Master Thesis ǀ Tesis de Maestría submitted within the UNIGIS MSc programme presentada para el Programa UNIGIS MSc at/en
Interfaculty Department of Geoinformatics- Z_GIS Departamento de Geomática – Z_GIS University of Salzburg ǀ Universidad de Salzburg
Web geográfica para gestión de información de redes de la empresa Aguas Kpital Cùcuta Colombia, bajo tecnología SIG libre Open Source-based Geographic Web Service for managing network information of the ‘Aguas Kpital Cúcuta’ Company Colombia by/por
Ingeniero Edison Alejandro Peñaranda Pèrez 01223183 A thesis submitted in partial fulfilment of the requirements of the degree of Master of Science (Geographical Information Science & Systems) – MSc (GIS) Advisor ǀ Supervisor: Anton Eitzinger PhD
Cúcuta - Colombia,2020
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Compromiso de Ciencia Por medio del presente documento, incluyendo mi firma personal certifico y aseguro que mi tesis es completamente el resultado de mi propio trabajo. He citado todas las fuentes que he usado en mi tesis y en todos los casos he indicado su origen.
Cúcuta – Colombia, Febrero 2020 (Lugar, Fecha)
(Firma)
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RESUMEN
Durante la realización de la investigación se evaluaron las posibilidades tecnológicas para el desarrollo de una plataforma Web Geográfica, que busca la gestión de la Información en la red de acueducto y alcantarillado de la empresa AKC (Aguas Kpital Cúcuta S.A. E.S.P.) de la ciudad de Cúcuta (Norte de Santander – Colombia), realizando la comparación de costo software propietario y software libre dando como resultado la viabilidad de la implementación tecnología SIG libre. Para cumplir los objetivos se inició con la identificación de las necesidades de interacción de los usuarios con la información geográfica de la empresa, se creó la base de datos geográfica SIGAKC (Sistemas de Información Geográfica Aguas Kpital Cúcuta), migrando la información de software propietario a libre para la publicación de información geografía en la Web, seleccionando las alternativas de SIG (Sistemas de Información Geográfica) libre de escritorio QGIS (Quantum Geographic Information System), base de datos espacial PostGIS, el servidor GeoServer. Finalmente se concluyó que existen varias alternativas de usos de tecnologías SIG libre para la implementación de esta Web geográfica para la empresa AKC y que sin una base de datos, un servidor y un visualizador de mapas que interactúen sería imposible un mejor desarrollo de las actividades de la empresa.
Palabras Claves: Base de dato espacial, SIG, Software libre y Web geográfica
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ABSTRACT
During this investigation, the technological possibilities for the development of a Geographic Web platform were evaluated. This platform seeks the management of information in the aqueduct and sewerage network of the company AKC (Aguas Kpital Cucuta S.A. E.S.P.). The evaluation was done through cost comparison between proprietary and free software resulting in the feasibility of a free GIS technology implementation. To meet the objectives, first the user needs of interaction with the geographical information of the company were identified, the geographic database SIGAKC (Geographic Information Systems Waters Kpital Cucuta) in to CĂşcuta City (Norte de Santander, Colombia) was created, migrating from proprietary software to freelicensed software information with the objective of publishing geographic information on the Web, selecting the free GIS desktop (Quantum Geographic Information System), a spatial database PostGIS, and the GeoServer server. Finally, it was concluded that there are many alternatives of uses of free GIS technologies for the implementation of this geographical website for the company AKC and that without a database, a server and a map visualizer it would be impossible to better develop the company's activities.
Keywords: Spatial Database, GIS, Free Software and Geographic Web
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CONTENIDO PÁG. ACRONIMOS ....................................................................................................... 11 1. INTRODUCCION ............................................................................................. 12 1.1 ANTECEDENTES ....................................................................................... 12 1.2 EL PROBLEMA ........................................................................................... 14 1.3 OBJETIVOS Y PREGUNTAS DE INVESTIGACION .................................. 16 1.3.1 Objetivo General ................................................................................... 16 1.3.2 Objetivos Específicos............................................................................ 16 1.3.3 Preguntas de Investigación ................................................................... 16 1.4 HIPÓTESIS ................................................................................................. 17 1.5 JUSTIFICACIÓN ......................................................................................... 17 1.6 ALCANCE ................................................................................................... 19 2. MARCO TEÓRICO .......................................................................................... 20 2.1 RESEÑA HISTÓRICA DE SIG EN EL ACUEDUCTO DE CÚCUTA ........... 20 2.1.1 Breve Reseña Histórica del Acueducto de Cúcuta. .............................. 20 2.1.2 Reseña histórica del SIG en el acueducto de Cúcuta ........................... 21 2.2
REFERENCIAS
METODOLÓGICAS
Y
TEÓRICAS
DE
LA
IMPLEMENTACIÓN DE WEB GEOGRÁFICA .................................................. 28 2.2.1 Aproximación Teórica del Software Libre y Propietario ........................ 28 2.2.2 Comparaciones de Diferentes Plataformas Libre para Web Geográfica30 2.2.3 Aproximación Metodológica para Publicación de Información en Web Geográfica ..................................................................................................... 33 3. METODOLOGÍA .............................................................................................. 39 3.1
ANÁLISIS
Y
REVISIÓN
DE
LOS
INSUMOS
CARTOGRÁFICOS
SUMINISTRADOS ............................................................................................ 42 3.1.1 Feature Dataset Base ........................................................................... 42 3.1.2 Feature Dataset Red de Acueducto ...................................................... 43 3.1.3 Feature Dataset Alcantarillado .............................................................. 43 3.1.4 Sistemas de Coordenadas .................................................................... 44 3.1.5 Esquema de Usuarios SIG de AKC ...................................................... 45 3.1.6 Contenedores Temáticos ...................................................................... 47
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3.2 SELECCIÓN DE SOFTWARE SIG LIBRE .................................................. 47 3.2.1 Selección de Software SIG de Escritorio Libre ..................................... 48 3.2.2. Selección de base de datos espacial libre ........................................... 51 3.2.3 Selección de Servidores de Mapas Libre.............................................. 52 3.3 INSTALACIÓN DE SOFTWARE LIBRE ...................................................... 54 3.4 CREACIÓN BASE DE DATOS ESPACIAL Y MIGRACIÓN DE DATOS EN SOFTWARE LIBRE .......................................................................................... 54 3.5
PUBLICACIÓN
WEB
DE
LA
INFORMACIÓN
GEOGRÁFICA
EN
SOFTWARE LIBRE .......................................................................................... 58 4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN ......................................................................... 60 4.1 RESULTADOS ............................................................................................ 60 4.2 DISCUSIÓN ................................................................................................ 60 5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ................................................... 69 5.1 CONCLUSIONES ....................................................................................... 69 5.2 RECOMENDACIONES ............................................................................... 70 BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................... 72 ANEXOS .............................................................................................................. 77
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INDICE DE FIGURAS
PÁG. Figura 1 Estuche del equipo rotulador: Díngrafo .................................................. 22 Figura 2 Otros Instrumentos de Dibujo a Mano: Borrador eléctrico ...................... 22 Figura 3 Copia heliográfica de plano de red de acueducto 1930. ........................ 23 Figura 4 Planos antiguos deteriorados. ................................................................ 24 Figura 5 Plano de georeferenciación con chinches .............................................. 24 Figura 6 Formulario captura de información de catastro de redes de acueducto EIS-Unipamplona. ................................................................................................ 25 Figura 7 Plano de AutoCAD de redes. ................................................................. 25 Figura 8 Formulario captura de información de catastro de redes AKC. .............. 26 Figura 9 GPS Submétrico. ................................................................................... 27 Figura 10 Spatial database management system. ............................................... 31 Figura 11 Etapas para la publicación de información geográfica. ........................ 35 Figura 12 Flujograma ........................................................................................... 39 Figura 13 Localización geográfica de Cúcuta....................................................... 40 Figura 14 Zonas Hidráulicas Cúcuta. ................................................................... 41 Figura 15 Geodatabase AKC. .............................................................................. 44 Figura 16 Esquema usuario SIG AKC .................................................................. 46 Figura 17 Contenedores temáticos. ..................................................................... 47 Figura 18 Tendencias software de escritorio SIG libre en el mundo. ................... 49 Figura 19 Tendencias software de escritorio SIG libre en Colombia. ................... 50 Figura 20 Interés geográfico de QGIS en Colombia............................................. 50 Figura 21 Tendencia base de datos SIG libre en el Mundo. ................................ 51 Figura 22 Tendencia motor base de datos SIG libre en Colombia. ...................... 51 Figura 23 Interés geográfico de PostGIS en Colombia. ....................................... 52 Figura 24 Comparativo Servidores de mapas código abierto últimos 10 años. .... 52 Figura 25 Comparativo Servidores de mapas código abierto últimos 5 años. ...... 53 Figura 26 Base de datos AKC en pgAdmin III. ..................................................... 55 Figura 27 Panorámica red de acueducto en QGIS............................................... 56
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Figura 28 Acercamiento escala 1:10,000 red de acueducto en QGIS.................. 56 Figura 29 Panorรกmica red de alcantarillado en QGIS. ......................................... 57 Figura 30 Acercamiento escala 1:10,000 red de alcantarillado en QGIS. ............ 57 Figura 31 Publicaciรณn de capas en GeoServer. ................................................... 58 Figura 32 Visualizaciรณn capas con OpenLayer. ................................................... 59 Figura 33 Resultado base de datos espacial SIGAKC en pgAdminII. .................. 62
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INDICE DE TABLAS
PÁG. Tabla 1 Acción de las áreas operativas y comerciales sin y con Web Geográfica. ............................................................................................................................. 15 Tabla 2 Comparativo de las características de software propietario y software libre. ..................................................................................................................... 29 Tabla 3 Tiempos de respuesta WMS MapServer. ................................................ 32 Tabla 4 Tiempos de respuesta WMS GeoServer. ................................................ 33 Tabla 5 Comparación de costo software propietario y software libre. .................. 48 Tabla 6 Promedio de tendencias a nivel de Colombia y el Mundo de Software SIG libre de escritorio en los últimos 10 años. ............................................................ 60 Tabla 7 Promedio de tendencias a nivel de Colombia y el Mundo de Software SIG libre de base de datos geográfica en los últimos 10 años. ................................... 60 Tabla 8 Promedio de tendencias a nivel de Colombia y el Mundo de Software SIG libre de servidores de mapas en los últimos 5 y 10 años. .................................... 61 Tabla 9 Resultado de la plataforma Web basada en tecnologías SIG libre. ........ 62 Tabla 10 Características de software libre. .......................................................... 63 Tabla 11 Ventajas de la implementación Web geográfica. ................................... 64 Tabla 12 Costos de licencia para la implementación Web geográfica. ................ 64
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INDICE DE ANEXOS
PÁG. Anexo 1 Ficha Técnica Ortofotomosaico .............................................................. 77 Anexo 2 Cotización No. 12,465 ESRI Colombia S A S ........................................ 78 Anexo 3 Pasos de Instalación de QGIS ............................................................... 80 Anexo 4 Pasos de Instalación de PostGIS ........................................................... 84 Anexo 5 Pasos de Instalación de Geoserver ....................................................... 95 Anexo 6 Exportación de Datos Geodatabase a PostGIS ................................... 102 Anexo 7 Publicación de Información Geográfica en Geoserver ......................... 108
ACRONIMOS
AKC
Aguas Kpital Cúcuta S.A. E.S.P.
DBMS
Sistema Manejador de Bases de Datos (DataBase Management System).
ECW
Enhanced Compressed Wavelet Image Format.
EEPPMM
Empresas Públicas Municipales.
EIS
Empresa Industrial y Comercial de Cúcuta E.S.P.
EMPOPASTO Empresa de obras sanitarias de Pasto ESRI
Instituto
de
Investigaciones
sobre
Sistemas
Ambientales
(Environmental Systems Research Institute). GPS
Sistema de Posicionamiento Global (Global Positioning System).
HTML
Lenguaje de Marcas de Hipertexto (HyperText Markup Language).
ICDE
Infraestructura Colombiana de Datos Espaciales.
IDECA
Infraestructura de datos espaciales de Bogotá.
IGAC
Instituto Geográfico Agustín Codazzi.
OGC
Open Geospatial Consortium.
QGIS
Quantum Geographic Information System.
RAS
Reglamento técnico para el sector agua potable y saneamiento básico.
SIG o GIS
Sistemas de Información Geográfica (Geographic Information System).
SIGAKC
Sistemas de Información Geográfica Aguas Kpital Cúcuta.
SIGUE
Sistema de Información Geográfico Unificado Empresarial.
SISGEO
Sistemas de Información Geotécnica.
SQL
Lenguaje de Consulta Estructurado (Structured Query Language).
SRS
Sistema de Referencia Espacial (Spatial Reference System).
UPS
Fuente de energía eléctrica ininterrumpida.
WFS
Web Feature Service.
WMS
Web Map Service.
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1. INTRODUCCION
1.1 ANTECEDENTES A partir de la Constitución de 1991, se abrió la posibilidad de que el sector privado pueda prestar los servicios públicos domiciliarios, como lo mencionan Cristo Gonzales y Parada Aricapa (2013) “En la Constitución se plasma la obligación por parte del Estado de prestar los servicios públicos domiciliarios de manera eficiente, bien sea que esta prestación sea pública o privada” (Pág. 21). Esto abrió paso a la ley Nº 142 (1994) por la cual se establece el régimen legal de los servicios públicos domiciliarios para Colombia en el que el Estado adopta medidas regulatorias que garantizan los precios de mercado, cobertura total, eficiencia en la prestación del servicio y la calidad del mismo (Cristo Gonzales y Parada Aricapa, 2013).
Para la prestación del servicio de acueducto y alcantarillado, el Ministerio de Vivienda, Ciudad y Territorio fijó el Decreto Nº 2113, Art. 5 (1992) reglamento técnico del sector de agua potable y saneamiento básico (RAS), el cual establece los parámetros, regulaciones y la obligación para las empresas prestadoras de servicios públicos de acueducto y alcantarillado de tener un catastro de redes actualizado, con inventario de las tuberías y sus accesorios. (Decreto Nº 2113, Art. 5, 1992) Con esta implementación, por parte de las empresas, se hace más factible realizar una Web geográfica para gestionar la información de redes bajo la tecnología SIG (Sistema de Información Geográfica) libre. Una de las primeras ciudades en adoptarla fue Manizales, donde se lograron mejoras significativas en el funcionamiento del sistema de acueducto y alcantarillado gracias, a la identificación rápida y efectiva de los daños en las tuberías (Giraldo Fadul, 2010).
También, en el caso del acueducto de Bogotá, para las actividades de carácter técnico están disponibles los servicios de software e información del
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Sistema de Información Geotécnica (SISGEO), al igual que el acceso a los procesos de normalización técnica del área de tecnología (Acueducto, 2012).
Este sistema permite consultar la información geotécnica asociada a las exploraciones de campo, llevadas a cabo para los estudios geotécnicos ejecutados por diferentes consultores en la zona de influencia de las obras de la empresa. Adicionalmente, en el sistema de información documental también se puede realizar consultas sobre planos, obras y proyectos de acueducto y alcantarillado, o sobre la normatividad tanto interna como externa en torno a los temas que regulan la prestación de los servicios públicos (Acueducto, 2012).
El avance más reciente relacionado con el sistema antes descrito, es el portal de Mapas Interactivos, según el Acueducto (2013) consiste en un “componente del SIG Unificado Empresarial (SIGUE) encargado de obtener la información geográfica de la base de datos a través de un navegador que soporte HyperText Markup Language HTML” (pág. 1). (Acueducto, 2013, pág. 1). Un sistema similar fue desarrollado en Nariño por la empresa de obras sanitarias de Pasto (EMPOPASTO), la cual tuvo un reconocimiento a nivel nacional a través de la implementación de herramientas SIG Web y móviles. Esta empresa ha logrado convertirse en un ente eficiente y confiable al momento de tomar decisiones operativas para el mantenimiento de las redes de acueducto y alcantarillado (EMPOPASTO, 2016).
En cuanto a la ciudad de Cúcuta, la cual es el área objeto de esta investigación, la prestación de servicio de acueducto se encuentra a cargo de la empresa Aguas Kpital Cúcuta (AKC), quien cuenta con un SIG local en redes de acueducto y alcantarillado, así como un censo de usuarios, lo que ha permitido mejoras en la prestación del servicio y la continuidad del mismo en la ciudad.
Lo anterior se hace evidente en el informe de gestión de AKC S.A E.S.P (2016) donde se menciona que “El año finalizó con una cobertura de prestación del servicio de acueducto del 99.94% y una cobertura de prestación del servicio
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de alcantarillado del 96.5%” (Pág. 44-45); en cuanto a la prestación del servicio cabe resaltar que la satisfacción de los usuarios mejoró en un 15% respecto al año anterior, como es posible verlo en una encuesta realizada en el mes de Diciembre de 2016. Lo anterior se realizó gracias al seguimiento de los indicadores a través del Comité Interdisciplinario de Encuesta y a la toma de decisiones acertadas, lo que hace que esto se traduzca en los buenos resultados a través de las estrategias ejecutadas por cada uno de los procesos (AKC, 2016).
Otro aspecto relevante dentro de las mejoras alcanzadas es el promedio de tiempo empleado en la reparación de daños, según AKC (2016) “tuvo una mejora del 52%, con relación al promedio obtenido en el 2015, al pasar de 69.49 horas a 33.20 en el 2016, denotándose una disminución de 36.29 horas” (Pág. 61). (AKC, 2016, pág. 61). Todos los avances mencionados resultan ser de gran utilidad tanto para la empresa como para los usuarios. Sin embargo, al llevar a cabo esta investigación, se hace posible lograr nuevas mejoras, debido a que se pretende ampliar el SIG en una Web geográfica para reducir costos operacionales y brindar información más precisa en tiempo real tanto para los empleados de la empresa como para el usuario final.
1.2 EL PROBLEMA La empresa de acueducto y alcantarillado de la ciudad de Cúcuta, AKC, actualmente opera en seis zonas hidráulicas (Norte, Valle Norte, Oriental, Valle Sur, Suroccidental y Occidental), las cuales abastecen de agua potable a 170,706 suscriptores y 165,241 de alcantarillado en esta ciudad (AKC, 2016). Para ello, esta empresa tiene instalados 1,290,653 metros de redes de acueducto y 1,072,211 metros de redes de alcantarillado (AKC, 2016).
Además, AKC cuenta con georeferenciación de los usuarios y la extensión de las redes, pero hasta el momento se evidencia que no cuenta con una Web geográfica que busque la gestión de información de redes bajo tecnología SIG. Es evidente que tampoco la empresa cuenta con una Web geográfica para las áreas
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operativas o comerciales como: facturación, cartera, control de irregularidades, ventas, distribución y bombeo, electromecánica, acueducto y alcantarillado, que se pueden beneficiar de esta tecnología SIG libre, así como lo menciona Stallman (2004) “El SIG libre, constituye una solución altamente aceptable para el tratamiento de los datos espaciales” (Pág. 1).
Para el caso de la ciudad de Cúcuta la implementación de Web Geográfica bajo tecnología SIG libre facilitaría el funcionamiento de las áreas operativas y comerciales, como se explica en la siguiente tabla 1 comparativa en la que se observa la forma como opera actualmente la empresa, es decir, sin Web Geográfica bajo Tecnología SIG libre y la forma que operaría con la implementación de esta tecnología.
Tabla 1 Acción de las áreas operativas y comerciales sin y con Web Geográfica. Facturación Cartera Control de irregularidades Ventas
Distribución bombeo
y
Acueducto alcantarillado
y
Sin Web Geográfica Toma de lectura por medio de formatos impresos papel. Listado de suscriptores morosos en lista impresos. Dificultades para la ubicación de suscriptores fraudulentos. Envía personal a verificar en campo cual podría ser nuevo suscriptor. En campo se llevan planos impresos ocurriendo a la ubicación errada de la válvula a operar (abrir o cerrar) El personal de campo tiene que llamar al personal de oficina para solicitar la ubicación del daño y la información correspondiente a todas las operaciones técnicas de la zona.
Con Web Geográfica Toma de lectura por medio de dispositivos móviles. Listado de suscriptores morosos geo referenciado con ruta óptima. Ubicación de fraudulentos geográficamente. En campo identifican la ubicación exacta de los potenciales suscriptores y solo se ofrece el servicio a los que realmente no lo tienen. Conocimiento de la ubicación exacta de las válvulas a operar teniendo una óptima operación y distribución de agua potable. En el momento de presentarse un daño se puede saber en campo y en tiempo real la información necesaria (profundidad del tubo, diámetro, material) para realizar la reparación correspondiente en donde la empresa se ahorraría tiempo y recursos para realizar dichas reparaciones.
Basado en datos de AKC (2018).
De esta manera, se hace evidente que, con la Web geográfica de forma libre, la empresa no incurriría en costos de licencias y se vería beneficiada de la implementación de esta tecnología. Por lo tanto, este trabajo hace una primera
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exploración sobre las posibilidades que tiene la empresa AKC para implementar una Web geográfica bajo tecnología SIG libre adaptadas a las necesidades de la ciudad, la empresa y los usuarios.
1.3 OBJETIVOS Y PREGUNTAS DE INVESTIGACION 1.3.1 Objetivo General. Evaluar las posibilidades tecnológicas para el desarrollo de una plataforma Web basada en tecnologías SIG libre, con el fin de mejorar la operación técnica de la empresa de servicios de acueducto y alcantarillado de la ciudad de Cúcuta AKC en Colombia.
1.3.2 Objetivos Específicos. Detectar las actividades operativas de la empresa de servicios de acueducto y alcantarillado que puedan beneficiarse de las alternativas tecnológicas SIG libre. Generar la base de datos espacial en tecnología SIG libre para la empresa operadora de servicios de acueducto y alcantarillado de la ciudad de Cúcuta. Identificar la plataforma Web basada en tecnologías SIG libre para la empresa operadora de servicios de acueducto y alcantarillado de la ciudad de Cúcuta en Colombia.
1.3.3 Preguntas de Investigación. A partir de lo expuesto anteriormente, la pregunta de investigación principal es: ¿Cuáles son las posibilidades de tecnologías SIG libre para el mejoramiento de las actividades de la empresa operadora de servicios de acueducto y alcantarillado de la ciudad de Cúcuta?
Además de la pregunta de investigación, surgen otras interrogantes como:
¿Cuáles son las actividades de la empresa operadora de servicios de acueducto y alcantarillado de la ciudad de Cúcuta?
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¿Es necesario generar una base de datos espacial para que la empresa de acueducto y alcantarillado de Cúcuta implemente software libre para la publicación de información geográfica?
¿Cuál es la alternativa tecnológica de SIG libre para el mejoramiento de las actividades de la empresa operadora de servicios de acueducto y alcantarillado de la ciudad de Cúcuta?
1.4 HIPÓTESIS Existen varias alternativas de uso de tecnologías SIG libre que mejoren la operación técnica de la empresa de servicios de acueducto y alcantarillado de la ciudad de Cúcuta AKC en Colombia.
1.5 JUSTIFICACIÓN Hay que resaltar que la presente investigación aporta a la ciudad de Cúcuta y específicamente a la empresa encargada de prestar el servicio acueducto y alcantarillado, el conocimiento y los estudios necesarios para que se pueda implementar una Web Geográfica con tecnología SIG libre con el propósito de facilitar las operaciones de esta.
El SIG actual de la empresa AKC está en red local y ha permitido mantener la actualización permanente de los catastros de redes de acueducto y alcantarillado. Sin embargo, esto no es suficiente para que otros funcionarios fuera de la empresa tengan acceso a la información, siendo necesario la implementación de la Web geográfica.
Algunas de las ventajas de usar la Web Geográfica respecto al SIG actual, es que no es necesaria la implementación de un software SIG específico para consultar la información geográfica, es decir, solo se requiere de un simple navegador Web; además, con una capacitación básica pone al alcance de todos
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los empleados la información geográfica actualizada en tiempo real, favoreciendo el trabajo colaborativo (Morales, 2016). (Morales, https://mappinggis.com, 2016). Lo anterior hace que uno de los factores más importantes que se logran con esta investigación es que se examinan las posibilidades tecnológicas para el desarrollo de una plataforma Web basado en tecnologías SIG libre, por medio de la cual, los empleados puedan tomar decisiones inmediatas en el desarrollo de sus labores de campo, mejorar la eficiencia y el tiempo en la reparación de daños en redes, acometidas y nuevas vías de expansión en las redes de acueducto y alcantarillado de la ciudad.
En lo que se refiere a los aspectos técnicos de esta tecnología, tanto el personal como los usuarios dispondrían de una base de datos, un servidor y un visualizador de mapas que interactúen entre sí, para obtener la información geográfica necesaria a través de la Web mediante dispositivos móviles.
Además, la empresa entraría en una fase de mejoramiento y desarrollo de las actividades como empresa operadora de servicios de acueducto y alcantarillado, así como, el establecimiento de un vínculo exitoso y confiable de prestación de servicios empresa-usuario.
Al mismo tiempo, la empresa AKC tendría a disposición un sistema de comunicación completo y eficiente de soporte en materia de transferencia tecnológica, facilitando el proceso de toma de decisiones, operación técnica, automatización de procesos, administración y prestación eficiente del servicio, en bien del usuario y de la empresa misma.
En cuanto al desarrollo tecnológico de la empresa, la presente investigación conlleva a la creación de proyectos en telecomunicaciones e informática que vayan de la mano con la estructuración de procesos de investigación, que permitan lograr una actualización y adaptación de nuevas tecnologías desarrolladas en el ámbito mundial. Aprovechando estas tecnologías de
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comunicación, es posible tener toda la información actualizada y disponible en cualquier lugar y momento.
En definitiva, con esta investigación la empresa AKC podrá contar con todas las posibilidades tecnológicas para el desarrollo de una plataforma Web basado en tecnologías SIG libre, con el fin de mejorar la operación técnica de la empresa de servicios de acueducto y alcantarillado de la ciudad de Cúcuta AKC en Colombia.
1.6 ALCANCE Este trabajo implica examinar las posibilidades tecnológicas de SIG libre para optimizar el servicio de acueducto y alcantarillado de la ciudad de Cúcuta Colombia, que permita publicar en la Web la información geográfica referente a la red de acueducto y alcantarillado de la empresa AKC utilizando aplicaciones SIG libre, como herramienta de consulta tanto de usuarios como de trabajadores de la empresa, por medio de dispositivos móviles, para el acceso desde cualquier lugar y en cualquier momento.
La empresa puede analizar, consultar y tomar decisiones en la zona de ejecución de labores, por parte de los empleados, lo que permite el mejoramiento en la operación, ampliación, rehabilitación, mantenimiento y gestión comercial de la infraestructura de los servicios públicos de acueducto y alcantarillado de la ciudad de Cúcuta, estableciendo un vínculo confiable y exitoso en cuanto a la prestación de servicios empresa-empleado-usuario.
También, puede prestar un servicio más integral, profesional y pedagógico a los usuarios mediante este sistema, logrando el aprovechamiento de la tecnología para informar al usuario, ahorrar tiempos de gestión y facilitando la ejecución de nuevos proyectos, afianzando la relación entre las empresas y el usuario final.
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2. MARCO TEÓRICO
En este capítulo, se hace inicialmente un recuento histórico sobre los diferentes SIG que se han implementado en la ciudad de Cúcuta – Colombia, para la prestación de servicio de acueducto y alcantarillado, hasta el estado actual. Además, se expone brevemente la estructura organizacional de la empresa encargada de la operación de la prestación del servicio, las redes actuales de acueducto y alcantarillado.
Posteriormente, se hace una aproximación teórica sobre las ventajas y desventajas del software libre y propietario con el propósito de evaluar las posibilidades tecnológicas que implica el desarrollo de una plataforma Web basada en SIG, para el mejoramiento de la prestación de los servicios de acueducto y alcantarillado de la ciudad de Cúcuta.
2.1 RESEÑA HISTÓRICA DE SIG EN EL ACUEDUCTO DE CÚCUTA 2.1.1 Breve Reseña Histórica del Acueducto de Cúcuta. Mediante el Acuerdo No. 26 (1940), se empezó a construir el primer acueducto moderno para la ciudad de Cúcuta bajo la operación de Empresas Públicas Municipales (EEPPMM) el cual operaba otros servicios públicos como la imprenta municipal, el matadero moderno, el transporte de carnes, aseo urbano, alcantarillado y almacén municipal de provisiones (Velandia, 2002).
De esta forma, con algunas variaciones jurídicas y de funciones según Acuerdo Nº 45 (1942) el Concejo Municipal le dio una nueva organización a las Empresas Públicas, el Acuerdo Nº 22 (1945) dio absoluta autonomía comercial y el Acuerdo Nº 13 (1961) creó un nuevo ente jurídico denominado EMPRESAS MUNICIPALES
DE
CÚCUTA.
Mantuvo
su
operación
del
acueducto
y
alcantarillado en la ciudad hasta el año 1991 cuando, por medio de la Constitución Política de Colombia, se permitió la prestación de los servicios públicos domiciliarios a privados, se creó METROSERVICIOS. Este ente se trasformó en
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la Empresa Industrial y Comercial de Cúcuta E.S.P. bajo su sigla EIS. Cúcuta (Velandia, 2002).
Desde el año 2006, esta empresa, cuenta con capital público y privado y es la encargada de prestar el servicio de acueducto a la ciudad, a través de su operador AKC (AKC, 2018).
2.1.2 Reseña histórica del SIG en el acueducto de Cúcuta. En este apartado se describen los cambios más significativos que ha tenido la empresa de acueducto de Cúcuta en cuanto al SIG. A lo largo del tiempo, han existido variaciones en cuanto a los materiales empleados para la elaboración de mapas y cambios en las tecnologías implementadas para el desarrollo de los mismos.
Información suministrada por el funcionario Técnico Enrique Cala Camperos que labora en la empresa desde 6 de mayo 1983 este manifiesta que inicialmente, para llevar a cabo los mapas, los ingenieros debían realizar un proceso exhaustivo que consistía en hacer el diseño a mano alzada, colocando las medidas correspondientes. Una vez realizado el diseño, el delineante debía pasarlo en limpio utilizando papel pergamino, un escalímetro y un aparato denominado estuche del equipo rotulador díngrafo (Sánchez Forer, 2016), el cual hace referencia a un conjunto de reglillas con abecedarios en diversas escalas más una “araña” para colocar los pines o rapidógrafos cargados de tinta negra (Figura 1).
Este procedimiento que se debía llevar a cabo demandaba gran cantidad de tiempo a los trabajadores; si se presentaba algún error durante el proceso, el delineante debía corregirlo empleando un borrador eléctrico (Figura 2), para conservar el material de trabajo; una vez hechas las correcciones, el producto terminado podía archivarse o utilizarse como material de trabajo diario según Cala, E. (comunicación personal, 6 de junio 2018).
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Figura 1 Estuche del equipo rotulador: Díngrafo. Fuente: Sánchez Forer (2016).
Figura 2 Otros Instrumentos de Dibujo a Mano: Borrador eléctrico. Fuente: Sánchez Forer (2016).
El uso cotidiano de los mapas hacía que estos se desgastaran con facilidad, por lo cual surgió la idea de replicarlos empleando maquinas heliográficas en papel pergamino (Figura 3); de esta manera era posible conservar el original y, además, usar las copias en el trabajo de campo sin temor a perder la información.
Señaló Cala, E. (comunicación personal, 6 de junio 2018) que una estrategia empleada para georeferenciar daños anteriormente en las redes de acueducto y alcantarillado era pegar las copias heliográficas sobre cartón o corchos y estás, a
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su vez, se colgaban en las paredes con chinches que representaban dichos daños (Figura 5) .
Este método resultó útil en su momento, sin embargo, con el paso del tiempo los archivos se empezaron a deteriorar a causa de la humedad en los lugares de archivo de planos y la presencia de animales roedores en los mismos, lo que ocasionó que gran parte de la información obtenida se perdiera (Figura 4).
Figura 3 Copia heliográfica de plano de red de acueducto 1930. Fuente: AKC (2017).
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Figura 4 Planos antiguos deteriorados. Fuente: AKC (2017).
Figura 5 Plano de georeferenciación con chinches Fuente: canstockphoto (2009). (canstockphoto, 2009)
Posteriormente, el acueducto realizó un primer catastro en el año 2006 por convenio interadministrativo entre la EIS Cúcuta y la Universidad de Pamplona. Este catastro fue realizado recopilando información proveniente de los planos antiguos de construcción y del Plan Maestro de Acueducto, elaborado por la firma consultora e inspecciones de campo con información suministrada por personal técnico que trabajó en la empresa de acueducto, los cuales se plasmaban en una plantilla impresa denominada formulario captura de informacion de catastro de redes de acueducto (Figura 6). La información allí consignada era verificada en
25
campo para su digitalización en Autocad (Figura 7) (Consorcio plan maestro Cúcuta, 2007).
Figura 6 Formulario captura de información de catastro de redes de acueducto EIS-Unipamplona. Fuente: AKC (2017).
Los formatos de campo fueron elaborados bajo el enfoque de obtener información con la mayor sencillez posible y evitar pérdida de tiempo en el terreno al momento de la captura de los datos (Consorcio plan maestro Cúcuta, 2007).
Figura 7 Plano de AutoCAD de redes. Fuente: AKC (2017).
26
Una vez obtenida la información del catastro de redes en Autocad, se hicieron evidentes algunos vacíos e imprecisiones en la cartografìa base, tales como la falta de un sistema universal de coordenadas, la falta de correspondencia entre las dimensiones de los lugares con la realidad y la inexistencia de una base de datos asociada a cada accesorio o red de la empresa (AKC, 2017).
Para solucionar las anteriores limitaciones se hizo necesario contratar cuadrillas topográficas que diligenciaran el formato de captura de catastro de redes
(Figura
8),
realizaran
levantamientos
planimétricos
y
altimétricos
Georeferenciados con un Sistema de Posicionamiento Global (GPS) Submétrico, y crearan una base de datos espacial (Figura 9). Estos procedimientos permitieron al acueducto implementar la migración al programa Arcgis Desktop y posteriormente, adoptar el SIG propietario (AKC, 2017).
Figura 8 Formulario captura de información de catastro de redes AKC. Fuente: AKC (2017).
27
Figura 9 GPS Submétrico. Fuente: AKC (2017).
Actualmente, la empresa AKC utiliza licencias propietarias de la casa matriz Environmental Systems Research Institute (ESRI), estas comprenden ARCSDE 9.2, Geodatabase en Structured Query Language (SQL) Server, con dos usuarios ArcEditor 9.2, los cuales permiten la actualización simultánea; adicionalmente
28
existen dos licencias de trabajos locales con ArcView 9.3 así como la consulta de 30 usuarios con ArcReader 9.2 de solo lectura en tiempo real en red local.
2.2 REFERENCIAS METODOLÓGICAS Y TEÓRICAS DE LA IMPLEMENTACIÓN DE WEB GEOGRÁFICA De acuerdo a Dragicevic (2014), “las aplicaciones SIG Web mejoran las capacidades de los usuarios en tres formas distintas: acceso a los datos espaciales y otra información; exploración de datos espaciales y geovisualización decisiones; análisis y modelamiento de datos espaciales” (Pág. 79). Por ello, en este acápite se hace referencia metodológica a las investigaciones y estudios de Web geográficas sin que necesariamente sea para la implementación de servicios públicos domiciliarios. (Dragicevic, 2014:79).
2.2.1 Aproximación Teórica del Software Libre y Propietario. El software libre según Stallman (2004) se refiere a “la libertad de los usuarios para ejecutar, copiar, distribuir, estudiar, cambiar y mejorar el programa” (Pág. 45), identifica cuatro clases de libertad para los usuarios del software, donde la libertad 0 sirve para ejecutar el programa sin importar el propósito que se tenga. La libertad 1 hace referencia a la autonomía para estudiar el funcionamiento del programa y adaptarlo a las propias necesidades, siendo el acceso al código, fuente indispensable para esto. La libertad 2 consiste en la posibilidad de redistribuir copias y ayudar a otros y finalmente la Libertad 3 mejora el programa y luego lo publica para el bien de toda la comunidad, lo que genera el acceso al código fuente, condición indispensable para alcanzar el propósito del programa (Stallman, 2004). (Stallman, 2004:45).
Dentro de este tipo de software se identifican grandes ventajas relacionadas con la posibilidad de que cualquier persona o empresa pueda hacer uso de este, es decir, trabajarlo, mejorarlo o adaptarlo a sus propias necesidades. Incluso es posible que quien lo utiliza, contribuya a su evolución y mejoramiento, lo que a largo plazo permitirá que más personas se vean beneficiadas y estén interesadas
29
en trabajar con él, evitando, de esta manera que haya un monopolio de empresa (González Barahona, Seoane Pascual y Robles, 2003).
Adicional a lo anterior, los costos se reducen considerablemente, debido a que no es necesario solicitar sistemáticamente licencias para poder continuar usando el programa de interés y se conserva cierta independencia tecnológica (González Barahona et al., 2003).
El software no libre es conocido también como software propietario, software privativo, o software con propietario. Culebro Juárez, Gómez Herrera, y Torres Sánchez (2006) se refieren a “cualquier programa informático en el que los usuarios tienen limitadas las posibilidades de usarlo, modificarlo o redistribuirlo (con o sin modificaciones), o que su código fuente no está disponible o el acceso a este se encuentra restringido” (Pág. 16). Es necesario tener presente que aun cuando el código fuente sea de conocimiento púbico, el software continúa siendo privado ya que se mantiene la reserva de derechos de autor (Culebro Juárez et al., 2006).
En la tabla 2 se puede observar con mayor claridad las diferencias entre cada uno de los tipos de software, permitiendo establecer las ventajas y desventajas con que cada uno cuenta: Tabla 2 Comparativo de las características de software propietario y software libre. CARACTERÍSTICAS DEL SOFTWARE PROPIETARIO LIBRE Costo de licencias Si No Modificación del código fuente No Si Mantenimiento anual Si Si Redistribución de copias No Si Actualizaciones Si Si Limitación de uso Si No Ambiente gráfico Si Si Independencia del proveedor No Si Necesidades de adaptación del software Específicas Personalizadas Intercambio horizontal de datos Obstaculiza Fomenta Fuente: Casanova Huerta (2010).
30
En conclusión, la literatura muestra que las ventajas de la implementación de la Web geográfica SIG sobre el software libre son significativas, y al realizar los ajustes pertinentes se pueden aplicar al SIG presente en la empresa AKC de la ciudad de Cúcuta. Estos ajustes se dan a conocer en el siguiente capítulo donde se ahonda en la metodología aplicada.
2.2.2 Comparaciones de Diferentes Plataformas Libre para Web Geográficas. Existen diferentes plataformas en las que se pueden implementar Web geográfica. Para ello, se tiene que tener en cuenta el software SIG de escritorio, las bases de datos espaciales, los servidores de mapas y publicadores de mapas. De allí, a continuación, se hace una breve descripción de cada uno de ellos.
2.2.2.1 Software SIG libre de escritorio. Las aplicaciones de escritorio han sido los grandes representantes de las herramientas para la gestión de los SIG y de hecho es muy común confundirlas como las únicas. Estas aplicaciones permiten la manipulación de información geográfica de todo tipo, así como su edición, análisis y explotación (Montesinos Lajara y Sanz Salinas, 2018). De este tipo de herramientas, se comentan aquí los más significativos como CRASS, QGIS, gvsig y udigis. . 2.2.2.2 Base de datos espacial libre. Según Arias de Reyna (2014), “Una base de datos espacial es una base de datos que se ha optimizado para almacenar y consultar datos que representan los objetos definidos en un espacio geométrico” (¶1). Es decir, la mayoría de las bases de datos espaciales permiten representar objetos geométricos a través de tres características básicas: atributos, localización y topología (Gutiérrez, 2006). (Gutiérrez, 2006: ¶1). (Arias de Reyna, Base de datos, 2014). La base de datos espacial en software propietario de la casa matriz ESRI Arcgis, se llama Geodatabase las cuales contiene Feature Dataset y Feature Class, según Pucha Cofrep (2012) “Una Geodatabase permite contener una colección de Datasets de diversos tipos que se utiliza en ArcGIS y se administra
31
en una carpeta de archivos o una base de datos relacional” (Pág. 34). (Pucha Cofrep, 2012:34). Por otro lado, para la base de datos de software libre, Ballatore, McArdle y Bertolotto (2011) estudian los principales motores de bases de datos de código abierto MySQL, PostgreSQL, Firebird, Ingres y MaxDB, y comparan el rendimiento de la utilización de extensiones espaciales PostGIS y MySQL en servicios de mapas Web, obteniendo los resultados mostrados en la figura 10, indicando que los desarrolladores de proyectos espaciales están más satisfechos con PostGIS.
Figura 10 Spatial database management system. Fuente: Ballatore et al. (2011).
32
2.2.2.3 Servidores de Mapas libres. Los servidores de mapas permiten acceder a información geoespacial existente, en diferentes formatos, almacenados en forma local o remota, para servir dicha información a clientes de mapas a través de estándares existentes.
En la actualidad existe una gran variedad de servidores de mapas libres, los cuales son aplicaciones capaces de interactuar con usuarios para brindar mapas, datos y servicios geográficos a través de Internet. Surgen por la necesidad de acercar la información geográfica a la comunidad (Alvarez, 2013a).
Este tipo de servidores de mapas son adecuados para usuarios que desean desarrollar aplicaciones espaciales según sus requerimientos y que tienen interés en mejorar los servidores de mapas. Ejemplos de servidores de mapas de software libre son GeoServer, MapServer, Mapguide, QGISserver, Deegree.
Según la investigación de Naranjo Martínez (2013), las pruebas se realizan para 20, 50, 100, 150, 200, 300, 350 y 367 usuarios, los resultados se recopilaron en la Tabla 3, para MapServer y la Tabla 4, para GeoServer. Tabla 3 Tiempos de respuesta WMS MapServer. Tiempo de respuesta (ms) WMS No. PC Media Desv. Est.
Bytes
Error
%
MapServer
20
1
6,640
2,660.73
12,450
0
0
MapServer
50
1
17,849
8,498.68
12,450
0
0
MapServer
100
1
32,738
12,934.47
12,450
0
0
MapServer
150
1
45,609
22,268.71
12,450
0
0
MapServer
200
1
60,158
27,668.32
12,450
0
0
MapServer
250
1
70,877
35,269.92
12,450
0
0
MapServer
300
1
65,581
41,224.13
12,450
35
11.67%
MapServer 350 1 60,869 MapServer 367 1 54,838 Fuente: Naranjo Martínez (2013).
45,302.83 43,404.47
12,450 12,450
85 100
24.28% 27.25%
33 Tabla 4 Tiempos de respuesta WMS GeoServer. Tiempo de respuesta (ms) WMS No. PC Media Desv. Est.
Bytes
Error
%
GeoServer
20
1
5,314
663.94
43,793
0
0
GeoServer
50
1
13,383
3,231.14
43,793
0
0
GeoServer
100
1
32,353
8,953.62
43,793
4
0.04
GeoServer
150
1
23,354
15,555.62
43,793
64
42.67%
GeoServer
200
1
19,290
17,387.47
43,793
115
57.50%
GeoServer
250
1
19,434
18,682.30
43,793
148
59.20%
GeoServer
300
1
14,803
19,455.37
43,793
214
71.33%
GeoServer
350
1
24,330
26,572.50
43,793
259
74.00%
GeoServer 367 1 47,177 Fuente: Naranjo Martínez (2013).
39,813.32
43,793
230
62:67%
Una vez obtenidos los resultados de las simulaciones para MapServer y GeoServer a través de cuatro escenarios de investigación se puede identificar que existe una correlación significativa entre el número de errores y la cantidad de usuarios concurrentes que solicitan el servicio, GeoServer responde más rápidamente las solicitudes enviadas por los usuarios demostrando un tiempo de procesamiento mucho menor que MapServer (Naranjo Martínez, 2013).
2.2.3 Aproximación Metodológica para Publicación de Información en Web Geográfica. En esta sección, se muestra los diferentes estudios y trabajos metodológicos con el fin de revisar las diferentes posibilidades tecnológicas en el desarrollo de una plataforma Web basado en tecnologías SIG libre. Se debe aclarar, primeramente, que, el desarrollo de esta metodología se ha aplicado principalmente en áreas como transporte, medio ambiente (amenazas y riesgos), planificación y gestión urbana, economía, educación, entre otras, que se señalan a continuación.
En este sentido, también, vale la pena recalcar que durante la revisión bibliográfica no se encontraron documentados proyectos o investigaciones que referencien Web Geográfica para la gestión de servicios públicos domiciliarios, en especial, para la prestación del servicio de acueducto y alcantarillado.
34
Metodología para la Creación de
SIG en Transporte para la
Planificación y la Gestión urbana: Ocaña Ortiz, Mundó y Lusitano (2002), presentan “una síntesis de parte de la metodología desarrollada para crear un SIG en transporte para actividades de planificación y gestión del transporte urbano” (Pág. 304), el cual se desarrolla en las siguientes seis fases según Ocaña Ortiz et al. (2002):
La fase 1, denominada definición del objetivo o misión del sistema. Se definen las respuestas que aportara el SIG, se definen los objetivos y se explorara el potencial de esta herramienta para el almacenamiento, gestión, análisis y despliegue de la información asociada a los dos grandes elementos que la componen.
La fase 2, denominada definición de las herramientas de análisis, corresponde a la selección del software y el hardware a emplear para el montaje del sistema (Ocaña Ortiz et al., 2002).
La fase 3, llamada diseño preliminar del SIG, aborda los siguientes procesos: revisión de la misión del sistema, definición del marco espacial (contexto y escalas de trabajo), se define el área de estudio y selección de variables relevantes.
En la fase 4, recopilación de datos para el sistema, se identificaron las fuentes de información secundaria (especialmente cartográficas), se elaboraron las planillas de recolección de datos en campo (datos atributivos) y se realizó la programación del levantamiento y la selección de la muestra a levantar.
En la fase 5, carga del sistema, se acomete en dos etapas: 1) Preprocesamiento y carga de la información; 2) Ensamblaje e integración del sistema.
En la fase 6, salidas y análisis de resultados, se obtuvieron los productos del sistema, se establecieron los diversos análisis orientados a la gestión de la
35
información y sus diversas variantes de salidas, esencialmente enmarcadas en dos grandes familias: Espaciales (mapas temáticos) y tabulares. Procedimiento para la publicación de información geográfica de Bogotá Distrito Capital:
En el desarrollo de una infraestructura de datos espaciales para Bogotá (IDECA), se muestra la metodología empleada por las entidades distritales para realizar la publicación de la información geográfica de Bogotá Distrito Capital a través de Servicios Web (Mayorga Ramos, 2011). Además, según el mismo autor, lo anterior, comprende una serie de actividades que permiten estandarizar los esquemas de publicación de información como se muestra en la figura 11 y como se explica en las siguientes líneas:
Figura 11 Etapas para la publicación de información geográfica. Fuente: Mayorga Ramos (2011).
Etapa 1. Planeación de la publicación. Consiste principalmente en planear de manera objetiva el qué y el para qué de la publicación, buscando seleccionar entre varias alternativas la más conveniente para los ciudadanos en general (Mayorga Ramos, 2011).
36
Etapa 2. Preparación y verificación de los recursos. Se busca garantizar que la información que se va a publicar cumpla criterios de estandarización para su intercambio y uso (Mayorga Ramos, 2011).
Etapa 3. Carga de la información a publicar. Consiste en realizar el cargue exitoso de la información a publicar en el repositorio adecuado, de tal manera que se pueda dar inicio al desarrollo del servicio (Mayorga Ramos, 2011).
Etapa 4. Publicación de la información. Consiste en desarrollar el servicio Web geográfico con los estándares tecnológicos establecidos en el marco de IDECA (Mayorga Ramos, 2011). Implementación de un Geovisor Web para la información geográfica del MIES utilizando bases de datos espaciales y plataformas OpenGIS:
El proyecto presentado por Baez Muñoz (2013), tiene el mismo objetivo del presente documento con aplicación en el sector educativo. La autora tiene como objetivo migrar los datos geográficos para la publicación Web mediante tecnología de software libre y presenta la siguiente estructura metodológica. (Baez Muñoz, 2013), Etapa 1. Compilación e inventario de información, se realizó la adquisición y recopilación de información geográfica básica y social (Baez Muñoz, 2013).
Etapa 2. Estructuración de información previa migración a Postgresql, se procedió a la parte de organización, manejo, edición, clasificación y validación de los geodatos recopilados en el SIG, se organizó y clasificó de acuerdo a la temática y, por último, se editó (Baez Muñoz, 2013).
Etapa 3. Migración a la base de datos, previo a la respectiva instalación de toda la plataforma geotecnológica, se generó una nueva Base de Datos en el PostgreSQL, copiar y pegar los archivos *.shp y se procede a la importación de los datos (Baez Muñoz, 2013).
37
Etapa 4. Desarrollo del geovisor, se utilizó el visor GEOMOOSE, se encarga del entorno, es decir, los botones de herramientas de navegación básica de un SIG: zoom in, zoom out, pan, full extent, medir distancias, identify, entre otros (Baez Muñoz, 2013). Visualizador Web de información cartográfica de amenazas naturales:
El artículo realizado por Campos Vargas, Toscana Aparico, Monroy Gaytán y Reyes Lopez (2011) “se enfoca en el desarrollo de una aplicación geoinformática que permite la visualización de datos espaciales distribuidos a través de Internet, en un entorno de SIG Web Map Service (WMS) y Web Feature Service (WFS)” (Pág.1).
El trabajo realizado por estos autores es el mismo pretendido en el desarrollo del presente proyecto, aunque el campo de aplicación es diferente porque el primero es sobre medio ambiente y el segundo es sobre servicios públicos domiciliarios. Sin embargo, es importante seguir los pasos metodológicos propuestos como se enumera a continuación debido a que así se estructura la metodología del presente documento.
Etapa 1. Definición de contenido sobre información geoespacial, se definieron los insumos con base en la información geográfica existente y disponible, posteriormente se planteó un conjunto de información básica para el desarrollo del sistema (Campos Vargas et al., 2011).
Etapa 2. Construcción de la base de datos cartográfica, dentro de un lenguaje estándar de consultas con extensión espacial, el cual es el encargado de gestionar la información de forma relacional, a partir de consultas específicas. Para lograr esto, el autor emplea la misma metodología aplicada en este trabajo, el cual, consiste en definir el Sistema Manejador de Bases de Datos (DBMS), conversión de archivos en formato de consulta *.sql a partir de formatos cartográficos *.shp y se obtuvo la base de datos (Campos Vargas et al., 2011).
38
Etapa 3. Desarrollo de la interfaz del visualizador cartográfico, se utilizaron los servicios de WMS y WFS, de software libre, bajo el estándar publicado por la organización Open Geospatial Consortium OGC (Campos Vargas et al., 2011).
Etapa 4. Se verificó la existencia de una base de datos y se corroboró que la base de datos generada tenga los aspectos geométricos de sistema de referencia espacial respectivamente. Además, se cargó la información generada y se comprobó por medio de consultas SQL que la información almacenada y la base de datos cumplen con todos los requisitos y funciones para su utilización en el visualizador, quedando integrado así el visualizador de información cartográfica Web (Campos Vargas et al., 2011).
Finalmente, después de revisar las diferentes metodologías aplicadas para la implementación de la Web geográfica, se hace necesario para el desarrollo de una plataforma Web basado en tecnologías SIG libre, una metodología propia que se ajuste a las necesidades específicas y mejore la operación técnica de la empresa AKC en Colombia. Sin embargo, durante la elaboración de la metodología se tienen en cuenta las propuestas metodológicas de los autores como soporte a la metodología diseñada para este proyecto.
39
3. METODOLOGÍA Para evaluar las posibilidades tecnológicas para el desarrollo de una plataforma Web basado en tecnologías SIG libre, la metodología se centra en la programación del proceso en SIG para publicación Web de información de redes de acueducto y alcantarillado en SIG libre, conforme a las especificaciones de las necesidades propias de la empresa AKC para su mejoramiento de la operación técnica de la prestación del servicio de acueducto de la ciudad de Cúcuta – Colombia.
Esta metodología se ajuste a las especificaciones para mejoramiento de la operación técnica de la empresa de servicios de acueducto y alcantarillado de la ciudad de Cúcuta AKC en Colombia. Este trabajo se plantea los pasos a seguir en el flujograma de la figura 12, y su desarrollo se muestra en los subtítulos siguientes. INICIO
Análisis y revisión de los insumos cartográficos suministrados.
Selección de software libre (software de escritorio, base de datos y servidor de mapas).
Instalación de software libre.
Creación de base de datos espacial y migración de datos en software libre.
Publicación Web de la información geográfica en software libre. Web Geográfica. Figura 12 Flujograma.
40
El área de estudio de este proyecto está situada en la zona urbana (90 km²) del municipio de Cúcuta, capital del departamento Norte de Santander, al nororiente de Colombia (figura 13), sobre la cordillera oriental de los Andes y con una altitud de 320 m.s.n.m. (IGAC, 2002). Donde la empresa AKC opera la red de acueducto y alcantarillado en seis zonas hidráulicas, como se observa en la figura 14 (AKC, 2016).
Figura 13 Localización geográfica de Cúcuta Basado en datos AKC (2016).
41
Figura 14 Zonas Hidráulicas Cúcuta. Basado en datos de AKC (2016).
42
3.1 ANÁLISIS Y REVISIÓN DE LOS INSUMOS CARTOGRÁFICOS SUMINISTRADOS La responsabilidad directa por actualizar y mantener los catastros de redes de acueducto y alcantarillado es de la empresa operadora, con el fin de controlar y visualizar el inventario real del sistema para la toma apropiada de decisiones; por esto se encuentra catalogado como datos primarios dentro del SIG. Olaya (2014) señala que “los datos son el elemento clave de un SIG, pues sin ellos el resto de componentes no tienen utilidad alguna” (Pág. 89). Por lo tanto, se actualiza permanentemente por tres delineantes de arquitectura e ingeniería, en software de escritorio propietario ArcGIS y se almacena en una Geodatabase corporativa llamada BDSIGAKC, en el motor de base de datos propietario SQLSERVER, compuesta por Feature Dataset de Base, red de acueducto y red de alcantarillado, los cuales contienen Feature Class que se describen a continuación (Olaya, 2014).
3.1.1 Feature Dataset Base. Contiene datos de referencia, propios de la cartografía, estos datos sirven para referenciar los datos específicos y se componen de los siguientes Feature Class: Barrio. Es el área que limita un barrio. Base Cartográfica. Son las líneas que definen el límite de la construcción (Sardinel, Paramento Separador). Dirección. Son puntos con información de nomenclatura vial. Comunas. Es el área que limita una comuna. Malla Vial. Son líneas con información de nomenclatura vial. Sitios. Son puntos con información de sitios de interés (centros comerciales, colegios, clínicas).
43
3.1.2 Feature Dataset Red de Acueducto. Está conformado por redes de distribución en tuberías, accesorios y estructuras que conforman las redes de acueducto como se aprecia en los siguientes Feature Class: Accesorios. Elemento que permite unir las redes de acueducto. Estructuras de control. Equipos cuyo propósito es controlar el suministro del agua, regular presiones y caudales. Estructuras de red. Son equipos o instalaciones para almacenar agua o elevar las presiones. Hidrantes. Elemento de la red de acueducto destinado para uso de los bomberos para contrarrestar incendios, proveer agua de manera temporal, como ventosa permite la salida del aire de la tubería y también como punto de drenaje para el lavado de la misma. Líneas laterales. Son tramos de tubería que conectan las redes de distribución con los puntos de consumo los cuales son hidrantes y medidores. Líneas presurizadas. Son redes de transmisión y de distribución que transportan el agua desde los puntos de captación hasta los puntos de consumo. Válvulas. Elemento que permite suspender el servicio.
3.1.3 Feature Dataset Alcantarillado. Está conformado por redes de alcantarillado sanitario con sus respectivos pozos, descargas y tubería diagonal como se aprecia en los siguientes Feature Class: Descarga. Disposición final de aguas servidas. Pozo. Esta cámara permite la revisión y limpieza, cuando sea necesario, de las redes de aguas servidas. Tubería. Son tramos de tuberías que transportan aguas servidas y se interconectan con pozos. Tubería Diagonal. Son tramos de tubería que interconectan con pozos con cajas de inspección domiciliarias.
44
En, la figura 15, se puede observar el modelo Geodatabase BDSIGAKC con sus respectivos Feature Dataset y Feature Class de la empresa AKC.
Figura 15 Geodatabase AKC. Basado en datos de AKC (2016).
3.1.4 Sistemas de Coordenadas. La Geodatabase espacial BDSIGAKC suministrada por la empresa AKC contiene el sistema de Marco Geocéntrico Nacional de Referencia, densificación del Sistema de Referencia Geocéntrico para las Américas (Magna-Sirgas), adoptado por el Instituto Geográfico Agustín Codazzi (IGAC) quien tiene como objetivo cumplir el mandato constitucional referente a la elaboración y actualización del mapa oficial de la República de Colombia como se menciona en el Decreto Nº 2113, Art. 5 (1992) y Decreto Nº 208 (2004), determinar las especificaciones mínimas para adelantar trabajos geodésicos, realizar labores de investigación y de apropiación tecnológica en los campos de los SIG y garantizar
45
la adecuada divulgación de los resultados de la actividad, de acuerdo con las necesidades de país como se menciona en los numerales 3, 6 y 12 del Decreto Nº 2113, Art. 6 (1992). (Decreto Nº 208, 1992).
A continuación, se describe el sistema de referencia Magna-Sirgas Colombia Este:
Sistema de coordenadas proyectadas Magna_Colombia_Este Proyección:
Transverse_Mercator
False_Easting:
1000000,00000000
False_Northing:
1000000,00000000
Central_Meridian:
-71,07750792
Scale_Factor:
1,00000000
Latitude_Of_Origin:
4,59620042
Unidad Lineal:
Meter
Sistema de coordenadas geográficas GCS_MAGNA Datum:
D_MAGNA
Meridiano base:
Greenwich
Unidad Angular:
Degree
3.1.5 Esquema de Usuarios SIG de AKC. El esquema de usuario SIG de AKC se aprecia en la figura 16 y se desglosa en los siguientes procedimientos generales que ofrecen una interacción con los diferentes actores: Navegar mapa. Este caso de uso permite interactuar con el mapa mediante las herramientas ofrecidas como son: Zoom In, Zoom Out, Pan, Impresión y Medición. Consultar información. El caso de uso extrae datos de la base de datos espacial cada vez que el usuario solicita esta acción en modo gráfico.
46
Modificar diseño. Este caso de uso modifica los parámetros de diseño de la interfaz en cuanto al cambio de capas, títulos, entre otros. También posibilita la edición y modificación de los archivos de configuración de los mapas. Consultar ayuda. En este caso despliega una ayuda que explica detalladamente el uso del sistema SIG. Administrar datos SIG. El administrador gestiona los datos geográficos almacenados en el sistema, a través del Software ArcEditor, mediante una conexión con la base de datos espacial.
Figura 16 Esquema usuario SIG AKC Basado en datos de AKC (2016).
Tomlinson
(2007)
señaló
que:
“precisar
con
claridad
los
roles
y
responsabilidades, y establecer buenas líneas de comunicación, será de gran
47
ayuda para la implementación de cualquier SIG” (Pág. 177). (Tomlinson, 2007, pág. 177), 3.1.6 Contenedores Temáticos. Ubicados en el software de escritorio comercial ArcGIS y situados dentro del ambiente SIG ArcMap en la tabla de contenido se encuentran tres contenedores temáticos como se aprecia en la figura 17 (acueducto, alcantarillado y cartografía) que agrupan las coberturas del SIG en cada una de sus categorías.
También se encuentra la ortofotomosaico urbano de Cúcuta con extensión Enhanced Compressed Wavelet Image Format. (Cúcuta.ecw), elaborada por el IGAC según Convenio No. 4,187-2011, a escala 1:2,000 con cubrimiento de área total de 22,185.72 Ha, generada el 13 de julio de 2011 con una resolución Espacial 0.15 m y resolución Espectral a 4 (RGBI) Bandas, de la ciudad de Cúcuta la cual cumple la función de mapa de fondo, ver anexo 1, ficha Técnica ortofotomosaico.
Figura 17 Contenedores temáticos. Basado en datos de AKC (2016).
3.2 SELECCIÓN DE SOFTWARE SIG LIBRE Las tecnologías SIG libre orientadas a los SIG aportan herramientas eficientes para el desarrollo del software, disminuyendo los costos en licencias y permitiendo la consolidación de infraestructuras eficientes por medios de las
48
cuales las instituciones pueden participar de forma más eficiente potencializando sus recursos económicos y proporcionan una interoperabilidad, tal y como ocurre en la Infraestructura Colombiana de Datos Espaciales (ICDE). Además, los paquetes informáticos implementados cumplen con estándares internacionales, que dan soporte y confiablidad al cliente (Gómez Contreras, Pérez Rincón y Ibarra Negrette, 2010). . Para conocer cuál es la plataforma de menor costo y más viable para la Web geográfica para la gestión de información de redes de la empresa AKC en Colombia, bajo tecnología SIG libre se realizó la comparación de costo software propietario y software libre dando como resultado la viabilidad de la implementación en software libre por tener costo de licencia cero como se muestra en la tabla 5 (ver Anexo 2) Cotización No. 12,465 de ESRI de 2017. Tabla 5 Comparación de costo software propietario y software libre. Cantidad Costo Propietario
Costo Libre
Software de escritorio
6
29,927,898 $
0$
Bases de datos espacial
1
11,151,000 $
0$
Servidor de mapas
1
28,774,618 $
0$
69,853,516 $
0$
TOTAL
Se realizó la selección de las diferentes plataformas SIG libre para la implementación de Web geográfica como son software de escritorio, bases de datos espaciales y servidores de mapas con la herramienta gratuita de Google Trends.
3.2.1 Selección de Software SIG de Escritorio Libre. Google Trends proporciona las tendencias de búsquedas para diferentes palabras y compararlas con otras, para ver cuál es la que más interesa potenciar en esta investigación. Sus gráficos muestran en el eje “X” el tiempo (meses y años), y en el eje “Y” el interés o popularidad del 0 al 100 donde 100 es el nivel más alto (Romero, 2018).
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Basado en lo anterior, antes de realizar la selección del software SIG de escritorio libre y transferencia de datos a base de datos espacial, se analizan las tendencias mundiales en 10 años durante el periodo de 31 de diciembre de 2008 al 31 de diciembre de 2018 de búsqueda de Google Trends, entre el software QGIS, GVSIG, CRASS y UDIG (Figura 18).
Figura 18 Tendencias software de escritorio SIG libre en el mundo. Fuente: Google Trends (2019).(Google Trends, 2019)
QGIS se ha convertido en el SIG de escritorio libre de referencia y el interés por este software aumenta de forma importante sobre todo desde el año 2011. Desde la versión 2.0, QGIS basa su hoja de ruta en una actualización cíclica del programa. Además, QGIS es rápido, robusto y no se cierra de manera inesperada al ejecutar determinados comandos (Morales, 2014).
QGIS Se trata de un SIG con una apariencia muy cuidada y que posee algunas características muy interesantes, tales como soporte directo para edición en PostGIS, conexión con GRASS para tareas como edición de topología, y buen número de formatos soportados, tanto vectoriales como matriciales. Además, añadir datos y cambiar la simbología es tan fácil y fiable como se podría esperar de un SIG competente. Es interesante el hecho de poder acceder a los metadatos las capas cargadas (Gilavert y Puig, 2007).
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En la figura 19, Tendencias Software de escritorio SIG libre en Colombia, se puede apreciar que en el 2011 se realizaron aumento de búsquedas por GVSIG, mientras que en QGIS va con tendencia de aumento con respecto a los otros SIG de escritorio libre.
Figura 19 Tendencias Software de escritorio SIG libre en Colombia. Fuente: Google Trends (2019).
En la figura 20, se puede apreciar que las ciudades principales de Colombia como Barranquilla, Cali, Medellín y Bogotá marcan una tendencia e interés por QGIS y la utilización de software libre, mientras que Cúcuta la ciudad capital de Norte de Santander muestra muy poco interés.
Figura 20 Interés geográfico de QGIS en Colombia. Fuente: Google Trends (2019).
Según el promedio de las tendencias a nivel de Colombia y el mundo se seleccionó el software SIG de escritorio libre QGIS con shapefile import/export.
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3.2.2. Selección de base de datos espacial libre Antes de seleccionar la base de datos espacial libre se realizó una búsqueda de las diferentes herramientas de base de datos espaciales como PostGIS, MySQLSpatial, SpatiaLite y H2GIS (figura 21), con el fin de encontrar las tendencias mundiales en 10 años de búsqueda de Google en el periodo de 31 de diciembre de 2008 al 31 de diciembre de 2018.
Figura 21 Tendencia base de datos SIG libre en el Mundo. Fuente: Google Trends (2019).
En Colombia se puede apreciar que el PostGIS es el motor de base de datos espacial libre más consultada como se observa en la figura 22.
Figura 22 Tendencia motor base de datos SIG libre en Colombia. Fuente: Google Trends (2019).
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En la figura 23 se aprecia que la ciudad principal Bogotá tiene una tendencia e interés por PostGIS.
Figura 23 Interés geográfico de PostGIS en Colombia. Fuente: Google Trends (2019).
PostGIS se seleccionó, por ser una potente base de datos espacial multiplataforma, además de tener en cuenta las tendencias de búsqueda de Google en 10 años descritas anteriormente.
3.2.3 Selección de Servidores de Mapas Libre. En la figura 24, se puede apreciar las tendencias a nivel mundial de los servidores de mapas MapServer, Deegree, GeoServer QGIS Server y Mapguide, en 10 años en el periodo de 31 de diciembre de 2008 al 31 de diciembre de 2018.
Figura 24 Comparativo Servidores de mapas código abierto últimos 10 años. Fuente: Google Trends (2019).
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Teniendo en cuenta el interés mostrado en el comparativo de servidores de mapas de código abierto, se puede apreciar que MapServer inicia con un interés alto, pero a través de los años este interés disminuye. Deegree inicia con poco interés y a través del tiempo este interés trata de mantenerse y termina disminuyendo. QGISServer según la figura 24, prácticamente no enmarca mucho interés a lo largo del tiempo. MadGuide inicia con un interés medio, pero a través del tiempo este interés decae y finalmente se puede observar que GeoServer inicia con un interés medio y a través del tiempo este interés con ciertos altibajos se mantiene.
Para tener una idea más clara de que tipo de servidor de mapas, se realizó un segundo comparativo basado en el interés marcado en 5 años en el periodo de 31 de diciembre de 2013 al 31 de diciembre de 2018 (Figura 25).
Figura 25 Comparativo Servidores de mapas código abierto últimos 5 años. Fuente: Google Trends (2019).
Así mismo, se puede apreciar que GeoServer marca un interés bastante alto y partiendo de las principales ventajas de GeoServer como su facilidad de uso, portabilidad y soporte de WFS. Además:
GeoSever permite trabajar con una interfaz gráfica Web que resulta bastante más amigable, que requiere la edición del archivo mapfile por tanto demanda más
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conocimientos de programación. Eso lo hace favorito entre quienes inician en la materia y tienen escasos conocimientos de programación (Alvarez, 2013b). (Alvarez, Geoserver vs Mapserver, 2013b) Teniendo en cuenta además el interés que se ha mantenido a través del tiempo, se eligió para el desarrollo de la presente investigación el Servidor de mapas GeoServer.
3.3 INSTALACIÓN DE SOFTWARE LIBRE Para realizar la instalación de software libre (de escritorio; base de datos espacial; y servidor de mapas) es necesaria la publicación de la información en la Web geográfica, este proceso de instalación es muy sencillo, solo se instala con la ejecución de programas ejecutables y manuales de instalación tal como se encuentra en la sección de anexos 3 al 5 de este trabajo de investigación.
3.4 CREACIÓN BASE DE DATOS ESPACIAL Y MIGRACIÓN DE DATOS EN SOFTWARE LIBRE Según las tendencias mundiales analizadas, la mejor alternativa que existe actualmente para la creación de la base de datos se recomienda instalar PostGIS. Conforme a lo anterior, se crea la base de datos espacial con pgAdmin III de PostGres, llamada SIGAKC figura 26, con propietario PostGres y asignada la plantilla de PostGIS 2.0 con el propósito de tener repositorio espacial donde se almacena los datos geográficos.
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Figura 26 Base de datos AKC en pgAdmin III.
Luego, se genera la migración de datos geográficos para tener acceso, exploración para dar iniciar la publicación Web geográfica. Para la migración de datos de una Geodatabase de ArcGIS, se pasa a formatos shapefile, con ArcCatalogo de ArcGIS y se exporta los shape con la aplicación PostGIS Shapefile compatible a la base de datos PostGres (Anexo 6).
Para verificar que la informacion migrada de la base de datos cumpla con los aspectos geométricos y de sistema de referencia espacial con el software libre de escritorio QGIS, se crea la conexión a la base de datos SIGAKC de PostGres, seleccionando las capas para añadir y ordenar con los colores apropiados. En las figuras 27, 28, 29 y 30, se pueden apreciar las interfaces panorámica de las redes de acueducto y alcantarillado en QGIS, con su respectivo acercamiento a escala 1:10,000.
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Figura 27 Panorรกmica red de acueducto en QGIS.
Figura 28 Acercamiento escala 1:10,000 red de acueducto en QGIS.
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Figura 29 Panorรกmica red de alcantarillado en QGIS.
Figura 30 Acercamiento escala 1:10,000 red de alcantarillado en QGIS.
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Para finalizar, se comprueba, por medio de software QGIS, que la información migrada y almacenada en la base de datos espacial cumplen con los requisitos y funciones para su utilización en el Web geográfica.
3.5 PUBLICACIÓN WEB DE LA INFORMACIÓN GEOGRÁFICA EN SOFTWARE LIBRE El proceso de publicación Web de la información geográfica en software libre toma los datos de la base de datos PostGres y con el servidor GeoServer se crea un espacio de trabajo llamado AKC el cual es un identificador que describe el proyecto, para este caso se trabaja con servidor local “localhost”, por ello, se siguen los pasos detallados en el anexo 7.
A continuación, se crea un almacén de datos en GeoServer seleccionando el tipo de origen de datos a configurar para este proyecto; se elige la opción “PostGIS” Database y se procede a publicar las capas que se encuentran en la base de datos SIGAKC (Figura 31).
Figura 31 Publicación de capas en GeoServer.
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Finalmente, para la publicaciรณn del mapa se elige OpenLayer, con el fin de visualizar en un navegador Web la informaciรณn geogrรกfica, como se muestra en la figura 32.
Figura 32 Visualizaciรณn capas con OpenLayer.
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4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
4.1 RESULTADOS A continuación, se detallan los resultados obtenidos en desarrollo de la presente investigación. En la selección del SIG de escritorio libre se puede apreciar en la tabla 6, que, al comparar el promedio de las tendencias a nivel mundial como local, los softwares QGIS, GVSIG, CRASS y UDIG, dan como resultado que la mejor opción es QGIS con un porcentaje de 54% de promedio y con la característica de ser rápido, robusto y no se cierra de manera inesperada al ejecutar determinados comandos (Morales, 2014). Tabla 6 Promedio de tendencias a nivel de Colombia y el Mundo de Software SIG libre de escritorio en los últimos 10 años. Tendencia Software Mundial Colombia Promedio QGIS
62%
42%
54%
Gvsig
19%
58%
34%
GRASS GIS
15%
0%
10%
Udig
4%
0%
2%
Asimismo, en la selección de la base de datos geográfica libre, se observa al comparar las tendencias en Colombia y el mundo los siguientes softwares: PostGIS, MySQLSpatial, SpatiaLite y H2GIS, se obtuvo que PostGIS tiene un 91% de promedio en tendencias, lo que indica que es la opción mejor disponible en la actualidad para el motor de base de datos en la implementación de Web geográfica para la empresa AKC, como se observa en la tabla 7. Tabla 7 Promedio de tendencias a nivel de Colombia y el Mundo de Software SIG libre de base de datos geográfica en los últimos 10 años. Tendencia Software Mundial Colombia Promedio PostGIS 68 7 91% MySQL SpatiaL 4 0 5% SpatiaLite 3 0 4% H2GIS 0 0 0%
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En la selección de servidores de mapas libres, se analizaron las tendencias de los siguientes softwares: MapServer, Deegree, GeoServer QGIS Server y Mapguide, como se observa en la tabla 8. Los resultados arrojan que el promedio comparativo en los últimos 5 y 10 años la mejor opción es la selección del software Geoserver y responde más rápidamente a las solicitudes enviadas por los usuarios demostrando un menor tiempo de procesamiento (Naranjo Martínez, 2013). Tabla 8 Promedio de tendencias a nivel de Colombia y el Mundo de Software SIG libre de servidores de mapas en los últimos 5 y 10 años. Software
Tendencia Mundial
Colombia
Promedio
MapServer
33
51
39%
Deegree
3
10
6%
GeoServer
18
73
42%
QGIS Server
0
4
2%
Mapguide
0
25
12%
La Geodatabase existente en la empresa AKC está bien estructurada en cuanto a capas y atributos de las redes de acueducto y alcantarillado, con el sistema de referencia oficial de la República de Colombia Magna-Sirgas. Esto implica que el proceso de la creación de base de datos SIGAKC y la migración de datos espaciales se pueda ejecutar en menor tiempo, como se puede observar en la figura 33.
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Figura 33 Resultado base de datos espacial SIGAKC en pgAdminII.
En suma, cuanto a resultado de evaluación de las posibilidades de software SIG libre para la empresa AKC se tiene que la plataforma debe estar configurada con el software de escritorio QGIS, la base de datos espaciales PostGRES y el servidor de mapas GeoServer como se indica en la tabla 9. Tabla 9 Resultado de la plataforma Web basada en tecnologías SIG libre. Plataforma Software Software de escritorio
QGIS
Base de datos espacial
PostGRES
Servidor de mapas
GeoServer
En la tabla 10 se puede observar que la plataforma seleccionada de software libre tiene las siguientes características:
63 Tabla 10 Características de software libre. CARACTERÍSTICAS SOFTWARE Costo de licencias Modificación del código fuente Mantenimiento anual Redistribución de copias Actualizaciones Limitación de uso Ambiente gráfico Independencia del proveedor Necesidades de adaptación del software Intercambio horizontal de datos Fuente: Casanova Huerta (2010).
LIBRE No Si Si Si Si No Si Si Personalizadas Fomenta
Las ventajas en la selección de la anterior plataforma se pueden determinar en dos aspectos: mejoramiento de la operación de las áreas operativas y comerciales de la empresa AKC y la reducción de costos de la misma con el uso de software libre, como muestran los resultados que se exponen a continuación.
Con la implementación de Web geográfica bajo la tecnología software libre mejoran las siguientes áreas dentro de la empresa AKC: facturación, cartera, acueducto y alcantarillado, distribución y bombeo, ventas y control de irregularidades. Lo anterior, se explica en la tabla 11.
64 Tabla 11 Ventajas de la implementación Web geográfica. Área Ventajas de la implementación Web geográfica No se requiere el formato pre impreso de reporte de lecturas. Elimina el proceso de digitación de lecturas en oficina. Evita errores de transcripción de lecturas. Facturación Optimización de rutas en el proceso de lectura. Agiliza la toma de lectura. Agiliza la entrega de la facturación. Evita errores en la toma de lecturas. No se requiere el formato pre impreso de reporte de suscriptores morosos. Listado de suscriptores morosos geo referenciado con ruta óptima. Facilita la entrega de notificaciones (cobro coactivo o embargo) a suscriptores morosos. Cartera Mapa Web georeferenciado de suscriptores con orden de cortes y suspensiones. Mapa Web georeferenciado de suscriptores con orden de reconexiones y reinstalaciones. Facilita la identificación de suscritores fraudulentos geográficamente. No requiere de mapa impreso. Control de Identificación de suscritores que abastecen a otros suscritores suspendidos. irregularidades Identificación de suscritores que se reconectan irregularmente sin autorización de la empresa. Identifica la ubicación exacta de los potenciales suscriptores. Ventas Generación de zonas de suscritores potenciales. Evita ofrecer el servicio a quien ya lo tiene. Ubicación exacta de las válvulas a operar. Distribución y Ubicación de los tanques y las estaciones de bombeo. bombeo Optimiza la operación y distribución de agua potable. No requiere de mapa impreso. Información en tiempo real de las redes de acueducto y alcantarillado y sus estructuras. Acueducto y Certeza del sitio a excavar para hacer su respectiva reparación, alcantarillado disminuyendo costos innecesarios de obra. Agiliza las reparaciones de las redes. No requiere de mapa impreso.
Además, si se tiene en cuenta que actualmente la empresa AKC requiere una adquisición o actualización de licencias para la implementación Web geográfica. Para esto, la empresa puede elegir entre un software libre o un software propietario. La diferencia en costos de la implementación se muestra a continuación en la tabla 12. Tabla 12 Costos de licencia para la implementación Web geográfica. Propietario Costo licencia para Web geográfica
69,853,516 $
Libre 0$
65
4.2 DISCUSIÓN Durante el presente documento se exploraron las posibilidades tecnológicas para la implementación de una un Web geográfica que mejore la operación técnica de la empresa de servicios públicos y alcantarillado de la ciudad de Cúcuta AKC. De Los resultados anteriores surgen las siguientes interpretaciones y discusiones que son necesarias abordar con los siguientes interrogantes.
¿Cuáles son las ventajas y desventaja entre la implementación de una Web geográfica libre o propietaria?
Tanto la Web geográfica propietaria como la libre se pueden implementar en la empresa AKC, sin embargo, teniendo en cuenta los resultados de este trabajo, se opta porque la Web geográfica libre es mejor por sus costos cero en licencia, redistribución
de
copias
ilimitadas,
no
limita
el
uso,
conservar
cierta
independencia tecnológica y porque se puede personalizar a las necesidades de la empresa y fomenta el Intercambio de datos.
Sin embargo, hay un condicionante que puede influir, y es el que la empresa AKC no desee implementar el software libre debido a que actualmente ellos usan software licenciado y no tienen experiencia con el libre. Pero, no obstante, como se menciona el presente trabajo, el cambio de tecnología licenciada a libre no genera mayores traumas a la empresa debido a que se sigue usando la base de datos y el intercambio se puede hacer sin afectar la operación de la empresa.
Ahora, si bien es cierto que para la operación del acueducto se puede implementar una Web geográfica libre o propietaria, también es cierto que la mejor opción es la libre, como se puede evidenciar a continuación.
¿Por qué es necesario que AKC implemente una Web geográfica con software libre?
66
Es necesario implementar en la empresa AKC una Web geográfica con software libre para que la información no solo sea consultada en sus instalaciones, si no fuera de ella con una capacitación básica y así, ampliar la cantidad de personas usando el SIG, sin la utilización de software especializado.
Además, ayuda en la toma de decisiones en campo, ya que permite controlar y dar información en tiempo real, permitiendo que mejore la operación técnica y comercial de la empresa reduciendo los costos de ejecución de las mismas y ampliando la arquitectura de su SIG.
Pero, para entender mejor las diferencias entre la implementación o no de una Web geográfica libre, se plantean los siguientes ejemplos de uso, con la finalidad de zanjar la discusión sobre la necesidad de que la empresa AKC comience a implementar una Web geográfica libre. . ¿Cuáles son las actividades de la empresa operadora de servicios de acueducto y alcantarillado de la ciudad de Cúcuta?
Las actividades que se beneficiará con la implementación de la Web geográfica basada en tecnologías SIG libre son las siguientes:
Toma de lectura por medio de dispositivos móviles.
Listado de suscriptores morosos geo referenciado con ruta óptima.
Ubicación de suscriptores fraudulentos geográficamente.
En campo se identifican la ubicación exacta de los potenciales suscriptores y solo se ofrece el servicio a los que realmente no cuentan con el mismo.
Conocimiento de la ubicación exacta en campo de las válvulas a operar teniendo una óptima operación y distribución de agua potable.
En el momento de presentarse un daño se puede saber en campo y en tiempo real la información necesaria (profundidad del tubo, diámetro, material) para realizar la reparación correspondiente en donde la empresa se ahorraría tiempo y recursos para realizar dichas reparaciones.
67
Captura
de
información
de
reparaciones
con
su
respectiva
georeferenciación
Control de tiempos a personal de campo.
Se detectó que no solo se beneficie el área técnica si no también el área comercial ofreciendo la posibilidad de adaptarlo a las necesidades de la misma y que más personas se beneficien haciendo uso de esta tecnología.
¿Cuál es la mejor alternativa tecnológica de SIG libre para el mejoramiento de las actividades de la empresa operadora de servicios de acueducto y alcantarillado de la ciudad de Cúcuta?
La mejor alternativa tecnológica de SIG libre para el mejoramiento de las actividades de la empresa operadora de servicios de acueducto y alcantarillado de la ciudad de Cúcuta es la siguiente:
Software de escritorio: QGIS.
Base de datos espacial: PostGRES con PostGIS.
Servidor de mapas: GeoServer.
Publicador de mapas OpenLayers.
¿Es necesario generar una base de datos espacial para que la empresa de acueducto y alcantarillado de Cúcuta implemente software libre para la publicación de información geográfica?
Si es necesario generar la base de datos espacial SIGAKC en PostGRES, para que la empresa de acueducto y alcantarillado de Cúcuta AKC implemente software libre, para la publicación de información geográfica, porque en la actualidad utiliza base de datos geográfica en software propietario y no es compatible.
¿La metodología planteada cumple con las expectativas esperadas?
68
La metodología planteada en este análisis cumple con las expectativas esperadas, ya que proporciona los parámetros necesarios para la toma de decisión en el proceso de selección de la mejor alternativa, para la implementación de una plataforma Web geográfica bajo tecnología libre.
En la referencia metodología se analizaron varios estudios para publicación de información en Web geográfica, que se han aplicado en áreas como transporte, medio ambiente (amenazas y riesgos), planificación y gestión urbana, economía, educación, entre otras. Sin embargo para en este proyecto fue necesario realizar una metodología propia que se ajuste a las necesidades específicas de la empresa AKC.
Además podría aportar para que sea replicada en otras empresas de servicios públicos de acueducto y alcantarillado que requieran implementar una Web geográfica bajo el software libre, ajustándola a las necesidades usuario-empresa, permitiendo tener una información georefenciada consolidada en la Web.
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5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
5.1 CONCLUSIONES En esta investigación se cumplieron todos los objetivos planteados y se puede afirmar que la hipótesis planteada que cita: “existen varias alternativas de uso de tecnologías SIG libre que mejoren la operación técnica de la empresa de servicios de acueducto y alcantarillado de la ciudad de Cúcuta AKC en Colombia” fue confirmada.
La Empresa AKC al inicio no contaba con la información geográfica en la Web, teniendo un inventario de forma local correspondiente a los suscriptores, estructuras con sus redes de acueducto y de alcantarillado. Por lo que la iniciativa del actual proyecto, es un gran comienzo para empezar a manejar los datos geográficos no sólo a través de SIG, sino también a través de la Web geográfica con tecnologías libres.
Se detectaron las actividades operativas de la empresa AKC, que se beneficiará con la implementación de la Web geográfica basada en tecnologías SIG libre, ofreciendo la posibilidad de adaptarlo a las necesidades de la misma y que más personas se beneficien haciendo uso de estas tecnologías.
La literatura muestra que existen ventajas significativas del software libre sobre el propietario, y se puede aplicar al SIG presente en la empresa AKC de la ciudad de Cúcuta para implementación de la Web geográfica.
Para la mejor alternativa tecnológica de SIG libre se encuentra la siguiente plataforma: el software de escritorio QGIS, la base de datos espaciales PostGRES y el servidor de mapas GeoServer.
Se generó la base de datos espacial SIGAKC en PostGRES, y se realizó la migración de datos espaciales para que la empresa de acueducto y alcantarillado
70
de Cúcuta AKC implemente software libre, para la publicación de información geográfica.
Finalmente se concluye que se ha ejecutado la metodología propuesta en la presente investigación, la misma que ha servido para dar respuesta a la pregunta de investigación y se ha cumplido los objetivos trazados y se ha comprobado la hipótesis de esta investigación.
5.2 RECOMENDACIONES Entre las aplicaciones Web por desarrollar por la empresa AKC como una estrategia orientada al ciudadano (usuario), se recomienda considerar: Realizar reportes por fallas en el la red de acueducto y alcantarillado mediante un formulario online. Realizar consultas de gestión y proyectos de red de acueducto y alcantarillado en marcha. Comunicarse online con los principales funcionarios de la empresa. Consultar la guía de trámites. Informarse sobre la agenda de cobertura y servicio. Acceder al catastro de Usuarios como un plano interactivo de la ciudad. Consultar online los trámites a realizar la instalación de servicio de red de acueducto y alcantarillado.
La Web Geográfica puede utilizarse para localizar servicios, buscar rutas y direcciones, notificar sucesos de características geográficas, acceder a bases de datos de organismos públicos tales como censos, realizar aplicaciones de simulación hidráulica, realizar análisis demográficos, utilizar datos procedentes de la teledetección. Todas estas aplicaciones responden a servicios Web geográficos que ya existen en la actualidad y que cada día son demandados por más personas.
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La tendencia es a implicar estas herramientas en una especie de uso cotidiano de la información geográfica encaminado a mejorar la calidad de vida de los ciudadanos a través de las tecnologías de la información. Se recomienda la programación de una Web geográfica que tenga una interfaz más amigable con el usuario final que contenga los elementos básicos de un mapa:
Título: Nombre del mapa que indica su contenido.
Orientación: Es un referente que da la ubicación del norte geográfico.
Escala: Relación de medida entre el tamaño de la representación en el
mapa y el tamaño real en el terreno.
Leyenda: Una leyenda indica al lector del mapa el significado de los
símbolos utilizados para representar las entidades en el mapa.
Color: Una escala cromática que permita la variación de los colores de
cada componente.
Además, se requiere la adquisición de un equipo servidor con su respectiva fuente de energía eléctrica ininterrumpida (UPS) y acceso a IP pública, para poder realizar la publicación de la información en la Web geográfica.
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ANEXOS
ANEXO 1 FICHA TÉCNICA ORTOFOTOMOSAICO
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ANEXO 2 COTIZACIÓN NO. 12,465 ESRI COLOMBIA S A S
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ANEXO 3 PASOS DE INSTALACIÓN DE QGIS
La instalación de QGIS es muy sencilla. Hay disponibles paquetes de instalación estándar para MS Windows y Mac OS X. Para el presente caso, se trabaja con QGIS-OSGeo4W-2.8.1-1-Setup-x86_64 para Windows. Se descargó de la página oficial http://www.QGIS.org/es/site/ como lo muestra la siguiente pantalla:
En primer lugar se hace doble click sobre el archivo de instalación de QGIS descargado
previamente
Aparecerá la siguiente pantalla:
(QGIS-OSGeo4W-2.8.1-1-Setup-x86_64.exe).
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Se hace click en “Siguiente” para iniciar la instalación.
En la siguiente pantalla se describe la licencia del producto. Se acepta haciendo click en “Acepto”.
En la siguiente pantalla solicita elegir el directorio de la instalación. Se elige el directorio que aparece por defecto y se hace click en “Siguiente”.
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En la siguiente pantalla se pide seleccionar los componentes que se desee instalar, se deja por defecto seleccionado QGIS y se hace click “Instalar”.
En la siguiente pantalla se muestra el proceso de instalación, se espera a que finalice.
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En la siguiente pantalla muestra que QGIS ha sido instalado en el sistema click en “Terminar�.
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ANEXO 4 PASOS DE INSTALACIร N DE POSTGIS
En la pรกgina oficial http://postgis.net/ en Dowload se puede descargar PostGIS como lo muestra la siguiente pantalla.
Tomado de (UNIGIS, 2012).(UNIGIS, 1994-2012B).
Se selecciona el archivo ejecutable y se da doble click postgresql-9.2.1-1windows.exe
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Se informa de la selección del directorio de instalación, se selecciona el que viene por defecto por lo general en C:\Program Files\PostgreSQL\9.2, o ingresar una dirección donde se guardarán los archivos correspondientes al programa, así también el directorio en el que se almacenarán los datos por lo general en C:\Program Files\PostgreSQL\9.2\data.
A continuación, solicita ingresar una contraseña de súper usuario, es importante recordar la misma para luego no tener inconvenientes en el ingreso al sistema, para este ejemplo se ha puesto como contraseña “maestriagis”
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Se informa del puerto que utiliza el servidor, conviene utilizar el que se muestra por defecto, al igual que la pantalla siguiente que se refiere a la configuraciรณn regional, se da click en siguiente.
Luego de esto el programa iniciara con la instalaciรณn
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Una vez se ha instalado el sistema, se despliega una pantalla que indica si se instalará el asistente para la descarga de herramientas adicionales, es necesario tener una conexión a internet, se da click en siguiente.
Luego de esto pide escoger la instalación para la cual el asistente añadirá las herramientas necesarias y se da click en siguiente:
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. Se despliega una pantalla que presenta una lista de las opciones de herramientas para instalarlas, se escoge la de PostGIS 2.0
A continuación, la instalación hará una descarga del sitio Web de los archivos necesarios para la instalación de la herramienta seleccionada, en este caso PostGIS 9.2. Recuerde que para la instalación de esta herramienta será necesaria una conexión a internet.
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A continuación, se informa que los archivos se han descargado con éxito y que se procederá a la instalación de la herramienta adicional escogida, se da click en siguiente:
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Luego de esto se presenta una pantalla indicando que se va instalar PostGIS y da la posibilidad de instalar la base de datos espacial, para esto se debe seleccionar (check), en la opciรณn de creaciรณn de la base de datos, como se muestra a continuaciรณn:
Se presenta la ruta donde se va a instalar PostGIS, conviene dejar la que viene por defecto, se da click en siguiente.
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Se pide ingresar nombre de usuario de la base de datos espacial y contraseña, no es lo mismo que la de súper usuario de PostGRES, evitar confusión, se deja el nombre de usuario por defecto “PostGRES” y la contraseña “maestriagis”, así como el nombre de la base de datos “PostGIS”
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Luego se realiza la instalaciรณn de forma normal.
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Luego de instalado el software podemos ya acceder a la base de datos desde el menú programas haciendo click en PgAdmin III, con la inclusión de la contraseña de súper usuario para este en caso “maestriagis”, y así estará listo el sistema para su administración.
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ANEXO 5 PASOS DE INSTALACIร N DE GEOSERVER
En la pรกgina oficial de GeoServer http://GeoServer.org/ hay opciones de descargar varias versiones, para este caso se descargรณ la versiรณn 2.7.1.1 para Windows como se muestra en las Descarga GeoServer 2.7.1.1.
Descarga GeoServer 2.7.1.1. Fuente: Geoserver Open Source Geospatial Foundation (2014). (Geoserver Open Source Geospatial Foundation, 2014)
Descarga GeoServer para Windows. Fuente: Geoserver Open Source Geospatial Foundation (2014).
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En primer lugar, se da doble click sobre el archivo de instalación de GeoServer descargado previamente y aparecerá lo siguiente:
Hacemos click en “Siguiente” (Next) para iniciar la instalación.
En la siguiente pantalla muestra la licencia del producto. Se acepta haciendo click en (I Agree).
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En la siguiente pantalla se solicita elegir el directorio de la instalación. Se elige el directorio que aparece por defecto y se da click en “Siguiente” (Next).
En la siguiente pantalla se solicita elegir la carpeta del Menú Inicio. Se selecciona los datos que aparecen por defecto y se da click en “Siguiente” (Next).
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En la siguiente pantalla pide seleccionar el directorio que contiene el complemento JRE (Java Runtime Environment). Seleccionando el que aparece por defecto y click en “Siguiente” (Next).
En la siguiente pantalla pide ingresar el nombre y contraseña para la cuenta de usuario de GeoServer. Seleccionamos los datos que aparecen por defecto y hacemos click en “Siguiente” (Next).
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En la siguiente pantalla pide ingresar el puerto al que GeoServer responderá. Se deja el que aparece por defecto 8080 y click en “Siguiente” (Next).
En la siguiente pantalla pide seleccionar el tipo de instalación a realizar. Seleccionamos la opción “Instalar como servicio” (Install as a service) y click en “Siguiente” (Next).
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En la siguiente pantalla muestra los datos de la configuración que acabamos de realizar. Para proceder con la instalación hacemos click en “Instalar” (Install).
En la siguiente pantalla muestra el proceso de instalación esperamos a que finalice.
En la siguiente pantalla muestra que Geoserver ha completado su instalación click en “finalizar” (Finish).
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ANEXO 6 EXPORTACIร N DE DATOS GEODATABASE A POSTGIS
En el ArcCatalogo de ArcGIS nos ubicamos en la mase de datos y click derecho exportar a Shapefile multiple.
En PostGIS se importan los shape con la aplicaciรณn.
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Se verificó la conexión a la base de datos en PostGIS shapefile y se le dio importar a los archivos como lo indica la siguiente figura
También se realizó por símbolo de sistemas entrando al aplicativo shp2pgsql.exe
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Y asĂ se realizĂł uno por uno hasta importar la totalidad de los archivos shape que conformaron la base de datos en PostGIS como lo muestra las dos siguientes figuras.
Dando como resultado los archivos SQL.
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Con el comando de la siguiente figura, se ejecutรณ para exportar los archivos SQL a la base de datos de PostGres SIGAKC se realizรณ uno por uno.
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Se paso a software de escritorio QGIS como lo muestra la siguete pantalla y se creò una nueva conexión a la base de datos SIGAKC.
Conexión a la base de datos SIGAKC con QGIS.
Se conectó y se seleccionaron las capas a añadir, con el mismo sistema de coordenadas Magna Sirgas Colombia Este, que corresponde al código EPSG 3117 como lo indica la siguiente figura.
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Selecciรณn de coordenadas con QGIS.
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ANEXO 7 PUBLICACIÓN DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA EN GEOSERVER
Desde un navegador Web se accedió a la Interfaz de Administración Web de GeoServer ingresando la siguiente dirección: http://localhost:8080/GeoServer/web Para realizar el ingreso y cualquier modificación en la configuración de GeoServer es necesario ingresar nombre de usuario y contraseña.
Usuario y contraseña en GeoServer.
Ingreso a GeoServer.
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Se creó un espacio de trabajo para el archivo, en la sección datos, espacios de trabajo, llamado AKC.
Espacio de trabajo en GeoServer.
A continuación, se creó un almacén de datos para el archivo, en la sección
,
Datos – Almacenes de datos “Agregar un nuevo almacén”.
Almacén de datos con GeoServer.
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Se seleccionó el tipo de origen de datos a configurar en este caso se eligió la opción “PostGIS”, PostGIS Database.
Origen de datos con GeoServer.
Se configuró la información básica del almacenamiento, seleccionando el espacio de trabajo “AKC” desde el menú desplegable. Se ingresaron: Un nombre de origen de datos como “BASE DATOS AKC”, una breve descripción “BASE DATOS AKC ”. Bajo parámetros de conexión especificamos host de la base de datos “localhost”, port “5234”, database “SIGAKC”, schema “Public”, user “PostGres”, user y password, click en “Guardar”.
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Información de almacén de datos en GeoServer.
Se seleccionó el sistema de referencia espacial Spatial Reference System (SRS) declarado 3117, correspondiente al Sistema de referencia de coordenadas Magna Sirgas Colombia Este como lo muestra la siguiente pantalla.
Selección de coordenadas con GeoServer.
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Se calcularon las dimensiones de los encuadres “Calcular desde los datos” y “Calcular desde el encuadre nativo”.
Sistemas de referencia y encuadres con GeoServer.
Se publicaron las capas que se encontraban en la base de datos SIGAKC.
Publicación de capas.