00.- Que es un SIG

QU ES UN SIG?

PRINCIPIOS Y APLICACIONES

Sistemas de Informacin Geogrfica

El trmino SIG procede del acrnimo de Sistema de

Informacin Geogrfica (en ingls GIS, Geographic

Information System).

Se puede definir como El conjunto de programas y aplicaciones

informticas que permiten la gestin de datos organizados en

bases de datos, referenciados espacialmente y que pueden ser

visualizados mediante mapas.

Los SIG han evolucionado a partir de la integracin de otras

disciplinas y tecnologas como teledeteccin, gestin bases de

datos, cartografa digital y el diseo asistido por computadora.

Qu es un SIG?

Manejo de Bases de Datos

Teledeteccin Cartografa Digital

CAD

SIG

Maguire 1991


Qu es un SIG?

Alfaro


Los SIG estn conformados por varios componentes como los

son:

a. Los equipos, es decir las computadoras (hardware).

b. Los programas informticos especializados (software).

c. Datos espaciales, bases de datos digitales (informacin

geogrfica).

d. Componente de anlisis por un equipo profesional (personal).

e. El usuario final.

Qu es un SIG?

Tambin integra informacin referenciada espacialmente con

bases de datos, proporcionando de forma cmoda informacin en

una plataforma con alto impacto visual.

Modelo informatizado del mundo real, descrito en un sistema de

referencia ligado a la Tierra, establecido para satisfacer

necesidades de informacin especficas respondiendo a un

conjunto de preguntas de modo ptimo.


Qu es un SIG?

Muchos cuestionamiento en el mundo real requieren acceso a

varios tipos de datos para relacionarlo espacial y temporalmente.

Solos SIG, permiten almacenar y manejar la informacin

adecuada para analizar patrones, relaciones y tendencias para la

toma de decisiones.


Importancia de los SIG

Riveros 2006

SIG

es Anlisis

Fenmenos

Geogrficos

(Mundo real)

SIG

Representacin

Sistematizada

(Informtica aplicada)

COMPONENTES

Visualizacin

(Mundo simulado)

A travs

Permite

RECURSOS

HUMANOS

Concepcin

Desarrollo

Operacin

Capacitacin

DATOS

Descriptivos

Grficos

Geomtricos

Metadatos TECNOLOGA

Equipos

Programas

Aplicaciones

PROCEDIMIENTOS

Proyectos

Operacin

Transferencia

Produccin

son

Caractersticas permite

Visualizar

Organizar

Integrar

Analizar

Modelar

DATOS

ESPACIALES

Sistema de representacin grfica, que pueda mostrar lneas,

smbolos, imgenes, entre otros.

Base de datos, que permita en manejo de datos alfanumricos y

grficos en forma sencilla.

Organizacin de base de datos, que permita relaciones

espaciales (Topologa).

Sistema de acceso selectivo, como bases SQL para consultas y

modelaje con datos.

Sistema de generacin de documentacin alfanumrica

Leguaje de programacin de alto nivel para aplicaciones.

Sistemas de importacin y exportacin de datos.


Elementos que caracterizan un SIG

Principios

En la actualidad entre los elementos que se consideran como

limitantes en el desarrollo de proyectos en SIG es la informacin

digital accesible y actualizada, hace 10 aos era tener equipos

potentes.

Pero adems de ser un elemento limitante, es tambin

diferenciador, pues de una base de datos se obtiene ms que lo

que se percibe.

La capacidad de asociacin de bases de datos temticas junto

con la descripcin espacial es lo que diferencia a un SIG de otros

sistemas informticos de gestin de informacin.


El concepto de base de datos es la simplificacin del mundo real

a cdigos que comprenda una computadora, trabajando con

capas, donde:

a. Primero se trabaja con dibujos, reduciendo el mundo real a

puntos, lneas o polgonos.

b. Segundo se hacen relaciones espaciales los objetos, que implica

en SIG determinar que polgonos pertenece a cual lnea o

grupos de lneas una carretera.


Bases de Datos

Bases de Datos

La estructuracin de la informacin espacial procedente del

mundo real en capas implica cierto nivel de dificultad.

1. La necesidad de abstraccin requiere que las mquinas

trabajen con formas bsicas de dibujo, donde toda la

complejidad de la realidad se reduce a puntos, lneas o

polgonos.

2. Existen relaciones espaciales entre los objetos geogrficos que

el sistema no puede ignorar el cual utiliza mtodos matemtico-

lgico para definir las relaciones espaciales entre los objetos

geogrficos.

Estas relaciones espaciales son conocidas como Topologa.


TOPOLOGA

RELACIONES ESPACIALES ENTRE LOS DIFERENTES

ELEMENTOS GRFICOS (TOPOLOGA DE NODO/PUNTO,

TOPOLOGA DE RED/ARCO/LNEA, TOPOLOGA DE

POLGONO) Y SU POSICIN EN EL MAPA (PROXIMIDAD,

INCLUSIN, CONECTIVIDAD Y VECINDAD)

Bases de Datos


RELACIONES TOPOLGICAS

SON AQUELLAS QUE PERMANECEN INVARIABLES BAJO

TRANSFORMACIONES AFINES, COMO CAMBIO DE ESCALA O

ROTACIN DE UN MAPA, ESAS RELACIONES SON LAS DE

CONECTIVIDAD E INCLUSIN.

Bases de Datos


Existe un sistema de modernizacin en las relaciones de la

topologa, como lo son: archivos Vectoriales y Raster.

a. Archivos Vectoriales: trabajan con vectores definidos por un par

de coordenadas X y Y, donde un grupos de puntos forman

una lnea y un grupo de lneas un polgono (arco-nodo).

b. Archivos Raster: trabaja con el concepto de vecindad, donde se

utiliza una malla formada por pixeles a los cuales se les asigna

una valor numrico, especialmente til para lmites difusos.

Bases de Datos


Bases de Datos Vectoriales:

Con un par de coordenadas y su altitud crean un punto,

con dos puntos generan una lnea, y con una agrupacin de

lneas forman polgonos.

La metodologa para generar topologa vectorial, la forma

ms confiable es la topologa arco-nodo.

Bases de Datos


Mundo Real Formato Vectorial

Bases de Datos


Ventajas:

til para representaciones de divisiones (bordes o

linderos).

Estructura de base de datos compacta.

Topologa fcil de describir, utilizando uniones del sistema

de redes.

La informacin es fcilmente editable y se puede actualizar.

Es ms adecuado para generar salidas grficas (mapas)

que se aproximan mapas dibujados a mano.

Bases de Datos


Desventajas:

Estructura de datos ms compleja que en el raster.

Cambio de polgonos e informacin en formato vectorial es

mas difcil.

La operacin de sobreposicin de mapas es ms compleja.

Es poco eficiente cuando la variacin espacial de los datos

es muy alta.

Es caro, especialmente para sistemas de alta complejidad.

La representacin de la variabilidad encontrada en

ambientes naturales es ineficiente.

El tratamiento y realce de las imgenes digitales no puede

ser realizado eficientemente por formato vector.

Bases de Datos


Bases de Datos Raster:

Es una representacin discreta del mundo real,

empleando una malla de rejillas regulares que

denominaremos pxeles.

Para cada pxel se almacena un valor numrico que

representa el valor de un determinado aspecto del mundo

real en el interior de dicha malla.

Cada capa raster almacena en sus pxeles valores de un

nico aspecto del mundo real: usos del suelo, temperatura,

pendiente, entre otros, de tal forma que cada aspecto o

variable de la realidad sera representado por una capa

raster.

Bases de Datos


Caractersticas:

Resolucin: es la dimensin lineal mnima de la unidad ms

pequea del espacio geogrfico para la se recogen los datos.

En SIG, los raster estn formados por celdas cuadradas, la

resolucin se expresa por medio de la medida lineal de la

superficie representada por una celda (30 x 30, 1000 x

1000).

Entre ms grande sea el pxel, la resolucin es menor y

entre ms pequeo es el pxel, la resolucin es mayor.

Otras caractersticas: orientacin, zona y clase, valor,

localizacin (ver material del curso SIG I)

Bases de Datos


Ventajas:

Estructura de datos simples

Las operaciones de sobreposicin son rpidas y eficientes.

Modelado eficiente por presentar el mismo tamao de celda.

Es requerido para el tratamiento y realice de imgenes

digitales.

Apropiado para lneas artificiales.

Representa bien alta variabilidad ambiental.

Bueno para anlisis estadstico de superficies.

Tecnologa ms barata.

El anlisis espacial y filtrado al interior de polgonos es

factible.

Bases de Datos


Desventajas:

Es menos compacto de que el vectorial.

Las relaciones topolgicas son ms difciles de representar.

Las salidas finales (mapas) son menos estticas, pues los

limites se representa por bloques, se puede resolver

aumentando la resolucin, pero el archivo se vuelve de mayor

volumen.

La resolucin de la celda define la exactitud de los datos,

mas grande, menos exactitud.

Difcil en anlisis de redes

Cambio de proyecciones es ms difcil, pues conlleva ms

tiempo.

Bases de Datos


Bases de Datos


El concepto de categora o cobertura se refiere a una unidad

bsica de agrupacin de varios mapas o capas de datos que

comparten alguna caracterstica en comn.

En un plano o mapa se definen objetos, los cuales estn

relacionados con atributos (grficos alfanumricos)

Al conjunto de mapas relacionados se les llama Categora, al

conjunto de categoras se les conoce como Tema y al conjunto

de temas en un rea son conocidos como ndices temticos


Principios

Funciones Propias de un SIG.

Captura, registro y almacenamiento de datos: el paso de

informacin analgica, en papel, a formato digital de una

computadora. Esto se puede realizar de varias maneras como

digitalizacin, vectorizacin, importacin.

Estructuracin de datos y manipulacin: creacin de bases

de datos, de nueva cartografa, modificacin, actualizacin de

bases de datos y cartografa.


Funciones Propias de un SIG.

Proceso, anlisis y gestin de datos: se puede realizar en

datos grficos y no grficos, se puede especificar la funcin de

contigidad de los elementos (topologa) en un rea en

especial, consultas alfanumricas, combinadas, superposicin.

Creacin de salidas: informes, ploteados (mapas), imgenes

georeferenciadas.


Cuestionamientos de tipo espacial: es la capacidad del sistema

de responder a cuestionamientos de tipo espacial dentro de las

bases de datos.

Las respuestas pueden requerir una varias capas de datos y

sobreponindolas entre s, dependiendo de la situacin o la

pregunta a responder.

Esto puede determinar desde distancias entre uno o varios

puntos, ubicaciones espaciales, hasta anlisis espaciales con

distintos tipos de informacin para combinar.


Problemas que resuelve un SIG

Ajuste de Datos: es la capacidad de relacionar un conjunto de

datos distintos.

a. Ajuste exacto: se relaciona con una base cartogrfica nica

(capa de datos) y distintos atributos que le pueden acompaar.

Ejemplo, datos municipales pueden ir densidad poblacional con

la distribucin por edades.

b. Ajuste jerrquico: conjunto de elementos con un mismo lmite,

de un determinado rango jerrquico que se agrupan en un

rango superior. Ejemplo, pasar de conjunto de barrios a distrito.

c. Ajuste difuso: combinar dos o ms capas de datos, las cuales

no presentan el mismo lmite, Ejemplo, tipo de suelo con niveles

de contaminacin.



Respuestas por medio del SIG

a. Localizacin: relaciona la informacin cartogrfica con la base

de datos (Qu hay?)

b. Condicin: muestra una condicin determinada, a partir de

parmetro determinado (Dnde sucede?)

c. Tendencias: compara entre situaciones temporales distintas

(Qu a cambiando?)

d. Rutas: puede calcular distancias ptimas (Cul es la va

optima?)

e. Pautas: deteccin de patrones regularidades espaciales (Qu

pauta existe?)

f. Modelos: crea modelos de simulacin (Qu ocurre?)



Permite una visin a escala del paisaje.

Facilita la integracin de bases de datos biolgicos, de

demografa humana, uso del suelo, calidad del paisaje, entre

otros: anlisis integral del entorno.

A partir de esta herramienta se pueden establecer modelos

o ndices para conocer la calidad de un determinado sitio y los

cambios en su cobertura.


Ventajas

Se requiere de personal y equipo especializado.

Dependiendo del nivel de detalle de los productos finales, los costos de esta tcnica sern muy elevados.

Condicionante principal es la disponibilidad de datos geogrficos del rea a estudiar.

No existe una estandarizacin de criterios de calidad para para el procesamiento de datos y generacin de productos finales.

Mayora de las bases de datos actualizadas no estn accesibles para la investigacin.


Desventajas

Geoprocesos en SIG

Concepto

Serie de operaciones y procedimientos

dentro de un SIG, para manipular bases

geogrficas, en los cuales, se inicia con dos

ms capas de datos como entrada y

finalizando con informacin distinta o nueva.


Aplicacin

Comnmente las operaciones de geoprocesamiento son

utilizadas para el procesamiento de topologa, procesamiento

en archivos Raster y Vectorial, as como conversin de datos.

Estas operaciones permiten el manejo y anlisis de la

informacin con el propsito de poder tomar decisiones.

Datos iniciales

Herramientas de

Geoproceso

Nuevos Datos


Geoprocesos en SIG

Operaciones Funciones de Superposicin de capas (Overlay)

1.Unin (Union)

2.Interseccin (Intersect)

3. Fundir (Merge)

Funciones de generalizacin

1.Disolucin (Dissolve)

Funciones de extraccin

1.Recortar (Clip)

(ver material del curso SIG I)


Geoprocesos en SIG

Aplicaciones

Recursos Naturales:

a. Manejo de bosques, reas protegidas, recuperacin de zonas.

b. Manejo de fauna silvestre, rutas migratorias.

c. Manejo de zonas agrcolas.

d. Modelamiento de aguas subterrneas, contaminacin de mantos

freticos.

e. Manejo de Cuencas


Aplicaciones

Redes de Calles:

a. Identificacin de direcciones.

b. Programacin de rutas de vehculos.

c. Anlisis de localizacin, seleccin de sitios.

d. Desarrollo de planes de evacuacin.

Parcelas:

a. Zonificacin.

b. Estudios de Impacto Ambiental.

c. Manejo de calidad del agua.


Aplicaciones

Instalaciones:

a. Localizacin de tuberas y cableados.

b. Balance en cargas y redes de electricidad.

c. Mantenimiento de instalaciones.

d. Monitoreo de uso de energa.

Varios:

a. Arqueologa, minera.

b. Geomarketing, fenmenos sociales, educacin.

c. Blicas, ocio.


Productos SIG en el mercado


ABACO DbMAP IDRISI MapServer* SPRING

ArcGIS-ArcView ILWIS* Maptitude SuperGIS

Autodesk Map Generic Mapping Tools*

MapWindow GIS*

TatukGIS

Capaware* JUMP* Bentley Map TNTMips

Caris Kosmo* Quantum GIS* TransCAD

CartaLinx LocalGIS* SAGA GIS* uDIG

Geomedia LatinoGis GE Smallworld GeoStratum

GeoServer* Manifold SavGIS Erdas

GRASS* MapGuide Open Source*

SEXTANTE* DivaSIG*

gvSIG* MapInfo SITAL Maxent*

* Programas Gratuitos


SISTEMAS GNSS

Sistemas Globales de Navegacin Satelital (GNSS).

GPS (Global Positioning System)

GLONNAS (Global Orbiting Navigation Satellite

System)

GALILEO (European Satellite Navigation System)

BEIDOU (Repblica popular de China)


SISTEMAS GNSS

Sistema de Posicionamiento Global (SPG).

El sistema SPG se basa en la medicin de distancias

(pseudodistancias) desde satlites al receptor a travs de

la medicin del tiempo.

Distancia = Tiempo Empleado x La Velocidad de la Luz


SISTEMAS GNSS


Segmento Espacial: Est constituido por los satlites

NAVSTAR (Navigation System and Ranging)

Las caractersticas Orbtales son:

1. 6 orbitas casi circulares a 20180 km.

2. De altitud con 55 de inclinacin.

3. 4 satlites por rbita.

4. Periodo de 12 horas de tiempo sidreo

5. Visibilidad de cada satlite de 5 horas.

6. Existen hasta 4 satlites desactivados y disponibles en

reserva.


SISTEMAS GNSS


Constelacin NAVSTAR

24 Satlites

6 planos orbitales

4 satlites en cada plano

20.180 Km de altura.

55 grados de inclinacin.

Los SPG estn formados por cuatro componentes: los satlites

o espacial, el control, la cartografa y el usuario.

El control son bases que se encargan de monitorear el estado

de los satlites.

Por lo general, un receptor puede acceder a 6 o ms satlites.

Por otro lado, los SPG trabajan en tres bandas, la primera es

para uso civil (L) y las otras dos solo uso militar (L1 L2).

Para recibir la seal en el receptor, como mnimo se ocupa

enlazar 3 satlites, configuracin 2D y 4 satlites para 3D

(recomendable).


SISTEMAS GNSS

Son sistemas que intentan mejorar la exactitud de la recepcin

de datos.

WAAS para Estados Unidos, EGNOS para Europa, MSAS para

Japn.

La seal de los satlites es recibida por una de las estaciones

bases.

Las estaciones base comparan la seal con la ubicacin de la

base.

Realiza la correccin y retransmite al satlite Geoestarionario,

que al mismo tiempo transmite a los receptores que tengan

cobertura del sistema.

WAAS, EGNOS, MSAS: Correccin Diferencial Satelital


El sistema WAAS es operacional para Estados Unidos, Canad,

Mxico.

La exactitud esperada en receptores que utilizan WAAS es de

aproximadamente de 1 a 7 metros horizontal y 1.5 a 4 metros

vertical.

Los WAAS, EGNOS y MSAS son sistemas compatibles entre s,

pero las lecturas pueden que no sean adecuadas segn la

ionosfera y efemrides.

WAAS, EGNOS, MSAS: Correccin Diferencial Satelital


Evaluacin de la Precisin en el Geoposicinador Para evaluar la precisin de la ubicacin realizada con un

receptor de SPG es utilizando la probabilidad de error circular

(CEP, por sus siglas en Ingls).

La probabilidad de error circular (CEP) se define como el radio

de un crculo en el cual se encontrar el 50% de los valores

registrados por el receptor para probabilidades de 50%, 90%,

95% y 98%.


Evaluacin de la Precisin en el Geoposicinador

Dilucin de la precisin por geometra, que indica el efecto de

la geometra de los satlites en el error de posicionamiento.

Mala Geometra Buena Geometra



Qu es la Cartografa Temtica o Especial?

Disciplina de las ciencias geogrficas que se preocupa

directa o indirectamente por las distribuciones

espaciales y su representacin grfica.


Cualidades de un Buen Mapa

Precisin: Un mapa es preciso cuando la posicin de los

objetos y de los lugares que en l figuran es rigurosamente

homloga a la que estos mismos objetos y lugares ocupan en el

terreno, en relacin dada por la escala.

Expresin: Un mapa es expresivo cuando valora

adecuadamente, la relacin a todas las dems , las

informaciones y los encadenamientos ms significativos, o

aquellos sobre los que el autor desea insistir espacialmente.


Cualidades de un Buen Mapa

Eficacia o Rendimiento:

a) til: es decir sea capaz de responder a todas las preguntas

del lector;

b) Conciso: es decir que conteniendo todos los datos necesarios

para las investigaciones, excluya al mismo tiempo todo

elemento extrao o superfluo;

c) Veraz: que la informacin que proporciona se mantenga en

los lmites de la observacin o de la documentacin


Gua Rpida de Normas Mnimas para el Diseo de Mapas

Diseo: Libertad al crear, no hay formato definitivo, la forma

condiciona la distribucin de la informacin.

Simbologa

Elementos y Componentes Cartogrficos.

Puntos (Pozos, Torres, rboles, Basureros)

rbol

Lneas (Ros, Carreteras, Isoyetas)

Ro

reas (Bosques, Pastos, Rellenos)

Bosque

El smbolo debe ir a la izquierda.



Proyeccin y Datum: Se indica la proyeccin cartogrfica y el

datum geogrfico del mapa.

Fuente: Se indica la o las fuentes primarias de informacin con

las que se confeccion el mapa. Ejemplo, Hoja Topogrfica Barva

esc. 1:50.000.

Crditos: Nombre de la personas o personas que elaboraron el

mapa y el ao de creacin. Ejemplo, Elaborado por: Carlos

Cervantes, 2012.

Nota: La proyeccin, fuente y los crditos, se ubican en la parte inferior mapa, con letra de menor tamao.



Ttulo: En la medida de lo posible, debe ubicarse en la parte

superior del mapa.

Simbologa: Orden lgico de las temas, Puntos, Lneas, reas.

Escala Grfica.

Norte: No debe ser muy extravagante.

Diagrama de Ubicacin: Debe contener, el centro urbano de

mayor inters.


Si No

m mts, ms

Km Klm, Kms, km.

cm Cmts, cm.

mm mm. Ml

Expresin de unidades



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