geográfica de otra capa. Suponga que quiere analizar un área de proyecto dentro de Tegucigalpa. Tiene una capa con la zonificación áreas de riesgo y también tiene una capa con el área de influencia del proyecto que es de 15 km. Con una operación llamada Recortar, puede utilizar la capa del área de influencia de 15 km para extraer o recortar la zonificación de uso de suelo que caen dentro del área de influencia en una nueva capa. Estas son las entidades de interés para su análisis y reduciendo el tamaño de la capa que va a utilizar reducirá el tiempo de procesamiento. El software no considerará todo el resto del municipio del Distrito Central.
En una operación de recorte, una capa de recorte se superpone como un molde encima de una capa de entrada. Las entidades de la capa de entrada se recortan con la extensión de la capa de recorte. Superposición Si los datos que necesita para responder a una pregunta específica están contenidos en capas diferentes, se pueden combinar o superponer las capas para crear una nueva capa que contenga los datos de ambas capas. Por ejemplo, suponga que tiene capas de parcelas y zonificación de uso de la ciudad. La capa de parcelas contiene los nombres de los propietarios. Para encontrar los nombres de todos los propietarios de una propiedad comercial, podría superponer las dos capas utilizando una operación llamada Unión.
El dataset creado por la operación de unión contiene todas las entidades y atributos de ambas capas. Podría consultar rápidamente la nueva capa para encontrar los propietarios de los locales comerciales. Realizó una unión en el Módulo 1 como parte del análisis en el que identificó los posibles edificios para un centro juvenil.
Una capa de parcelas se superpone a una capa de zonificación. La operación de solapamiento crea una nueva capa con entidades y atributos de ambas capas. Proximidad Un tipo común de análisis de un SIG, llamado análisis de proximidad, incluye la búsqueda de lo que está cerca o dentro de una cierta distancia a una o más entidades. Un área de influencia es una operación de Geoprocesamiento común utilizada en los análisis de proximidad. Por ejemplo, si quiere informar a los propietarios de las parcelas sobre una nueva parada de autobús que está a una cierta distancia de su propiedad, se puede utilizar una operación de área de influencia para encontrar las parcelas dentro de dicha distancia.
En este ejemplo, se crea un área de influencia para definir el área a una cierta distancia de una parada de autobús.
El proceso de geoprocesamiento Durante el análisis SIG, las operaciones de geoprocesamiento se realizan en un orden concreto para alcanzar un resultado final determinado- una capa que contenga los elementos y los atributos de interés para el análisis. Una herramienta de geoprocesamiento realiza una operación en una capa de entrada y crea una capa de salida. La salida de una herramienta de geoprocesamiento es utilizada, a menudo, como la entrada de otra herramienta de geoprocesamiento. Una capa de salida de una herramienta y luego utilizado como entrada para otra herramienta se llama datos intermedios.
Una herramienta de geoprocesamiento realiza una operación en una capa de entrada y produce una capa de salida. Una herramienta de geoprocesamiento requiere ciertos parámetros para realizar su operación. Los parámetros de la herramienta consisten en el nombre y ubicación de la capa de entrada, los valores específicos de la operación de geoprocesamiento (por ejemplo, la distancia del área de influencia), el nombre y ubicación de la nueva capa de salida. Análisis SIG Se sigue una lógica de resolución de problemas. Definir el problema o la pregunta Geográfica: ¿Dónde están las personas más vulnerables ante un desastre? Definir criterios: Personas que viven en laderas, materiales de construcción de vivienda, salario por familia, viven cerca de los ríos o en el lecho del rio. Identificar los datos: que datos se requieren? Altura, pendiente,
datos del censo, datos económicos. Planear el análisis: Una vez que ha identificado el problema a analizar y ha recopilado los datos que va a necesitar, debería tomarse tiempo en planear el análisis y preparar los datos. Esto se puede hacer con un diagrama de flujo de trabajo que permitirá identificar: • • •
la secuencia de pasos la herramienta específica a utilizar en cada paso los datos requeridos y producidos por cada herramienta
Preparar los datos: Como los datos no siempre se obtienen exactamente cuando se necesitan para los análisis, puede identificar los pasos que se necesitan para preparar los datos. Ejecutar el análisis: Simplemente siga los pasos que incluyó en el diagrama del flujo de trabajo Ver y presentar los resultados: Los análisis de un SIG no dan siempre los resultados deseados la primera vez que se realizan. Es un proceso iterativo, con cada pasada sucesiva, se pueden cambiar los criterios que se utilizan o el orden de los procesos. Puede necesitar tomarse tiempo para verificar los resultados y analizar visualmente los datos producidos por los pasos intermedios así como el análisis final. Normalmente también es importante dibujar las conclusiones de los resultados del análisis dibujar las conclusiones puede ser o no su responsabilidad. En cualquier caso, probablemente necesitará producir algún tipo de salidas para que su trabajo pueda ser compartido con otros. Para algunos proyectos los pasos del análisis de un SIG pueden ser realizados rápidamente y formar un proceso sencillo. Pero para temas y problemas complejos, un análisis de SIG en realidad, es sólo una parte del largo proceso de investigación geográfica. Un análisis geográfico puede incorporar dos tipos de variables: 1. Variables cualitativas/cuantitativas que son consultas a las características de los elementos geográficos • • • • •
¿Quiero saber cuáles son las casas que tiene más de 3 habitaciones y 2 o más baños? ¿Quiero saber cuáles son los predios o parcelas que tengan más de 1000 metros cuadra dos? ¿Cuáles son los árboles que tienen más de 10 metros de altura? ¿Cuáles son las calles sin asfalto en Tegucigalpa? ¿Cuáles son los edificios cuyo uso es comercial?
2. Variables geográficas: que combina 2 o más capas según su posición geográfica por cercanía, área de influencia, superposición, intercepción, o puede ser con herramientas de Geoprocesamiento. Ejemplo de preguntas geográficas • ¿Quiero saber cuáles son las propiedades que se ubican a una altura superior a 900 msnm en Tegucigalpa? • ¿Quiero saber cuáles son las parcelas que tienen un suelo apto para sembrar maíz? • ¿Quiero saber que semáforos de la ciudad se ubican en un radio de 400 metros cerca de un Centro comercial o Parque? • ¿Cuáles son los bares que están a menos de 1 km de un centro escolar? • ¿Cuáles son las farmacias más cercanas a mi casa? Creación de Modelos, Variables, como se eligen las variables geográficas (pendientes, altura, suelo), cruces de variables. Un modelo en sistemas de información geográficos es una secuencia de pasos lógicos y operaciones entre capas (geoprocesamiento) que nos permiten llegar a unos resultados para poder inferir o predecir, estudiar o analizar o bien para explicar un fenómeno que se presenta en un área geográfica determinada. Por ejemplo se podría crear un modelo sencillo para saber cuántas personas viven a 500 metros del rio Choluteca. Y este modelo se puede ejecutar cada 2 meses o cada cierto periodo de tiempo. Los modelos pueden ser más complejos, y se convierten en complejos en dependencia de la cantidad de variables que queramos interrelacionar o si son dos variables se les conoce como bivariados, si son más de 3 variables son multivariables. Los modelos permitirán unificar criterios o pesos a cada una de las variables, de forma que podamos generar una escala de valoración que nos permita por medio de la suma de estos pesos que se explique o estudie el comportamiento de ambas variables fusionadas. (por ejemplo cuando decimos Alta amenaza, media amenaza, baja amenaza) Por ejemplo la creación de mapas de susceptibilidad si las variables son: pendiente, altura. Esta selección de variables debe haberse realizado basado en estudios de correlación. O también se puede realizar anclando una variable principal por ejemplo la geología y a partir de esto estudiar las otras variables y ver que porcentajes de correlación pueden tener para que sean significativos.
Pendiente
Altura
0%-5%
1
800 - 850
1
5%-10%
2
850 - 900
2
10%-20%
3
900 - 950
3
20%-40%
4
950 - 1000
4
40%-a mas
5
1000 a mas
5
Para el caso de las inundaciones pudieran tomarse 2 variables. Velocidad, Profundidad. En la vida diaria usamos modelos y todo se correlaciona, por ejemplo: Una persona que tiene nivel académico Doctorado, que tiene cuentas de banco, un trabajo permanente ganando 60,000 lempiras mensuales. Otra persona que tiene curso básico, trabaja de taxista, no tiene cuentas bancarias de ahorro y gana 8,000 lempiras al mes. ¿Cuál de ellos gastará más mensualmente? La respuesta evidente es EL TAXISTA NO GASTARA MAS QUE EL DOCTOR o EL DOCTOR GASTARA MÁS. Las variables correlacionadas ahí son: nivel académico entre mayor es mayor es la remuneración. Tener cuestas de ahorro significa que hay posibilidades para ahorrar y ser más resciliente en caso de una emergencia, enfermedad o desastre. Entre más gana una persona más podría gastar. Volviendo al tema de Modelos muchas veces un diagrama de flujo de trabajo de datos geográficos se puede convertir en un modelo. Cada herramienta de geoprocesamiento del modelo se ejecutará automáticamente en secuencia para producir los datos de salida finales.
Por tanto recuerde que el uso de los diagramas de flujo son muy útiles cuando querramos hacer algún análisis geográfico, al menos se debe generar un boceto del proceso y tener una correlación de datos para poder medir varias variables como que fueran una sola.
Tema 3: Aplicaciones de los SIG en GdR, Publicación en la web con Geoservicios, y donde encontrar información geográfica en Honduras. Las aplicaciones de los SIG en la gestión de Riesgos Con los Sistemas de Información Geográficos podemos hacer múltiples aplicaciones que no ayudan en varios frentes en el tema de Gestión de Riesgo: 1. Es el conocimiento del Riesgo, la amenaza y la vulnerabilidad. Esto se hace con la generación o creación de mapas de susceptibilidad, mapas de amenaza y mapas de vulnerabilidad 2. Gestionar, almacenar y registrar las acciones que se realizan en el territorio por medio de instrumentos como los permisos de construcción y las evaluaciones de riesgos. 3. Identificación de Familias en Riesgos 4. Identificación y georeferenciación de elementos constructivos que pueden significar una amenaza antropogénica. 5. Identificación y mapeo de proyectos, organizaciones (actores) y su presencia en el territorio, acciones en el territorio 6. Recursos preposicionados como bodegas, alimentos, colchonetas 7. Recursos humanos personas que trabajan en la Red o en organizaciones que colaboran en atención, prevención y mitigación de desastres. Publicación web con Geoservicios Una de las más grandes limitantes en nuestros países de Centroamérica es como compartir información pública de forma transparente, o acumulando información como que fuera privada y no pública. Este problema se puede observar de muchas formas y prácticas, se engavetan resultados, no se dan a conocer, no se comparten las capas en formato vectorial solamente en JPG, cuando un gobierno termina su gestión borran los discos duros, o los funcionarios recopilan la información y se la llevan como que fuera información personal, etc... En este sentido se han venido avanzando tecnológicamente para que se pueda mejorar esta problemática haciendo uso de servicios web geográficos que permitan por un lado a organizaciones centralizar en servidores de almacenamiento la información geográfica publica fundamental y especializada, y por el otro darle acceso desde ahí a los usuarios que necesitan la información geográfica por medio de GEOSERVICIOS. Los Geoservicios son estándares a nivel mundial provistos o diseñados por la OGC - Open Geospatial Consortium. Una organización donde convergen todos los creadores de software para acordar la interoperabilidad de los formatos, sistemas, software por medio de estándares. Hay dos tipos básicos de Geoservicios o estándares de mapeo: WMS – Web Mapping Services. En español Servicios de Mapeo Web, este tipo de Geoservicios permite que los usuarios finales visualicen y consulten los mapas y tablas pero no la puedan modificar, ni descargar en formato vectorial. Por tanto el usuario puede ver y usar las capas de información en sus mapas tal cual el servidor las provea. Un ejemplo de esto podría ser Catastro, que puede compartir los límites de los predios o parcelas pero ningún usuario que se conecte a esta
base de datos podrá realizar ninguna modificación a la información Catastral, solo la podrá observar y consultar. Para usuarios que necesiten modificar y descargar la información vectorial se creó un estándar con esta funcionalidad llamado WFS – Web Feature Services. Este permite que los usuarios se conecten remotamente desde sus computadoras y puedan realizar modificaciones a la base de datos o bien puedan descargar los datos vectoriales de la capa y los puedan usar para realizar análisis más complejos localmente en su computadora. Si todas las instituciones que producen, crean o modifican datos geográficos compartieran su información con estos estándares estaríamos avanzando hacia lo que se conoce como IDE o Infraestructura de datos Espaciales, http://es.wikipedia.org/wiki/Infraestructura_de_Datos_Espaciales, en honduras ya existe esta iniciativa y era coordinada por SEPLAN por medio de la Dirección de Ordenamiento Territorial. Se avanzó en la generación de un estándar de documentación o metadatos. Donde encontrar información geográfica de Honduras COPECO SMIT: http://smit.copeco.gob.hn/ PNUD Honduras Naciones Unidas SIMAPWEB: http://simapweb.riesgosydesarrollo.org:8080/SIMAPWEB/composer/ SEPLAN SINIT Secretaria de Educación http://mapa.se.gob.hn/MAPA_OL_siplie/mapa/matricula.html SERNA http://miga.serna.gob.hn/ UNAH – IHCIT http://faces.unah.edu.hn/sibsig/images/2013/Comunicaciones/INDES_CONFISIG.pdf ENLACES http://es.masternewmedia.org/2005/06/30/vuelo_virtual_sobre_cualquier_destino.htm http://www.scribd.com/doc/97294798/GPS-y-Google-Earth-en-Cooperacion http://www.esri.com/library/catalogs/esripress-catalog-2014.pdf http://www.esri.com/training/main http://es.wikipedia.org/wiki/Google_Earth
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