Introducción SIG [Máster Smart Cities UdG]

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josep sitjar suñer [email protected] 5 Noviembre 2014 Introducción a los SIG

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josep sitjar suñ[email protected]

5 Noviembre 2014

Introducción a los SIG

SIG?

algunos ejemplos...

Ejemplo 1:

Sistema de comunicació i de gestió de parcs i jardins de Figueres:http://espaisverds.figueresecoserveis.net/app/

Ejemplo 2: www.rutadelter.cat

Sistema d'Informació Geogràfica de la conca del Ter

| |

Ejemplo 3:

Vídeo 'El poder de la Informació Geogràfica'.

https://vimeo.com/22066911

Qué es un SIG?

- "Una compilación organizada de hardware, software, datos geográficos y personal convenientemente designado para una eficiente captura, almacenaje, actualización, manipulación, análisis y representación en diversas formas de información geográfica georreferenciada. "

(Understanding GIS. The Arc/Info Method, Environamental Systems Research Institute, Inc.)

- Es un sistema de hardware, software y procedimientos que se han elaborado para facilitar la obtención, gestión, manipulación, análisis, modernización, representación y salida de datos espacialmente referenciados, para resolver problemas complejos de planificación y gestión. NCGIA (Goodchild i Kemp), 1990.

Componentes de los SIG

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Conceptos fonamentales en SIG:

· georreferenciación· sistemas de coordenadas· proyección· escala· simbolización· generalización· abstracción

georreferenciarEs el proceso de establecer una relación entre los datos visualizados en el software SIG y la posición al mundo real. Existen diversas formas de georreferenciar los datos:

- direcciones postales - callejero - sistema de coordenadas, constituido por:

· un elipsoide, [forma geométrica que se obtiene al deformar una esfera].

· un datum [marco de referencia utilizado para la localización de las entidades en la superficie terrestre del globo]. Puede ser:

centrado en la tierra local --> se alinea en un área concreta|

· una proyección

· unas unidades de medida (mts, km, peus...)

Sistemas de coordenadas geográficas

· Geográficas : Latitud - longitud

- Son ángulos medidos desde el centro de la Tierra a un punto de la superficie terrestre. - Latitud de E-W

- Long de N-S · Posición p.ej:

41º 35’ 12’’ 2º 40’ 35.05’’

Sistemas de coordenadas cartesianas

· En SCG resulta difícil hacer cálculos.· Se utiliza el Sistema de coordenadas cartesianas (o planares)· La conversión causa distorsiones:

- forma - área - distancia - dirección

Proyección- Método para convertir la superficie 3D en superfície 2D.

- Una determinada proyección puede representar toda la Tierra o una parte.

Las proyecciones UTM· Son las más habituales en SIG· Universal Transverse mercator (UTM) - estandarte mundial para el intercambio de datos geográficos-. . Proyección más utilizada por la cartografía de Catalunya:UTM Datum 31 N (EPSG 23031)ETRS89 (EPSG 25832)

Abstracción

· En el proceso de abstracción, a partir de los fenómenos del mundo real pueden definirse entidades y atributos, reducir un objeto real a una métrica exacta.

· Los SIG utilizan distintos modelos de datos para hacer la abstracción de los fenómenos reales y poder representar la realidad.

Generalización

· La generalización es un grupo de técnicas que permiten transmitir mejor cantidad de información, hasta cuando implican pérdida de datos.

· Es uno de los criterios más importantes para representar de forma efectiva --> determina el nivel de detalle (que representar y que no).

· La simplificación es un ejemplo de generalización.

Escala

· La escala es la relación matemática que se establece entre las dimensiones reales y las del dibujo que representa la realidad sobre un mapa.

1:40000 1:10000

1:5000 1:800

· Gestión de redes de infraestructura básica (electricidad, telefonía, agua, gas, etc).Necesidad de cartografía de gran precisión y una base de datos con las características de la red. Muy utilizada por la gestión de averías, para la generación de planos técnicos, etc. De este modo, el objetivo es el mantenimiento de la red pero también se utiliza para decidir donde abrir nuevas líneas, hacer análisis de mercados, etc.

· Prevención de riesgos naturales antrópicosPara tomar decisiones en situación de catástrofe (inundaciones, escapes de radiación nuclear, etc).

· GeomerketingLocalización y caracterización de la competencia, análisis de mercado, determinación de las zonas más adecuadas para expandir determinadas actividades comerciales, etc.

· Medio ambiente: recursos naturalesAplicaciones forestales (ej.: inventariar el bosque y ver donde se pueden talar árboles y donde no, analizar las pautas de propagación del fuego, etc). Agricultura: inventariar las zonas óptimas para un determinado cultivo, uso del suelo, etc. Cambios en los usos del suelo: cambios vinculados a fenómenos como puede ser el urbanismo, el abandono de tierras cultivadas, expansión de regadíos, etc. Gestión de los recursos naturales (inventariar los recursos naturales existentes, localizar nuevas zonas para la exploración de recursos, estudios de la evolución de los recursos en un período de tiempo, etc). Incendios forestales: determinar zonas de riesgo, evaluación de daños y gestión de las masas forestales.

Campos de aplicación

LOS DATOS GEOGRÁFICOS

componetne espacial: información sobre la localización y la forma de las entidades geográficas y la relación que se establece entre ellas, ya sea a través de las coordenadas de localización, o a través de la topología.

componente de atributo: los datos tabulares que definen y describen las características geográficas de las entidades mostradas. Se conocen también como datos no espaciales.

Modelo de datos

Fundamentalmente, existen dos formas de representar las entidades geográficas y las superficies de datos:

- Modelo Vectorial- Modelo Raster

La selección del modelo de datos es un factor crucial.

No existe un modelo de datos 'todo terreno'.

Modelo raster

- cada capa tiene un doble origen:mediante un sistema de coordenadas cartesiano

mediante un sistema de coordenadas columna/fila (Xmin, Ymin)|

- cada celda contiene un único valor. Objetos con diversos atributos, son representados mediante distintas capas raster. - todos los píxeles tienen valor (hasta los que no contienen información útil).

- exactitud o precisión: depende de la resolución espacial / escala.

Archivo georreferenciación (ex. tfw):

· Dimensión del píxel en unidades cartográficas en la dirección X· Ángulo rotación del píxel en el eje de las Y· Ángulo de rotación del píxel en el eje de las X· Dimensión del píxel en unidades cartográficas en la dirección Y· Coordenada X del centro del píxel situado en el ángulo superior izquierdo· Coordenada Y del centro del píxel situado en el ángulo superior izquierdo.

Modelo Vectorial- Se almacenan los pares de coordenadas y la información alfanumérica asociada.

- La entidad (geometría) y sus atributos se almacenan en archivos separados y se relacionan a través de un enlace.

Raster vs Vectorial

Fuentes de Datos

Fuente de datos, (kavanagh, 2003)

Les IDEsUna IDE (Infrastructura de Datos Espaciales) es un sistema informático integrado por un conjunto de recursos (catálogo, servidores, programas, datos, páginas web...) dedicados a gestionar Información Geográfica (mapas, ortofotomapas, imágenes de satélite...) disponibles a través de Internet, que cumplen con un conjunto de condiciones de interoperabilidad y que permiten que un usuario, utilizando un simple navegador, pueda utilizarlos y combinarlos según sus propias necesidades.

Los nodos de una IDE se estructuran en diversos niveles y tienen diversos tipos de relaciones en función del tipo de organismos responsables del nodo.

www.idee.eshttp://www.geoportal-idec.cathttp://www.diba.cat/idebarcelona

Estándares

Marco de trabajo, normativa ... GEOdatos

METADATOS

Descubrir Acceder Procesar

Socios

Los geoservicios

Los servicios WebMap, Web Feature y Web Coverage, a través de una URL permiten conectarnos al servidor donde residen los datos, mediante nuestro cliente (SIG de escritorio, cliente web,...) y visualizar los datos en forma de imagen (WMS), o descargar los datos geográficos directamente a nuestra aplicación (WFS&WCS).

WMS: el protocolo WMS (Web Map Service) publica un conjunto de métodos que permiten el acceso a repositorios cartográficos y la obtención de una imagen con el conjunto de capas seleccionadas por el cliente.

WFS: el protocolo WFS (Web Feature Service) también publica un conjunto de métodos para acceder a repositorios cartográficos, pero en este caso el cliente obtiene un fichero vectorial con el conjunto de entidades cartográficas que responden a los criterios de la petición.

WCS: el protocol WCS (Web Coverage Service) permite que el usuario obtenga cartografía en formato raster, con acceso a la información de cada uno de sus píxeles.

Gazzeter (búsqueda de nombres); SLD (simbologia de capas); WCTS (transformar sistema de referncia); WPS (geoproceso).

Algunos ejemplos de WMS:http://shagrat.icc.es/lizardtech/iserv/owshttp://ovc.catastro.meh.es/Cartografia/WMS/ServidorWMS.aspxhttp://wms-sites.com/catalog

...

Portales de descarga de datosInstitut Cartogràfic de Catalunya:www.icc.es

Instituto Geogràfico Nacionalhttp://www.ign.es

Departament d'Ordenació de descàrrega de dadeshttp://www1.euskadi.net/cartografia/visor/home.htm

Portal de descàrrega de dades (diputació foral d'Àlava)http://carto.alava.net/cartografia/

Descàrrega d'imatges Landsat, ofertes per la NASAhttps://zulu.ssc.nasa.gov/mrsid

Earth Explorerhttp://www.usgs.gov/

OpenData

DOC XLS SHP PDF CSV XML JSON JSONAPI

L'open data es una filosofía y una practica que requiere que ciertos datos sean de libre acceso para todos, sin limitaciones técnicas o legales. En el sector público, tener acceso a los datos de la administración garantiza la transparencia, la eficiencia y la igualdad de oportunidades para crear valor. La transparencia porque se pueden consultar y tratar datos que vienen directamente de las fuentes oficiales, la eficiencia porque ciudadanos y organizaciones pueden crear servicios de forma más ajustada en colaboración con la administración; y la igualdad de oportunidades porque el acceso es el mismo para todo el mundo. Las licencias y los términos de uso de los datos abiertos están sometidos a las leyes de reutilización de la información del sector público, y en algunos casos pueden tener licencias de propiedad intelectual aunque tienden a abrirlas sin condiciones siempre y cuando se mantengan sin manipular y con la obligatoria citación de la fuente y la de su última actualización.

BigData

Because almost a quarter of Wikipedia articles include a geotag (i.e geographical coordinates), we can map the geographical distribution and density of these geocoded articles.

http://www.oii.ox.ac.uk/news/?id=736

Datos de redes sociales

OSMwww.openstreetmap.org

El análisis espacial con SIG

El análisis espacial incluye todos los métodos necesarios para modificar y transformar datos 'crudos' en información útil para un propósito cualquiera. A través del posterior análisis de esta información, podremos extraer un conjunto de patrones, tendencias o anomalías que suponen una gran ayuda en procesos de toma de decisiones

Un método de análisis se considera espacial si los resultados que obtenemos dependen de la localización de los elementos u objetos implicados en el análisis. En este caso, si se modifica la localización de los elementos que intervienen en el análisis, el nuevo resultado deberá ser necesariamente diferente.

Operaciones de análisis sobre capas raster

- superposición de capas (álgebra de mapas)

- operadores boleanos. Se utilizan cuando dos o más capas deben compararse no desde un punto de vista matemático, sino lógico. Utilizan los operadores and, or, and/or, not, if o then... [intersección, unión, diferencia espacial]

- análisis de coste-superfície. Los valores de distancia almacenados en cada una de las celdas se van acumulando entre el punto de origen y el punto (o puntos) de destino.Ej. para evaluar la dispersión y propagación de un incendio, deberán considerarse parámetros tales como el combustible, pendiente, velocidad y dirección del viento, humedad... Ciertos valores como la humedad, el viento... ejercerán una mayor fricción en una dirección que en otra y, de este modo, el fuego tenderá a moverse en la dirección que ofrezca menos resistencia.

- análisis del terreno (MDE). Ej. línea de visión, cuenca visual, pendiente, orientación...

Operaciones de análisis sobre capas vectoriales

- operaciones de geoprocesamiento para la manipulación de datos Tienen como finalidad preparar y depurar los datos con el fin de adecuarlos a los objetivos.

- operaciones de geoprocesamiento para el análisis de datos

· Operaciones de proximidad: unión espacial (spatial join); buffer;

· Operaciones de superposición de capas. Permiten generar nuevas capas mediante la combinación de dos capas: Recorte (clip); Diferencia (Erase); Intersección (Intersct); Union...

El modelo cartográfico

Representación de datos

- En general, es la última etapa de los proyectos de SIG: representación de resultados.

- SIG vs software de DiseñoEn diseño gráfico, el objetivo es la imagen. En un SIG, el objetivo es representar unos resultados.

- Los SIG han de permitir funciones de diseño gráfico, porque deben presentar la información a público diverso.

- Salida de datos:Analógicos (en papel)Digital (en pantalla): . sig desktop . sig web

Factores que controlan el diseño de los mapas

- Objetivo- Publico- Realidad- Escala- Contexto- Número de colores- Legibilidad- Contraste visual y jerarquía- Equilibrio visual

Salida de datos: analógicas

Elementos de un mapa

Salida de datos: SIG Desktop

Salida de datos: SIG Web

Salida de datos: Visor Web

http://www.pewsocialtrends.org/asianamericans-maps/

Papel o pantalla?

Mapas digitales

Escala fija Zoom +, zoom -

Tamaño fijo (hojas) Pan, desplazamiento

Visión estática Visión dinámica

Representación 2DRepresentación 2D,

2.5D, 3D, 4D

Información completaInformación adicional:

hiperenlacesVisión

'cartógrafo-céntrica'Visión 'personal'

... ...

Mapas analógicos

Nuevas tendencias en la representación de datos

http://mwcimpact.com

http://www.mapbox.com/labs/twitter-gnip/brands/#7/40.250/-3.483

http://onemilliontweetmap.com/

Moltes gràcies

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