CARTOGRAFIA AUTOMATIZADA Y TELEDETECCION

CONTENIDOS TEMTICOSIntroduccin a los Sistemas de Informacin Geogrfica

Conceptos de los Sistemas de Informacin GeogrficaORIENTACIONESParticipacin de los estudiantes en los debates y discusiones propias del curso segn los temas tratados.

Resolucin de dudas a travs de las herramientas disponibles en el horario establecido para el curso o mediante la web.

Los problemas surgidos en el desarrollo de los problemas planteados comunicarse de manera oportuna con el docente del curso.DESARROLLO DE CONTENIDOS - SUBTTULOS DEL TEMA Introduccin a los SIGHistoria de los SIGEvolucin de los SIGEtapas cronolgicas en el desarrollo de los SIGCartografaConceptos SIGQue es un SIGSistemas que integra un SIGObjetivos del SIGEsquema de anlisis del SIG

Introduccin a los sistemas de informacin geograficaHistoria de los SIG La distribucin espacial es inherente tanto a los fenmenos propios de la superficie terrestre como a los fenmenos naturales o artificiales que sobre ella ocurren. Todas las sociedades que han gozado de un grado de civilizacin han organizado de alguna manera la informacin espacial.

Es difcil tratar de establecer el origen de los SIG, sin embargo se pueden establecer algunas referencias importantes asociadas a las primeras formas de representacin grfica en la historia de la civilizacin, por ejemplo, las pinturas rupestres, encontradas en cavernas principalmente del sur de Europa, que son consideradas como las primeras aproximaciones a un sistema de informacin del territorio (figura 1).Historia de los SIG Otra referencia importante son los fenicios, grandes navegantes, exploradores y estrategas militares que recopilaron gran cantidad de informacin grfica en la que se describan sus viajes. Producto de ello surgi una cartografa primitiva que ha sido base para el estudio de esta civilizacin.Sin embargo, podra decirse que los primeros intentos de desarrollar un SIG se pueden atribuir a los egipcios, quienes utilizaron cuerdas para delimitar terrenos adyacentes al ro Nilo, para luego repartirlos entre los agricultores y as garantizar el sostenimiento de su economa: la agricultura (figura 2).

Historia de los SIG Muchos de los algoritmos utilizados en los SIG provienen de una matemtica (de la cual se tienen referencias desde 1680 aproximadamente) que exploraba el Analysis Situs (Anlisis de Sitios) y determinaba la distribucin de las ciudades y sus entornos. Del Analysis Situs surgi la topologa, que es la ciencia matemtica que permite estudiar figuras y sus relaciones entre s A partir de los SIG primitivos se va dando forma a un rea de conocimiento, sin duda con gran futuro, y se elabora una base slida de conocimiento y de herramientas aptas para un uso ms genrico. Sin haber entrado an en la poca del uso masivo y generalizado, los primeros paquetes comienzan a distribuirse y pasan a incorporarse a la comunidad Cartogrfica, lejos de ser el producto de unos pioneros.De manera que se estudiar la evolucin de los SIG a partir de cuatro escenarios:Escenario 1. La evolucin de los SIG como disciplina o herramientaLos SIG eran en principio una combinacin de elementos de cartografa cuantitativa enlazados con los sistemas informticos de la poca. Se trataba de un territorio propio de cartgrafos y gegrafos que intentaban adaptar sus conocimientos y nece- sidades a las tecnologas que comenzaban a surgir. No obstante, desde este punto los cambios han sido muy grandes y se han incorporado al mbito de los SIG un gran nmero de otras disciplinas, si bien los orgenes de los SIG estn ntimamente ligados a la gestin forestal o la planificacin urbanstica.En 1969, Jack Dangermond, integrante del Harvard Laboratory, funda junto a su esposa la empresa Environmental Systems Research Institute (ESRI). As, a finales de septiembre de 1970, se desarroll en Ottawa, Canad, el Primer Simposio Internacional de Sistemas de Informacin Geogrfica y los SIG comienzan a formar parte de los currculos universitarios. Surgen nuevas empresas en el mercado y en 1985 aparece el primer SIG libre, Geographic Resources Analysis Support System (GRASS).Evolucin de los SIG La evolucin de los SIG se estudiar a partir de cuatro escenarios:En la actualidad, los SIG han pasado de ser elementos restringidos nicamente para profesionales a ser elementos de con- sumo y estar presentes en nuestra vida diaria. Un ejemplo de ello es la aparicin de servicios como Google Maps, Google Earth y la multitud de aplicaciones con interfaces web que permiten acceder a informacin geogrfica de toda clase. As, estas aplicaciones acercan los SIG a usuarios no especializados, dndoles la posibilidad de utilizarlos y aprovechar parte de sus capacidades.Escenario 2. La evolucin de la tecnologaLa tecnologa en la que se basan los SIG es clave para entender todo lo relacionado con ellos, especialmente su evolucin en el transcurso del tiempo.Tres son los bloques principales del desarrollo informtico con una influencia ms marcada en el campo de los Sistemas de Informacin Geogrfica:Salidas grficas: sin las capacidades de representacin grfica actuales, puede parecer imposible el uso de un SIG, ya que, aunque los procesos de anlisis son una parte imprescindible y definitoria de ste y pueden llevarse a cabo sin nece- sidad de visualizacin, sta es una de sus herramientas fundamentales. Aunque los primeros ordenadores y las primeras impresoras de mapas carecan de dichas capacidades, stas han evolucionado y van incorporando mejoras tanto en la representacin en pantalla como en la generacin de cartografa impresa.Almacenamiento y acceso de datos: Desde el inicio, el almacenamiento y acceso de datos ha sido un problema clave en el cual se han producido grandes avances. Por una parte, los problemas asociados a los grandes volmenes de informacin y, por otra, los relacionados con su lectura, que ha de realizarse de forma fluida pese a dicho volumen. As se da una evo- lucin paralela, es decir, a medida que aumentan las capacidades de almacenamiento y lectura, aumenta el tamao de los datos espaciales.Entrada de datos: Los datos geogrficos utilizados en los primeros aos de los SIG eran datos en papel que se digitalizaban y almacenaban mecnicamente en tarjetas perforadas en un nico proceso mecnico. Desde esos sistemas mecnicos de tarjetas hasta los modernos equipos, la aparicin de escneres de gran precisin y tcnicas de digitalizacin automticas, entre otros, el mbito de la entrada de datos para su uso en un SIG ha cambiado completamente.Escenario 3. Evolucin de los datosLos datos son el elemento principal del trabajo en un SIG; sin ellos, sera intil su creacin.Los primeros datos geogrficos con los que se trabajaba provenan de la digitalizacin de cartografa impresa y las primeras bases de datos geogrficos contenan mapas escaneados y elementos digitalizados con apoyo en dicha informacin.Por otra parte, van apareciendo nuevas fuentes de datos. Por ejemplo, los primeros satlites de observacin terrestre, como el TIROS I, lanzado al espacio en 1960 con fines meteorolgicos, en 1980 se funda SPOT, primera compaa mundial en ofrecer con carcter comercial imgenes procedentes de satlite para toda la superficie terrestre. As, los productos de la teledeteccin pasan a constituir una fuente de negocio, al tiempo que se incorporan como elementos bsicos del anlisis geogrfico.Las tecnologas de posicionamiento y localizacin son otra fuente de datos de primer orden. En 1981, el sistema GPS pasa a ser plenamente operativo y en el 2000 se ampla la precisin de ste para uso civil.

La evolucin de los datos de elevacin a nivel global llega a un punto histrico en el 2000 con la Shuttle Radar Topographic Mision (SRTM), proyecto conjunto entre la NASA y la National Imagery and Mapping Agency (NIMA), cuyo objetivo es ofrecer informacin altitudinal. La aparicin de nuevas tcnicas, como LIDAR, y la necesidad de desarrollar e implementar infraestruc- turas de datos espaciales (IDE) son los retos actuales.

Mapeo TradicionalCartografapor computadorModelamientoManejo de Bases de Datos Espaciales

Escenario 4. Evolucin de las tcnicas y formulacionesLos problemas iniciales de los pioneros de SIG consistan en el desarrollo y la implementacin de programas y en el almacenamiento y la codificacin de los datos. Una vez se implementan los primeros SIG y se suplen las necesidades de anlisis y gestin de datos espaciales, comienza el proceso de desarrollar nuevas tcnicas y planteamientos que permiten ir ms all en dicho anlisis. Por ejemplo, McHarg, en su libro Design with nature (1969), define los elementos bsicos de la superposicin y combinacin de mapas, los cuales se aplican en la visualizacin de las distintas capas de datos geogrficos en un SIG. Aunque el proceso de combinacin de diversos mapas temticos ya se haba llevado a cabo con anterioridad, es McHarg el encargado de generalizarlas como metodologas de estudio y anlisis geogrfico, a la vez que tiene un fuerte componente medioambiental como herramienta para una mejor gestin del medio.Otro hecho importante es la aparicin de los primeros programas de diseo asistido por computador (CAD), pensados en prin- cipio para el diseo industrial. Actualmente, los SIG incorporan capacidades similares a los sistemas CAD, que permiten tanto la digitalizacin de cartografa como la creacin de nuevos elementos geogrficos.Etapas cronolgicas en el desarrollo de los SIG Etapa 1. Pionera o frontera de la investigacinComprendida entre 1950 y 1975, se origin en Estados Unidos y en el Reino Unido. Durante el periodo comprendido entre la dcada del cincuenta y principios de los aos sesenta, se presta gran inters al anlisis espacial por parte de los gegrafos y se producen avances notables en el desarrollo de modelos matemticos ms tericos que prcticos.Por ejemplo, Torsten Hgerstrand, gegrafo sueco, se interes en 1952 por el anlisis de las superficies en sus modelos de difusin de innovaciones basndose en la compartimentacin del espacio por medio de una retcula, que constituye un ante- cedente del software GIS Raster.El gegrafo Brian Berry propuso en 1964 la utilizacin de una matriz geogrfica en la que se conectan las unidades espaciales con sus atributos. Esta matriz permita tratar cuantitativamente de manera ordenada la informacin asociada a los lugares. Sin dudas, la matriz constituye un claro antecedente de los SIG y es la base del concepto espaciotabular que stos manejan.De esta manera el los SIG han ha ido evolucionando de manera paralela a las ciencias informticas, desarrollando mltiples aplicaciones.

El primer Sistema de Informacin Geogrfica formalmente desarrollado aparece en Canad, auspiciado por el Departamento Federal de Energa y Recursos, fue desarrollado a principios de los aos sesenta por Roger Tomlinson y se denomin Canadian Geographical Information Systems (CGIS). Esta herramienta tena por objeto el manejo de los datos del inventario geogrfico canadiense y su anlisis para la gestin del territorio rural. As, Tomlinson es conocido como el padre de los SIG.Desde el punto de vista conceptual, el CGIS aport nuevas ideas an vigentes, como la estructuracin de informacin en capas temticas, divisin de mapas digitales en hojas y ajuste en los bordes, topologa de arcos, superposiciones topolgicas, entre otras.De igual manera, en la misma poca (mediados de los aos sesenta) el Harvard Laboratory for Computer Graphics and Spatial Analysis de la Universidad de Harvard comienza en 1965 a trabajar en el estudio de los modelos de datos geogrficos a utilizar en los SIG con el objetivo inicial de utilizar los computadores para generar grficos con aplicacin en la planificacin territorial desarrollando el software SYMAP.Etapa 2. Experimentacin y prcticaComprendida entre 1975 y 1980, momento en el que se utilizaba el diseo asistido por computador CAD. En la segunda parte de la dcada del setenta se desarroll una nueva estructura que incorporaba relaciones topolgicas como la contigidad y la conectividad sobre un programa de conversin de datos al aadir la topologa arconodo a los datos sin estructura de los CAD, denominado POLYVRT.

Reconocidas las ventajas de los CAD, se comienza a dar paso de los mapas anlogos o en papel a los digitales, y es as como nacen los mapas asistidos por computador CAM.La necesidad de manejar grandes volmenes de informacin en formato digital obliga al Bureau of Census y el United States Geological Survey en Estados Unidos a desarrollar una estructura de Dual Independent Map Encoding (DIME), uno de los primeros modelos de datos que inclua explcitamente la topologa de la informacin espacial.La dcada del setenta termina con la salida del programa ODYSSEY del laboratorio de la Universidad de Harvard, un verdadero gestor de Sistema de Informacin Geogrfica que incluye la digitalizacin semiautomtica de datos espaciales, la gestin de bases de datos y la elaboracin interactivas de los datos.Etapa 3. Crecimiento comercialA partir de los aos ochenta, el desarrollo del los SIG ha tenido un crecimiento exponencial y definitivo que ha sido posible gracias al desarrollo de los computadores y los sistemas de programacin. Las empresas privadas tomaron el relevo de las entidades pblicas, que en los primeros aos financiaron el desarrollo de los SIG. Hoy en da, cada vez son ms los programas ofertados que se encuentran en el mercado, algunos de ellos libres. Todos estos desarrollos que se mejoran con el avance de la tecnologa permiten la creacin de software para implementacin de los SIG.En 1981, se lanza al mercado de manera oficial ArcInfo como el primer sistema de software comercial de SIG importante. Diseado para microcomputadores, basado en vector y en el modelo de datos relacional de bases de datos, fij un nuevo estndar para la industria. A partir de all se comienzan a desarrollar programas como IDRISI, ERDAS, ENVI, los cuales formalizan la potencialidad del software Raster.En 1985, los ingleses presentaron un modelo orientado a objetos en el cual se consideraba el paisaje tal como era realmente, es decir, todo se conforma en partes y las partes se integran para formar objetos.Toda vez que gran parte de los avances que se han alcanzado en esta disciplina corresponden a cientficos norteamerica- nos, hay que sealar que uno de los hitos ms importantes fue la creacin del Centro Nacional para la Informacin y Anlisis Geogrfico (NCGIA) por parte de la Fundacin Nacional De ciencias de Estados Unidos en 1988; su finalidad era desarrollar investigacin bsica sobre el anlisis geogrfico utilizando SIGEtapa 4. Dominio de los usuariosEn la dcada del noventa es importante citar el Open Geospatial Consortium (OGC), creado en 1994, que agrupa a ms de 250 organizaciones pblicas y privadas. Su propsito es la definicin de estndares abiertos e interoperables en los SIG. Busca concretar acuerdos entre las diferentes empresas del sector que posibiliten la interoperacin de sus sistemas de geo procesamiento y facilitar el intercambio de la informacin geogrfica en beneficio de los usuarios. Anteriormente fue conocido como Open GIS Consortiumtecnologa de Internet permitir difundir e integrar el conocimiento geogrfico alrededor del mundo. Los SIG ayudarn a la planificacin, el diseo y la construccin de ciudades, obras civiles, organizacin y proteccin del ambiente en que vivimos.El medio en el cual se desarrollaron las herramientas tecnolgicas correspondi a las ciencias de teledeteccin, anlisis de imgenes, reconocimiento de patrones y pro- cesamiento digital de imgenes PDI con un trabajo multidisciplinario, llegando a ser posible la utilizacin de los SIG.En la actualidad y en el futuro inmediato, los SIG desempearn un papel muy importante en la implementacin de temas como los que se observan en la figura..Siglo XXI

La cartografaCartografa Antigua Tablilla babilnica de arcilla, que representa al mundo entero, fechada entre el 600 al 500 a.C.

Dibujo del centro de la tablilla babilnica. Representa el mundo plano y redondo, en cuyo centro aparece Babilonia y las siete regiones externas ubicadas en los rayos

Cartografa Antigua Concepcin del mundo griego segn la opinin de Homero (c.900 a.C.).En la Grecia temprana se tena la creencia de un mundo representado como un disco plano. La Tierra se rodeaba de un ocano y ek cielo era una bveda fija.

Cartografa Antigua Escultura griega de Atlas con el mundo esfrico sobre sus hombros, demuestra el conocimiento de la esfericidad de la tierra.

Cartografa Antigua Orbis Terrarum (cerca del 450 a. C.) Mapa romano circular segn Herodoto, muestra Europa, Asia y frica (Libia) todas del mismo tamao.

Cartografa Antigua Mapa contado por los relatos del historiador griego Herodotus (450 a. C.) Se describen observaciones de viaje con detalles orogrficos e hidrogrficos.

Ald-Idrisi es el cartgrafo ms reconocido en el mundo rabe.Elabor un mapamundi por orden del Rey Roger II de SiciliaEs uno de los mapas del mundo ms exactos realizados hasta entonces (1154)

Gerard Mercator se inicia una nueva etapa en la catografa (1512-1594).Introdujo el sistema de paralelos horizontales y meridianos verticales conocido como la cuadrcula transversal de Mercator.PHILIPPE BUACHE (1700-1773).- Mejor las tcnicas utilizadas para expresar el relieve por lo tanto surgieron los mapas con curvas a nivel, altimtricas y batimtricas.

NAPOLEON (1769-1821).- Ordena el levantamiento del Mapa General de Europa a escala de 1/100 000.

El desarrollo de la aviacin en la dcada de los aos favoreci el de las fotografas areas, popularizndose en la dcada de los treinta y con mayor nfasis al terminar la segunda guerra mundial.

A partir de la dcada del 50, se comienzan a sentar las bases de los Sistemas de Informacin Geogrfica, en Canad; posteriormente con las nuevas tecnologas de teledeteccin, toma de datos y ordenadores los SIG alcanzan su aplicacin prctica hasta nuestros das.Durante los siglos xvii, xix y mitad del xxCartografa en el PerEn la poca Colonial uno de los dibujos ms famosos del mapamundi fue el elaborado por Guamn poma de Ayala, el cual se aleja de lo convencional mostrando una visin cuadripartita del universo andino.

En la poca Republicana, en 1859, el Presidente Ramn Castilla encarg a Mariano Felipe Paz Soldn la preparacin de un Mapa General del Per. En 1865 public su Gran Atlas de la Repblica del Per.

Aos despus Antonio Raimondi elabor el mapa del Per, levantado a una escala 1/500,000, que abarca 32 hojas.

En 1904 se establece la seccin topogrfica de la Escuela Militrar de Chorrilos. En 1907 se completan levantamientos topogrficos en Lima, Ancn y Tumbes. En 1911 cambia a Servicio Geogrfico del Ejrcito, el cual en 1915 realiza un levantamiento topogrfico de Arequipa, a escala de 1/20,000.Cartografa en el PerLa confeccin de la Carta Nacional fue una disposicin del Presidente Augusto B. Legua, mayo de 1921, quien encomend la labor al Crl. George Thomas, el cual organiz el Servicio Geogrfico del Ejrcito..

En 1938, se edita conjuntamente con la Sociedad Geogrfica de Lima, un Mapa del Per, a escala 1: 1500 000, el cual aprobado por el Presidente Oscar R. Benavides y que contiene las fronteras internacionales, as como la demarcacin interior.(RRSS de 12 Nov 34 y 08 Ene 35)

En 1944, se cambia la denominacin como Instituto Geogrfico Militar, con las mismas responsabilidades, aunque ampliando su cometido que inclua la investigacin cientfica. Al frente del IGM continu el Gral. Bernardino Vallenas. Tuvo dependencia directa del Ministerio de Guerra.

En junio del 2000 se promulga la Ley del Instituto Geogrfico Nacional (Ley N27292).ENTIDADES QUE GENERAN INFORMACION CARTOGRAFICA BASEINSTITUTO GEOGRAFICO NACIONAL (IGN)Realizar y conducir el proceso Cartogrfico Bsico Oficial del Per.Actuar como organismo competente del Estado para normar las actividades geogrfico-cartogrficas que se ejecutan en el mbito nacional.Participar en la creacin, delimitacin o redelimitacin de circunscripciones territoriales, elaborando la Cartografa Oficial, de conformidad con las disposiciones legales vigentes.Promover y ejecutar investigaciones, as como el desarrollo de las ciencias geogrfico-cartogrficas y sus aplicaciones en el pas.

HIDRONAV La misin de la Direccin de Hidrografa y Navegacin es administrar, operar e investigar las actividades relacionadas con las ciencias del ambiente en el mbito acutico, con el fin de contribuir al desarrollo nacional, brindar apoyo y seguridad en la navegacin a las Unidades Navales y a los navegantes en general y contribuir al cumplimiento de los objetivos institucionales.ENTIDADES QUE GENERAN CARTOGRAFICA TEMTICAMinisterios Pblicos y Empresas PrivadasMTC: Red vialMINAM: temas ambientalesONG: diversos temas

CONCEPTOS DE LOS sistemas de informacin geogrfica

Herramientas tecnolgicas como los Sistemas de informacin Geogrfica SIG permiten dar tratamiento y manejo de la informacin geoespacial, con el fin de integrar y analizar la informacin que hasta cierto nivel pueden ser herramientas muy poderosas para sostener este tipo procesos.

Sistemas de Informacin Geogrfica - SIG

Importancia de los Sistemas deInformacin GeogrficaLas soluciones para muchos problemas frecuentemente requieren acceso a varios tipos de informacin que slo pueden ser relacionadas por geografa o distribucin espacial.Latecnologa SIG permite almacenary manipular informacinusando geografa paraanalizar patrones, relaciones, y tendencias en la informacin, todo tendiente a contribuira tomar mejores decisiones.Mapa Temtico de Eventos (Tuberculosis) Municipio de Popayn. (Proyecto SIGSA UC-DDSC)

Modelan la realidad

ProcesosDigitalizacin de mapas base, Almacenamiento y gestin de bases de datos, Despliegue espacial de datos,Anlisis espacial de datosMapas temticos sintticosGrficosTablas o cuadros

Los SIG permiten:superposiciones de mapas.

Transformaciones de escala,

Representacin grafica

Gestin de bases de datos.

Pruebas analticas rpidas y repetir modelos conceptuales en despliegue espacial.

Anlisis multiemporal

Cuestiones a las que responde un SIGEstudio de la distribucin y monitoreo de recursos, Evaluacin del impacto de las actividades humanas, Atencin y prevencin, Planificacin

Agricultura

GestinRedes

Radiocomunicaciones

SIGenelcampoTelemtica

EvolucinSIGDesktopMainframeSIG Distribuido

ServidoresdeMapas

Basesdedatos

AplicacionesMviles

Sistemasbasados enlocalizacinComponentes de un Sistema de informacin geogrfica ?

Sistemas que integran un SIG

Sistemas de entrada de datos:Sistemas de almacenamiento de datos:Sistema de salida de datos:Sistemas de anlisis de datosObjetivos del SIGCompilar, capturar, almacenar, analizar, y transformar la informacin territorial del rea de estudio en productos cartogrficos.Crear, mantener y unificar la informacin geogrfica construyendo un tipo de base de datos que se denomina base de datos geogrfica.Organizar y normalizar la informacin geogrfica construyendo un tipo de base de datos que se denomina metadatos. Generar diversos mapas e imgenes de satlite a diversas escalas (1/250,000 1/100,000 1/25,000).Modelamiento y proyecciones espaciales.Apoyar a los especialistas del proyecto en todo lo referente al tema cartogrfico y al anlisis del lugar SIG participativo.Capturar, recolectar, maneja y almacenar la informacin del mundo real

Crear modelos territoriales del mundo real que se presenta muy compleja

MAPAS (modelos de la realidad para su mejor interpretacin y conocimiento)

Sirve de apoyo a la toma de decisionesEsquema de anlisis del SIG

Modelos de ElevacinDigitalINFORMACION ESTADISTICAINFORMACION TEMATICASeleccinTemticaPolgonosPuntosLneasHidrografiaAnlisisYModelamiento

IMGENES DE SATELITEESCENARIOSProcesamientoCartogrficoGeneralizacinSimbolizacinReportes

InformacinDigitalMapasMapaSuelos

MUNDO REALCentrosPoblados