Introducción a los sistemas de
información geográfica
Contenidos
Los programas de SIG proveen las
funciones y las herramientas necesarias para almacenar, analizar y desplegar la
información geográfica. Los principales componentes de los programas son:
Herramientas para la entrada y
manipulación de la información geográfica.
Un sistema de manejador de base de
datos (DBMS)
Herramientas que permitan búsquedas
geográficas, análisis y visualización.
Interface gráfica para el usuario
(GUI) para acceder fácilmente a las herramientas.
Probablemente la parte más importante
de un sistema de información geográfico son sus datos. Los datos geográficos y
tabulares pueden ser adquiridos por quien implementa el sistema de información,
así como por terceros que ya los tienen disponibles. El sistema de información
geográfico integra los datos espaciales con otros recursos de datos y puede
incluso utilizar los manejadores de base de datos más comunes para manejar la
información geográfica.
Definición
Es un sistema empleado para describir
y categorizar la Tierra y otras geografías con el objetivo de mostrar y
analizar la información a la que se hace referencia espacialmente. Este trabajo
se realiza fundamentalmente con los mapas.
Tecnologías asociadas
Las Tecnologías de la Información
Geográfica (TIG) están formadas por un conjunto de técnicas y métodos clásicos
y modernos en torno a la Cartografía (lectura, interpretación y elaboración de
mapas), la Fotointerpretación (de las fotografías verticales aéreas captadas
desde los aviones que permiten analizar la evolución de los territorios) o la
Teledectección (que proporciona claves para interpretar la información espacial
suministrada por los satélites) y los Sistemas de Información Geográfica
(programas informáticos de análisis espacial y de elaboración de mapas
digitales actuales). No es fácil encontrar una publicación en la que se
encuentre una descripción amplia de cada uno de los métodos y técnicas
desarrollados por cada una de las partes constituyentes de las TIG. Lo habitual
es tener que manejar distintos manuales. Esta carencia editorial ha animado a
Manuel Quirós a elaborar este tratado conjunto de todas ellas, de manera que
cualquier profesional, estudioso o curioso de cualquier campo tenga en un único
objeto de lectura la información y los conceptos necesarios para interpretar o
elaborar las expresiones gráficas del conocimiento espacial más actualizado.
Ventajas
-Vectorial
La estructura de los datos es
compacta. Almacena los datos sólo de los elementos digitalizados por lo que
requiere menos memoria para su almacenamiento y tratamiento.
Codificación eficiente de la
topología y las operaciones espaciales.
Buena salida gráfica. Los elementos
son representados como gráficos vectoriales que no pierden definición si se
amplía la escala de visualización.
Tienen una mayor compatibilidad con
entornos de bases de datos relacionales.
Las operaciones de re-escalado,
reproyección son más fáciles de ejecutar.
Los datos son más fáciles de mantener
y actualizar.
En algunos aspectos permite una mayor
capacidad de análisis, sobre todo en redes.
-Raster.
La estructura de los datos es muy
simple.
Las operaciones de superposición son
muy sencillas.
Formato óptimo para variaciones altas
de datos.
Buen almacenamiento de imágenes
digitales.
Áreas de aplicación
Los mapas SIG se usan para:
Dar a conocer y compartir el SIG
Compilar y mantener el contenido del
SIG
Diseñar y organizar la información
geográfica por medio de capas temáticas
Obtener nueva información mediante
geoprocesamiento y, posteriormente, visualizar, resumir, analizar, comparar e
interpretar los resultados analíticos
Compartir la información geográfica
para su uso en la Web.
En la mayoría de los sectores los SIG
pueden ser utilizados como una herramienta de ayuda a la gestión y toma de
decisiones, a continuación se describen brevemente algunas de sus aplicaciones
principales:
Cartografía automatizada
Las entidades públicas han
implementado este componente de los SIG en la construcción y mantenimiento de
planos digitales de cartografía. Dichos planos son puestos a disposición de las
empresas a las que puedan resultar de utilidad estos productos con la condición
de que estas entidades se encargan posteriormente de proveer versiones
actualizadas de manera periódica.
Infraestructura
Algunos de los primeros sistemas SIG
fueron utilizados por las empresas encargadas del desarrollo, mantenimiento y
administración de redes de electricidad, gas, agua, teléfono, alcantarillado,
etc.; en este caso, los sistemas SIG almacenan información alfanumérica de
servicios relacionados con las distintas representaciones gráficas de los
mismos. Estos sistemas almacenan información relativa a la conectividad de los
elementos representados gráficamente, con el fin de realizar un análisis de
redes.
La elaboración de mapas, así como la
posibilidad de realizar una consulta combinada de información, ya sea gráfica o
alfanumérica, son las funciones más comunes para estos sistemas, también son
utilizados en trabajos de ingeniería, inventarios, planificación de redes,
gestión de mantenimiento, entre otros.
Gestión territorial
Son aplicaciones SIG dirigidas a la
gestión de entidades territoriales y permiten un rápido acceso a la información
gráfica y alfanumérica, y suministran herramientas para el análisis espacial de
la información. Facilitan labores de mantenimiento de infraestructura,
mobiliario urbano, etc., y permiten realizar una optimización en los trabajos
de mantenimiento de empresas de servicios. Tienen la facilidad de generar
documentos con información gráfica y alfanumérica.
Medio ambiente
Son aplicaciones implementadas por
instituciones de medio ambiente, que facilitan la evaluación del impacto
ambiental en la ejecución de proyectos. Integrados con sistemas de adquisición
de datos permiten el análisis en tiempo real de la concentración de
contaminantes, a fin de tomar las precauciones y medidas del caso. Facilitan
una ayuda fundamental en trabajos tales como reforestación, explotaciones
agrícolas, estudios de representatividad, caracterización de ecosistemas,
estudios de fragmentación, estudios de especies, etc.
Equipamiento social
Implementación de aplicaciones SIG
dirigidas a la gestión de servicios de impacto social, tales como servicios
sanitarios, centros escolares, hospitales, centros deportivos, culturales,
lugares de concentración en casos de emergencias, centros de recreo, entre
otros y suministran información sobre las sedes ya existentes en una
determinada zona y ayudan en la planificación en cuanto a la localización de
nuevos centros. Un buen diseño y una buena implementación de estos SIG aumentan
la productividad al optimizar recursos, ya que permiten asignar de forma
adecuada y precisa los centros de atención a usuarios cubriendo de forma
eficiente la totalidad de la zona de influencia.
Recursos mineros
El diseño de estos SIG facilitan el
manejo de un gran volumen de información generada en varios años de explotación
intensiva de un banco minero, suministrando funciones para la realización de
análisis de elementos puntuales (sondeos o puntos topográficos), lineales
(perfiles, tendido de electricidad), superficies (áreas de explotación) y
volúmenes (capas geológicas). Facilitan herramientas de modelación de las capas
o formaciones geológicas.
Ingeniería de Tránsito
Sistemas de Información Geográfica
utilizados para modelar la conducta del tráfico determinando patrones de
circulación por una vía en función de las condiciones de tráfico y longitud.
Asignando un costo a los o puntos en los que puede existir un semáforo, se
puede obtener información muy útil relacionada con análisis de redes.
Demografía
Se evidencian en este tipo de SIG un
conjunto diverso de aplicaciones cuyo vínculo es la utilización de las variadas
características demográficas, y en concreto su distribución espacial, para la
toma de decisiones. Algunas de estas aplicaciones pueden ser: el análisis para
la implantación de negocios o servicios públicos, zonificación electoral, etc.
El origen de los datos regularmente corresponde a los censos poblacionales
elaborados por alguna entidad gubernamental; para el caso de México el
organismo encargado de la procuración de datos generales es el Instituto
Nacional de Estadística Geografía e Informática, este grupo de aplicaciones no
obligan a una elevada precisión, y en general, manejan escalas pequeñas.
GeoMarketing
La base de datos de los clientes
potenciales de determinado producto o servicio relacionada con la información
geográfica resulta indispensable para planificar una adecuada campaña de
marketing o el envío de correo promocional, se podrían diseñar rutas óptimas a
seguir por comerciales, anuncios espectaculares, publicidad movil, etc.
Banca
Los bancos son buenos usuarios de los
SIG debido a que requieren ubicar a sus clientes y planificar tanto sus
campañas como la apertura de nuevas sucursales incluyendo información sobre las
sucursales de la competencia.
Planimetría
La planimetría tiene como objetivo la
representación bidimensional del terreno proporcionándole al usuario la
posibilidad de proyectar su trabajo sobre un papel o en pantalla sin haber
estado antes en el sitio físico del proyecto. El fin de la planimetría es que
el usuario tenga un fácil acceso a la información del predio; por ejemplo,
saber qué cantidad de terrenos desocupados se encuentran en el lugar, o qué
cantidad de postes telefónicos necesita para ampliar su red, o qué cantidad de
cable necesita para llegar hasta un cliente, o emplearlo en soluciones móviles,
o utilizarlo como plataforma de archivos GIS. En otras palabras, permite el
usuario visualizar de forma clara y con gran exactitud la información que se
encuentra dentro de su proyecto. Existen distintos tipos de planimetría, que
van de la mas básica a la más completa. La elección del tipo de planimetría
depende del tipo de información que el usuario vaya a necesitar para su
proyecto.
Historia de los sistemas de información geográfica
Hace unos 15.000 años en las cuevas
de Lascaux (Francia) los hombres de Cro-Magnon pintaban en las paredes los
animales que cazaban, asociando estos dibujos con trazas lineales que, se cree,
cuadraban con las rutas de migración de esas especies. Si bien este ejemplo es
simplista en comparación con las tecnologías modernas, estos antecedentes
tempranos imitan a dos elementos de los sistemas de información geográfica
modernos: una imagen asociada con un atributo de información.
Mapa original del Dr. John Snow. Los
puntos son casos de cólera durante la epidemia en Londres de 1854. Las cruces
representan los pozos de agua de los que bebían los enfermos.
En 1854 el pionero de la
epidemiología, el Dr. John Snow, proporcionaría otro clásico ejemplo de este
concepto cuando cartografió, en un ya famoso mapa, la incidencia de los casos
de cólera en el distrito de Soho en Londres. Este protoSIG, uno de los ejemplos
más tempranos del método geográfico, permitió a Snow localizar con precisión un
pozo de agua contaminado como la fuente causante del brote.
Si bien la cartografía topográfica y
temática ya existía previamente, el mapa de John Snow fue el único hasta el
momento, que, utilizando métodos cartográficos, no solo representaba la
realidad, sino que por primera vez analizaba conjuntos de fenómenos geográficos
dependientes.
El comienzo del siglo XX vio el
desarrollo de la "foto litografía" donde los mapas eran separados en
capas. El avance del hardware impulsado por la investigación en armamento
nuclear daría lugar, a comienzos de los años 60, al desarrollo de aplicaciones
cartográficas para computadores de propósito general.
El año 1962 vio la primera
utilización real de los SIG en el mundo, concretamente en Ottawa (Ontario,
Canadá) y a cargo del Departamento Federal de Silvicultura y Desarrollo Rural.
Desarrollado por Roger Tomlinson, el llamado Sistema de información geográfica
de Canadá (Canadian Geographic Information System, CGIS) fue utilizado para
almacenar, analizar y manipular datos recogidos para el Inventario de Tierras Canadá
(Canada Land Inventory, CLI) - una iniciativa orientada a la gestión de los
vastos recursos naturales del país con información cartográfica relativa a
tipos y usos del suelo, agricultura, espacios de recreo, vida silvestre, aves
acuáticas y silvicultura, todo ello a una escala de 1:50.000. Se añadió, así
mismo, un factor de clasificación para permitir el análisis de la información.
El Sistema de información geográfica
de Canadá fue el primer SIG en el mundo similar a tal y como los conocemos hoy
en día, y un considerable avance con respecto a las aplicaciones cartográficas
existentes hasta entonces, puesto que permitía superponer capas de información,
realizar mediciones y llevar a cabo digitalizaciones y escaneos de datos.
Asimismo, soportaba un sistema nacional de coordenadas que abarcaba todo el
continente, una codificación de líneas en "arcos" que poseían una
verdadera topológica integrada y que almacenaba los atributos de cada elemento
y la información sobre su localización en archivos separados. Como consecuencia
de esto, Tomlinson está considerado como "el padre de los SIG", en
particular por el empleo de información geográfica convergente estructurada en
capas, lo que facilita su análisis espacial. El CGIS estuvo operativo hasta la
década de los 90 llegando a ser la base de datos sobre recursos del territorio
más grande de Canadá. Fue desarrollado como un sistema basado en una
computadora central y su fortaleza radicaba en que permitía realizar análisis
complejos de conjuntos de datos que abarcaban todo el continente. El software,
decano de los sistemas de información geográfica, nunca estuvo disponible de
manera comercial.
En 1964, Howard T. Fisher formó en la
Universidad de Harvard el Laboratorio de Computación Gráfica y Análisis
Espacial en la Harvard Graduate School of Design (LCGSA 1965-1991), donde se
desarrollaron una serie de importantes conceptos teóricos en el manejo de datos
espaciales, y en la década de 1970 había difundido código de software y
sistemas germinales, tales como SYMAP, GRID y ODYSSEY - los cuales sirvieron
como fuentes de inspiración conceptual para su posterior desarrollos
comerciales - a universidades, centros de investigación y empresas de todo el
mundo.
En la década de los 80, M&S
Computing (más tarde Intergraph), Environmental Systems Research Institute
(ESRI) y CARIS (Computer Aided Resource Information System) emergerían como
proveedores comerciales de software SIG. Incorporaron con éxito muchas de las
características de CGIS, combinando el enfoque de primera generación de
sistemas de información geográfica relativo a la separación de la información
espacial y los atributos de los elementos geográficos representados con un
enfoque de segunda generación que organiza y estructura estos atributos en
bases de datos.
En la década de los años 70 y
principios de los 80 se inició en paralelo el desarrollo de dos sistemas de
dominio público. El proyecto Map Overlay and Statistical System (MOSS) se
inició en 1977 en Fort Collins (Colorado, EE. UU.) bajo los auspicios de la
Western Energy and Land Use Team (WELUT) y el Servicio de Pesca y Vida
Silvestre de Estados Unidos (US Fish and Wildlife Service). En 1982 el Cuerpo
de Ingenieros del Laboratorio de Investigación de Ingeniería de la Construcción
del Ejército de los Estados Unidos (USA-CERL) desarrolla GRASS como herramienta
para la supervisión y gestión medioambiental de los territorios bajo
administración del Departamento de Defensa.
Esta etapa de desarrollo está
caracterizada, en general, por la disminución de la importancia de las
iniciativas individuales y un aumento de los intereses a nivel corporativo,
especialmente por parte de las instancias gubernamentales y de la
administración.
Los 80 y 90 fueron años de fuerte
aumento de las empresas que comercializaban estos sistemas, debido el
crecimiento de los SIG en estaciones de trabajo UNIX y ordenadores personales.
Es el periodo en el que se ha venido a conocer en los SIG como la fase
comercial. El interés de las distintas grandes industrias relacionadas directa
o indirectamente con los SIG crece en sobremanera debido a la gran avalancha de
productos en el mercado informático internacional que hicieron generalizarse a
esta tecnología.
En la década de los noventa se inicia
una etapa comercial para profesionales, donde los sistemas de información
geográfica empezaron a difundirse al nivel del usuario doméstico debido a la
generalización de los ordenadores personales o microordenadores.
A finales del siglo XX principio del
XXI el rápido crecimiento en los diferentes sistemas se ha consolidado,
restringiéndose a un número relativamente reducido de plataformas. Los usuarios
están comenzando a exportar el concepto de visualización de datos SIG a
Internet, lo que requiere una estandarización de formato de los datos y de
normas de transferencia. Más recientemente, ha habido una expansión en el
número de desarrollos de software SIG de código libre, los cuales, a diferencia
del software comercial, suelen abarcar una gama más amplia de sistemas
operativos, permitiendo ser modificados para llevar a cabo tareas específicas.
