Clase 02: SIG_1

Fundamentos de sig

Autor: Harold Mercado 2023

Clase 02

ÍNDICE

Historia

Evolución

Datos

Informaci´´on geográfica

División

Dimensión

Modelo de datos

Recomendaciones

Software SIG

Actividad en clase

Bibliografía

Historia

En la década de los sesenta, como resultado de la necesidad creciente de información geográfíca se aprovecho la aparición de los primeros computadores para utilizarlo como una nuevasherramienta para lograr gestionar y darle un uso optimo a la cartografía. En 1959, Waldo Tobler define los principios de un sistema denominado MIMO (map in–map out) con la finalidad de aplicar los ordenadores al campo de la cartografía.

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Historia

A principios de los años 60 Roger Tomlinson desarrollo el Canadian Geographical Information System (CGIS) con el auspicio del Departamento Federal de Energía y Recursos, para el manejo del inventario geográfico canadiense

En el Harvard Laboratory, en 1964 se desarrolla SYMAP, un aplicación que permitía la entrada de información en forma de puntos, líneas y áreas.

En 1969, utilizando elementos de una versión anterior de SYMAP, David Sinton, también en el Harvard Laboratory, desarrolla GRID, un programa en el que la información es almacenada en forma de cuadrículas.

El trabajo de los años 60 de Guy Morton con el desarrollo de su Matriz de Morton ayudo a superar las deficiencias de los equipos de entonces, tales como la carencia de unidades de almacenamiento, que dificultaban notablemente el manejo y análisis de las bases de datos.

Evolución

SYMVU (con capacidad de representación tridimensional) CALFORM (con capacidades de representación y de generación de resultados impresos)

SYMAP

GRID

IMGRID (Interactive Manipulation GRID)

MAP

Dana Tomlin es este paquete se incluyen elementos para el análisis ráster

ESRI

En 1969 se funda Environmental Systems Research Institute

ERDAS

Desarrollado en 1978

ArcView

Desarrollado en 1991

ArcInfo

Desarrollado en 1981

GRASS

Geographic Resources Analysis Support System, desarrollado en 1985

Mapserver

Desarrollado en 1997

Evolución

La evolución de los SIG a estado estrechamente relacionada con la evolución de la tecnología, los datos y las técnicas

Datos

SIG

Técnicas

Tecnología

Datos

Información geografía

En SIG los datos son fundamentales, sin ellos carece por completo de sentido y utilidad. Los datos son el componente mas interrelacionado en un SIG. Un dato es un conjunto de valores o elementos, pero requiere de información que complemente y permita interpretar al dato.

Se puede dividir en 2 componentes: 1. Componente espacial: Posición en un sistema de referencia. ¿DONDE? 2. Componente temática: Procesos, fenómenos, caracteristicas ¿QUÉ?

iNFORMACIÓN GEOGRÁFICA

aLMACENAMIENTO

Por lo general la componente espacial es un valor numérico

El tipo de variable condiciona: 1. Las operaciones que pueden realizarse 2. Influye en la forma de representarlos

Pero la componente tématica puede almacenarse en:

• Numéricos
• Nominal: Numero que representa una identificación, cualitativa.
• Ordinal: Numero que establece un orden.
• Intervalos: Las diferencias entre los valores tienen un sentido. (elevaciones)
• Razon: Es la relación entre parametros que tienen un significado (precipitación)
• Alfanúmericas

Dimensión

Continuidad

0D, 1D, 2D y "3D"

Según el tipo de variable es posible tener una representación continua (superficie) como es el caso de la temperatura, en otros casos carece de sentido, como puede ser los datos nominales que estan limitados a un número finito de clases posibles. Lo anterior determina los diferentes enfoques de representación y almacenamiento: Bases de datos, datos vectoriales, datos raster).

En SIG se pueden visualizar elementos en 3D, pero el funcionamiento del sistema realmente esta basado en analisis 2D y visualizaciones en 3D, por eso se denomina que en SIG se trabaja en 2.5D

División

División Vertical (capas)

En un SIG las información se integra por componentes temáticos lo que permite tener datos puperpuestos que conservan su integridad, este proceso facilita el analisis espacial y posteriormente su visualización, dado que pueden analizarse de manera independiente o combinación con otros datos segun la necesidad

Fuente: Olaya

División horizontal

Es un proceso que dentro de un SIG no es dificil dado que el software permite "fundir" información con cierta facilidad, hay que tener en cuenta los problemas que genera la integración de información a diferentes escalas o resoluciones

Modelos de datos

Modelos de datos

Mapa

Los objetos geográficos y las caracteristicas que se quieren representar en un mapa, deben ser traducidas a un formato digital entendible por el SIG, por tanto, se debe analizar cual debe ser el mejor modelo de datos para poder pasar esa representacion de la realidad al computador. Se debe tener en cuenta cual es la representación optima para cada objeto o caracteristica. En SIG se almacena la posición, la forma y la información.

"Los mapas son representaciones simplificadas de la realidad donde aparecen solamente los objetos y las propiedades que nos interesen. Tanto objetos como propiedades se representarán mediante convenciones de simbolización adecuadas para su mejor interpretación." (Felicísimo)

NOTA

¿Como representarías una casa?

Modelo de datos

Modelo raster

Modelo vectorial

Este modelo representa los objetos geográficos con puntos, lineas y polígonos, los cuales tendran asociados una componente posicional en el marco de un sistema de referencia y una componente temática asociada a una base de datos, donde cada una de las instancias representadas tendrán un registro en una tabla de atributos segun los campos establecidos

Matriz de celdas cuadradas, (grid) donde el tamaño de las celdas define la resoluci´ón espacial, esta por tanto, será la unidad mínima de muestreo e información que se puede obtener y condiciona los usos raster porque implica un nivel de detalle. Pueden ser un dataset simple (1 capa) o compuesta (multiples capas) se representan monocromaticas (blanco y negro) o multiespectrales (bandas)

EjemplO

EjemplO

Modelo de datos

Modelo vectorial

• La estructura del almacenamiento de los datos es más compleja.
• Las operaciones de superposición son más difíciles de implementar.
• Si la variabilidad de los datos es elevada se reduce su eficacia.
• El mantenimiento y actualización es sencillo pero costoso.
• La cantidad de información a almacenar está limitada.

• La estructura de datos es compacta, sólo se almacenan los datos necesarios.
• Buena codificación de la topología
• Óptima salida gráfica.
• Compatibilidad con Bases de datos de tipo relacional.
• Ciertas operaciones espaciales son fáciles de ejecutar (escalado, proyección, etc.).
• El mantenimiento y actualización es sencillo.
• Permite el análisis de redes.

Modelo de datos

Modelo Raster

• Requiere una mayor memoria de almacenamiento, hay datos en todas las celdas. Depende además del tipo de valor y su precisión.
• Las reglas referentes a la topología son difíciles de implementar.
• La salida gráfica es, generalmente, menos vistosa.
• Hay algunos parámetros (generalmente black-box) que se deben controlar para trabajar con datos ráster.

• La estructura de los datos es muy sencilla.
• Las operaciones con varias capas son muy sencillas (superposición).
• Óptimo diseño para elevada variabilidad en los datos.
• Se trata de formatos de imagen, compatibilidad con formatos estándar.

Modelo de datos

Raster

Vector

Con el desarrollo de los SIG durante todos estos años ha aparecido diversos formatos (algunos ya en desuso) para cada uno de los modelos de datos, esto es un problema en el momento de interoperar con la información, por tanto, se recomienda que se establezcan formatos estandarizados para lograr integrar la información en los diferentes software SIG, y que esta "traducción" de la información sea mas efectiva.

ASCII Raster, ACE, BT-VTP, EIR, ENVI, GSAG, GXF, HDF, LAN, STDS, GeoTIFF

DWG, SHP, GML, VCT, KML, DGN, GeoJSON, GPKG, GDB

GDB

GPKG

SHP

GeoJSON

CAD

netCDF

GeoTIFF

ASCII

KML

GML

El shapefile debe considerarse obsoleto, pero muchos de los datos geográficos estan creados en este formato. Entre los formatos GeoJSON y GeoPackage se puede comprobar una mucho mayor velocidad de proceso en el último lo que, aparte de sus mayores capacidades, se recomienda como formato vectorial.

Modelo de datos

Tomado: https://picaypixel.com/

Años atrás para obtener información geográfica se requeria adquirir planos que eran copia del original que se encontraba en las entidades geograficas locales, hoy en dia la información geográfica se encuentra disponible digitalmente, las presguntas en la actualidad son:

¿Que calidad tiene?

¿Donde esta?

El problema es la enorme cantidad de información existente y su dispersión, hay miles de lugares donde es posible encontrar datos, pero no todos ellos son fáciles de localizar. Para encontrar la información debemos preguntarnos: ¿Que información necesitamos? ¿Cual es el nivel de detalle que requerimos? ¿Que nivel de cobertura requerimos?

Los datos están frecuentemente muy mal documentados (metadatos) y se desconoce, no solo su incertidumbre (y con ella la escala utilizable), sino otras cuestiones como la autoría, la licencia de uso, la fecha de creación, la proyección usada, entre otros paramétros importantes para definir la usabilidad de los mismos.

Modelo de datos

¿Donde esta?

Al definir que información necesitamos, es importante saber si la informacón requerida puede ser planos digitalizados (JPG), datos vectoriales o raster que podamos descargar (IDE's), si es suficiente con servicio de mapas que permitan la visualización si se dispone de la URL pero no podamos analizar numericamente como WMS/WMTS (Web Mapping Service) o por el contrario requerimos poder analizarlos se puede utilziar WFS (Web Feature Service) que permite la descarga de datos vectoriales o datos WCS (Web Coverage Service) que permiten la descarga de datos raster. El nivel de detalle debería estar asociado al nivel de cobertura y por tanto, es importante enfocarnos en los proveedores, segun la escala del trabajo a realizar.

Cobertura mundial o regional

Cobertura nacional

Cobertura Local

Otras Cobertura mundial

SOFTWARE SIG

Recomendaciones

Configuraci´on de inicio

Lo más recomendable en un proyecto SIG es el orden, en particular la escritura de las carpetas de trabajo, por lo general los software SIG trabajan bajo proyectos dado que los datos geográficos no se almacenan en el archivo, sino que se relacionan segun la ruta establecida, por tanto, se recomienda crear una carpeta madre para el proyecto y alli almacenar la información en subcarpetas.

• La ruta no debe tener espacios en blanco o caracteres acentuados.
• La ruta debe tener solamente las letras, los números y la barra baja (_)
• Ninguna carpeta debe tener un nombre largo (14 caracteres es el máximo recomendado)
• El primer carácter debe ser una letra, (es indiferente a mayúsculas o minúsculas).
• La ruta al proyecto preferiblemente debe ser corta, es decir crear los proyectos en carpetas ancladas al directorio raiz o en una subcarpeta de este.
• Consecuentemente, la carpeta base no debe estar en el Escritorio ni en ninguna carpeta del usuario (Bibliotecas, por ejemplo), ya que todas incluyen espacios en su ruta.
• Definir la carpeta de trabajo [Work Directory] en software.

Actividad

Revisar los diferentes formatos :

Descargar de la zona de interes GeoTIFF, GDB, GPKG, SHP.

https://geoportal.igac.gov.co/contenido/datos-abiertos-cartografia-y-geografia

Descargar ASCII.

https://centrodedescargas.cnig.es/CentroDescargas/index.jsp

Abrir la información en Qgis y ArcGIS Pro

Actividad

Crear nuestro propio archivo raster

Crear un archico de texto con extensión ". asc"Abrir el archivo de texto escribir la siguiente cabecera ncols 10 nrows 10 xllcenter 252780 yllcenter 4319750 cellsize 5 nodata_value -9999.0 Completar con 100 numeros aleatorios Abrir el archivo en software GIS

Bibliografía

• https://www.esri.com/es-es/what-is-gis/history-of-gis
• https://es.wikipedia.org/wiki/Roger_Tomlinson
• https://www.timetoast.com/timelines/historia-del-sig-98e05c18-bb19-4633-909d-5876f6030cd9
• https://prezi.com/i2qob3sxujgv/historia-de-los-sig/
• Felicísimo, Á. M. (2020). Elaboración de cartografía para publicaciones científicas y documentos de divulgación. Centro Universitario de Mérida.
• https://mappinggis.com/2012/05/datos-cartograficos/

Gracias por su atención

¿Alguna pregunta?