Sistemas de Información Geográfica

1. LA INFORMACIN GEOGRFICA Y SU REPRESENTACIN COMO CLAVE EN LA GESTIN DEL TERRITORIO.

La revolucin digital de finales del siglo pasado permiti que la informacin geogrfica se volviera ms accesible. La utilizacin de Sistemas de Informacin Geogrfica (SIG) permite, de una parte, analizar hechos y de la otra, resolver problemas y conflictos utilizando informacin procedente de varias disciplinas, todas ellas con componente geogrfica. Esta tecnologa, se ha convertido para muchos en herramienta fundamental de anlisis y de toma de decisiones que parte fundamentalmente de la informacin geogrfica.

Al incorporar la variable espacial, los SIG pueden obtener de los datos existentes en una empresa u organizacin la posibilidad de anlisis. En cualquier compaa cuya actividad tenga relacin con el territorio, una gestin de la informacin que permita tener en cuenta ese territorio es un valor aadido para una mayor eficiencia en el anlisis de la informacin y, por consiguiente, para una correcta toma de decisiones.

La Geografa es una de las formas ms intuitivas de acceder y organizar la informacin y esto es especialmente importante para empresas que tienen trabajadores en el territorio, como empresas de servicios pblicos, telefona, electricidad, etc.... Adems, es una herramienta muy til para la optimizacin de los recursos.

Los SIG permiten relacionar informacin de cualquier tipo (base de datos) con una localizacin geogrfica (mapa). Y es que, es precisamente la informacin geogrfica el elemento que diferencia un SIG de cualquier otro tipo de sistema de informacin. Mientras otros sistemas contienen datos alfanumricos, la base de datos de un SIG contiene, adems, la delimitacin espacial de cada uno de los objetos geogrficos.

Aplicaciones de los SIG en la gestin de proyectos con componente territorial 1

Por ello, el SIG tiene que trabajar con las dos informaciones a la vez: su representacin definida en plano (cartografa) y sus atributos temticos incorporados (base de datos), componiendo con todo ello una sola base de datos geogrfica.

Otra particularidad poderosa de los SIG es la facilidad para relacionar paralelamente, por medio de capas, diferentes tipos de informacin con una localizacin geogrfica. Esto permite comparar y analizar informacin con el fin de dejar ver causas y efectos muy difciles de analizar con mtodos habituales.

Concepcin de un SIG, segn ESRI

Con un SIG, se puede relacionar, por ejemplo,

Informacin demogrfica de censos con mapas polticos;

Mdicos y hospitales pueden relacionar mapas de enfermedades con condiciones de salubridad;

Autoridades y legisladores pueden relacionar mapas de lugares donde se cometieron crmenes con patrones de criminalidad;

Personal de servicios de emergencia puede relacionar mapas de reas de riesgo con informacin sobre inundaciones o incendios forestales.


Los SIG est empezando a ser utilizado para mercados verticales y en organizaciones como departamentos de polica, servicios de telecomunicaciones, minera, transportes, servicios de extincin de incendios, fuerzas militares, servicios de ambulancias, banca y finanzas o salud, entre otros muchos.

El desarrollo paralelo de las disciplinas que necesitan la combinacin de planos cartogrficos y bases de datos como: Ingeniera Civil, diseo de carreteras, presas y embalses, estudios medioambientales, estudios socioeconmicos y demogrficos, ordenacin del territorio, estudios geolgicos y geofsicos, prospeccin y explotacin de minas, entre otros, ha implicado tambin el desarrollo de nuevos sistemas de informacin geogrfica.

Los ejemplos de utilizacin de los SIG son ilimitados, igual que la cantidad de informacin que se puede asociar con lugares particulares de la tierra.

2. QU ES UN SIG. DEFINICIN, COMPONENTES Y POSIBILIDADES

2.1 Definicin

Tecnolgicamente hablando, un SIG se puede definir como una tecnologa que maneja informacin geogrfica formada por equipos electrnicos (hardware) programados adecuadamente (software) que permiten manejar una serie de datos espaciales (informacin geogrfica) y realizar anlisis con stos, siguiendo los razonamientos impuestos por el personal cientfico.

Se trata de una herramienta de anlisis de informacin, donde dicha informacin debe tener una referencia espacial y debe conservar una inteligencia propia sobre la topologa y representacin.

Los SIG constituyen una potente herramienta capaz de manipular elevadas cantidades de informacin, lo que nos permite efectuar una serie de anlisis espaciales de inters.


Un SIG debe de tener la capacidad de resolver cuestiones como:

Localizacin Qu hay en...?

Condicin Dnde sucede que...?

Tendencias Qu ha cambiado...?

Rutas Cul es el camino ptimo?

Pautas Qu pautas existen...?

Modelos Qu ocurrira si...?

Estas cuestiones son importantes en actividades relacionadas con la planificacin; por ejemplo, en la planeacin de actividades destinadas a la defensa de los recursos naturales, pues permiten gestionar y analizar la informacin espacial y que surgi como resultado de la necesidad de disponer rpidamente de informacin para resolver problemas y contestar a preguntas de modo inmediato.

La construccin e implementacin de un SIG es una tarea siempre progresiva, compleja, laboriosa y contina. Los anlisis y estudios anteriores a la implantacin de un SIG son similares a los que se deben realizar para establecer cualquier otro sistema de informacin; sin embargo, en los SIG hay que considerar las caractersticas especiales de los datos utilizados y sus correspondientes procesos de actualizacin.

Hoy en da el condicionante principal a la hora de afrontar cualquier proyecto basado en SIG lo constituye la disponibilidad de datos geogrficos del territorio a estudiar, mientras que hace diez aos lo era la disponibilidad de computadoras potentes que permitieran realizar los procesos de clculo involucrados en el anlisis de datos territoriales.

Pero adems de ser un factor limitante, la informacin geogrfica es a su vez el elemento diferenciador de un Sistema de Informacin Geogrfica frente a otro tipo de Sistemas de Informacin; as, la particular naturaleza de este tipo de informacin contiene dos vertientes diferentes: por un lado est la vertiente espacial y por otro la vertiente temtica de los datos. Mientras otros Sistemas de Informacin contienen slo datos alfanumricos (nombres, direcciones, nmeros de cuenta, etc.), las bases de datos de un SIG integran adems la delimitacin espacial de cada uno de los objetos geogrficos.


2.2 Funciones de los SIG

Los programas SIG tienen una serie de funciones diseadas para la gestin de informacin geogrfica:

Organizacin de datos: almacenar datos para sustituir los mapas analgicos por digitales, con las consecuentes ventajas de reduccin en el espacio fsico; el fin del deterioro de los productos en papel; la rpida recuperacin de los datos; la posibilidad de producir copias sin perdida de calidad.

Visualizacin de datos: la posibilidad de seleccionar los niveles de informacin deseados, montndose mapas temticos de acuerdo con el contexto, superando a cualquier producto en papel. La capacidad de anlisis del ojo humano es esencial en un estudio que involucra la informacin espacial.

Produccin de mapas: en general los SIG poseen Herramientas completas para la produccin de mapas: inclusin de grillas de coordenadas, escalas grfica y numrica, leyenda, norte y textos diversos.

Produccin de mapas con LatinoGis


Consulta espacial: posiblemente la funcin mas importante de los SIG. La posibilidad de preguntar cuales son las propiedades de un determinado objeto, o en qu lugares tienen tales propiedades. Por tanto, interaccin entre el usuario y los datos se hace dinmica y eficaz.

Consulta de datos alfanumricos con LatinoGis

Consulta de datos grficos a travs de LatinoGis


Anlisis espacial: consiste en el uso de un conjunto de tcnicas de combinacin entre los niveles de informacin, gestin de datos, topologa, superposicin de planos y creacin de nueva informacin a partir de la ya existente.

Superposicin de ortofoto y cartografa digital con LatinoGis

Previsin: Uno de los propsitos de los SIG es el de verificacin de escenarios, se modifican los parmetros, la manera de evaluar los eventos, naturales o no, preguntndose que ocurrira si las condiciones fuesen diferentes, obteniendo un conocimiento ms general de los objetos o rea de estudio.

Creacin de salidas: impresin de informes, graficacin de planos y publicacin en diversos formatos electrnicos.


2. 3 Diferencias entre SIG y CAD

Un SIG cuenta con cartografa asociada a una base de datos, con la misin principal de resolver problemas espaciales o territoriales; es decir, permite manejar al mismo tiempo la cartografa y las bases de datos alfanumricas asociadas.

Dicho de esta manera se podra pensar en un CAD como Autocad, Microstation u otros que permiten asociar bases de datos a los elementos del dibujo. Pero la diferencia fundamental estriba que con un SIG es posible realizar anlisis de la cartografa para generar nueva cartografa en funcin de los resultados obtenidos, adems de hacer consultas ms completas al poder combinar criterios alfanumricos y espaciales. Mientras que el CAD slo permite modificar y aadir nuevos datos.

2. 4 Componente de un SIG

1. Hardware

- Unidades de entrada de datos: digitalizador, escner, imgenes de satlites

- Unidades de salida: pantalla, plotter, impresoras, etc.

- Unidades de memoria.

2. Software. Principales mdulos del programa:

- Herramienta para la entrada y verificacin de datos.

- Almacenamiento y gestin de las bases de datos.

-Herramientas que permitan bsquedas geogrficas, anlisis y visualizacin.

- Interaccin con el usuario(interface grfica). Generacin de informes. Creacin de nuevos datos y nueva cartografa, transformaciones.


3. Datos geogrficos o informacin geogrfica: es la parte ms importante de un SIG. Pueden ser obtenidos por quien implementa el sistema de informacin, as como por terceros que ya los tienen disponibles.

4. Bases de datos: contiene la informacin alfanumrica para el funcionamiento de anlisis de un SIG.

5. Equipo humano: Capaz de realizar anlisis interesantes con la informacin para resolver los problemas.

2. 5 Aplicaciones SIG

En la mayora de los sectores los SIG pueden ser utilizados como una herramienta de ayuda a la gestin y toma de decisiones. Algunas de las aplicaciones de los SIG seran:

Cartografa automatizada

Construccin y mantenimiento de planos digitales de cartografa, de diversas temticas, segn necesidades que son puestos a disposicin de las empresas a las que puedan resultar de utilidad estos productos con la condicin de que estas entidades se encargan posteriormente de proveer versiones actualizadas de manera peridica.


Ejemplo de aplicacin de cartografa automatizada (Callejero digital) que incluye diferentes funciones propias de un Sig

Ejemplo de aplicacin de cartografa automatizada (Planeamiento Urbano) que incluye diferentes funciones propias de un Sig


Infraestructura Algunos de los primeros sistemas SIG fueron utilizados por las empresas encargadas del desarrollo, mantenimiento y administracin de redes de electricidad, gas, agua, telfono, alcantarillado, etc.; en este caso, los sistemas SIG almacenan informacin alfanumrica de servicios relacionados con las distintas representaciones grficas de los mismos. Almacenan informacin referente a la conexin de los elementos representados grficamente, con el fin de realizar un anlisis de redes.

La elaboracin de mapas, as como la posibilidad de realizar una consulta combinada de informacin, ya sea grfica o alfanumrica, son las funciones ms comunes para estos sistemas.

Aplicacin sobre la EIEL (Encuesta de infraestructuras) realizado con un SIG (LatinoGis)

Almacenamiento de datos alfanumricos y grficos (georreferenciados) de las infraestructuras de la provincia


Ingeniera de Trnsito

Sistemas de Informacin Geogrfica utilizados para modelar la conducta del trfico determinando patrones de circulacin por una va en funcin de las condiciones de trfico y longitud. Asignando un costo a los puntos en los que puede existir un semforo, se puede obtener informacin muy til relacionada con anlisis de redes, por ejemplo.

Demografa

Utilizacin de las muy variadas caractersticas demogrficas, y fundamentalmente su distribucin espacial, para la toma de decisiones. Algunas de estas aplicaciones pueden ser: el anlisis para la implantacin de negocios o servicios pblicos, zonificacin electoral, etc. El origen de los datos normalmente corresponde a los censos poblacionales elaborados por alguna entidad gubernamental o el Instituto Nacional de Estadstica.

GeoMarketing

La base de datos de los clientes potenciales de determinado producto o servicio relacionada con la informacin geogrfica resulta indispensable para proyectar una adecuada campaa de marketing o el envo de correo promocional. Se podran disear rutas ptimas a seguir por comerciales, anuncios espectaculares, publicidad mvil, etc.

Banca Los bancos son buenos usuarios de los SIG debido porque necesitan ubicar a sus clientes y planificar tanto sus campaas como la apertura de nuevas sucursales incluyendo informacin sobre las sucursales de la competencia.

Planimetra La planimetra tiene como objetivo la representacin bidimensional del terreno proporcionndole al usuario la posibilidad de proyectar su trabajo sobre un papel o en pantalla sin haber estado antes en el sitio fsico del proyecto.


El fin de la planimetra es que el usuario tenga un fcil acceso a la informacin; por ejemplo, saber qu cantidad de terrenos desocupados se encuentra en una determinada zona, o qu cantidad de postes telefnicos se necesita para ampliar su red, o qu cantidad de cable para llegar hasta un cliente. Existen distintos tipos de planimetra, que van de la mas bsica a la ms completa, en funcin de las escalas. La eleccin del tipo de planimetra depende del tipo de informacin que el usuario vaya a necesitar para su proyecto.

Planimetra de Castalla a Escala 1/5000

Planimetra de Castalla a Escala 1/2000


Gestin territorial

Permiten un rpido acceso a la informacin grfica y alfanumrica, y proporcionan herramientas para el anlisis espacial de la informacin. Facilitan labores de mantenimiento de infraestructura, mobiliario urbano, etc., y permiten realizar mejores trabajos de mantenimiento de las empresas de servicios. Tienen la facilidad de generar documentos con informacin grfica y alfanumrica.

Medio ambiente

Son aplicaciones realizadas por instituciones de medio ambiente, que facilitan la evaluacin del impacto ambiental en sus proyectos. Son sistemas de adquisicin de datos que permiten el anlisis en tiempo real de la concentracin de contaminantes, por ejemplo, a fin de tomar las precauciones y medidas del caso. Facilitan una ayuda fundamental en trabajos como reforestacin, explotaciones agrcolas, caracterizacin de ecosistemas, estudios de especies, estudios de impacto ambiental en general.

Ejemplo de aplicacin de Medio Ambiente realizado con un SIG (LatinoGis)


* Adems de la aplicacin de los Sistemas de Informacin geogrfica en estos campos, podemos aadir la posibilidad de elaboracin de cartografa temtica capaz de abordar problemas a diferentes contextos.

Cartografa de localizaciones

Los SIG se pueden utilizar en la cartografa de localizaciones. Permiten la creacin de mapas por medio de cartografa automatizada, captura de datos, y herramientas de anlisis.

Mapas cuantitativos

Mapas de poblacin, que se utilizan para localizar lugares que renen ciertos criterios demogrficos y tomar decisiones, o para ver las relaciones existentes entre diferentes lugares. Esto proporciona un nivel de informacin adicional ms all de los simples mapas de localizaciones de entidades.

Mapas de densidades

Aunque las concentraciones se pueden ver simplemente en un mapa de localizacin de entidades, en aquellas reas donde existen muchas de ellas se hace complicado ver qu reas tienen mayores concentraciones que otras. Un mapa de densidad permite medir el nmero de entidades en una unidad de rea uniforme, tal como el metro o el kilmetro cuadrado, de forma que se puede ver claramente la distribucin.

Clculo de distancias

Los SIG se pueden utilizar para saber qu est pasando en un radio determinado alrededor de una entidad.

Cartografa y deteccin del cambio

Los SIG se pueden utilizar para cartografiar el cambio en una zona para predecir condiciones futuras, tomar decisiones, o evaluar los resultados de una accin o una poltica concreta, para planificar el territorio.


Cartografa Digital 3D

Este tipo de informacin tridimensional es requerida es muchas ocasiones, por ejemplo, para la optimizacin de redes, ubicacin de antenas, interferencias de radio, frecuencia, tendido de lneas de transmisin en 3D. En muchas ocasiones es utilizada para la presentacin de proyectos promocionales o simulaciones, entre otras aplicaciones.

Ejemplo de aplicacin de cartografa digital 3D realizado con un SIG (LatinoGis)


Ejemplo de aplicacin de cartografa digital 3D (Levantamiento de edificios)

3. REPRESENTACIN DIGITAL DE LOS DATOS. DISEO DEL MODELO, ESTRUCTURACIN Y ORGANIZACIN. ASOCIACIN DE ATRIBUTOS A LA INFORMACIN GRFICA

3. 1 Tipos de datos en un SIG

El dato geogrfico est compuesto por tres elementos:

1-. Datos posicionales:

* Coordenadas, Proyeccin, Elipsoide

* Punto, lnea y rea

2-. Atributos o valor semntico:

* Descrito por variables visuales en un mapa


* Descrito por identificadores o tablas en un SIG

* Cualitativos/cuantitativos

3-. Topologa:

Es independiente de la escala y del sistema de proyeccin y de coordenadas elegido. Describe relaciones espaciales: incluido en, pertenece a, adyacente a, etc. Puede estar indicada expresamente en los datos.

3. 2 Componentes de los datos geogrficos

Los datos geogrficos constan de dos componentes espacial y temtica. Se pueden dividir en dos elementos: observacin o entidad y atributo o variable. Los SIG son capaces de gestionar ambos elementos.

Componente espacial: Las observaciones tienen dos aspectos en referencia a su localizacin: la localizacin absoluta, basada en un sistema de coordenadas y las relaciones topolgicas con respecto a otras entidades. Ejemplo: La oficina se encuentra en las coordenadas X,Y, o la Oficina se encuentra localizado entre la Pza. Catalua y la Calle Coln. Los SIG son capaces de manejar ambos conceptos, mientras que los programas de diseo asistido por ordenador (CAD) solo utilizan la localizacin absoluta.

Componente temtica: Las variables o atributos de las entidades se pueden estudiar considerando el aspecto temtico (estadstica), su localizacin (anlisis espacial) o ambos (SIG).

3. 3 Captura de los datos

Es el procedimiento mediante el cual se codifican los datos geogrficos de tal manera que puedan ser legibles por una mquina y ser almacenados en las bases de datos de un SIG.


La entrada de datos es eficaz si los datos han sido supervisados para garantizar su exactitud, y si los mismos sirven a los objetivos de su aplicacin. La entrada de datos implica establecer una relacin coherente entre los datos espaciales y sus atributos (es decir, los atributos deben estar lgicamente ligados a las entidades que describen).

1-. Captura de datos posicionales:

Levantamientos

Restitucin

Teledeteccin

Digitalizacin sobre pantalla o tableta.

Georreferenciacin

Escaneado (raster vectorial)

Importacin de documentos CAD

2-. Captura de atributos o valor semntico:

Asignacin manual y semiautomtica

Reglas de bases de datos, seis formas normales en BD relacionales buscando mnima redundancia de datos y relaciones

3-. Captura de topologa:

Integracin de topologa en formato vectorial

No es necesaria en formato Raster

Este proceso es el de mayor coste, sin embargo son mltiples las ventajas del formato digital frente al analgico:


Formato digital Formato analgico

Fcil de actualizar Difcil de actualizar, implica rehacer el mapa completo

Captura sencilla y rpida Transferencia lenta

Espacio de almacenamiento relativamente pequeo (dispositivos digitales)

Requiere espacios de almacenamiento grandes

Fcil de mantener Los mapas en papel se estropean con el tiempo

Anlisis automtico y fcil Anlisis difcil e inexacto (p.ej.: medicin de reas y distancias)

Sea cual sea el mtodo de captura de los datos es necesario su verificacin, un control de calidad para:

Eliminacin de errores

Edad de los datos

Exactitud posicional

Duplicidad de elementos grficos y semnticos

Prdidas de propiedades al importar informacin

Errores en la estructura de la base de datos

Errores en la topologa

El objetivo de la verificacin es conseguir que los datos

Sean homogneos


Estn completos

Tengan consistencia lgica

Estn actualizados

Todo ello para poder realizar anlisis y consultas eficientes

La captura de la informacin en el formato raster se hace mediante los siguientes medios: scanners, imgenes de satlite, fotografa area, cmaras de video entre otros.

La captura de la informacin en el formato vectorial se hace por medio de: mesas digitalizadoras, convertidores de formato raster a formato vectorial, sistemas de geoposicionamiento global (GPS), entrada de datos alfanumrica, entre otros.

3. 4 La representacin digital de los datos en un SIG y su almacenamiento

La representacin de los datos en un SIG est basada en algunos tipos de objetos universales que se refieren al punto, lnea o polilnea y rea, referidos a un sistema de coordenadas conocido, en el caso de los modelos vectoriales.

La leyenda de un mapa es el eje del modelo, y permite relacionar coherentemente las entidades espaciales con sus atributos. En las bases de datos cartogrficas de un SIG, los datos geogrficos se representan utilizando cuatro entidades geomtricas. El mapa es la forma ms comn de representar datos geogrficos. Se trata de representaciones organizadas de la realidad, son modelos bidimensionales (planos).

El modelo de representacin geogrfica raster, sin embargo almacena datos numricos en celdas o pxeles dentro de una cuadrcula.


A) Representacin vectorial de los datos

Para la descripcin de los objetos geogrficos utilizan vectores (lneas) definidos por pares de coordenadas relativas a algn sistema cartogrfico. El modelo vectorial es una estructura de datos utilizada para almacenar datos geogrficos. Los datos vectoriales constan de lneas o arcos, definidos por sus puntos de inicio y fin, y puntos donde se cruzan varios arcos, los nodos. La localizacin de los nodos y la estructura topolgica se almacena de forma explcita.

Las entidades quedan definidas por sus lmites solamente y los segmentos curvos se representan como una serie de arcos conectados. El almacenamiento de los vectores implica el almacenamiento explcito de la topologa, sin embargo solo almacena aquellos puntos que definen las entidades y todo el espacio fuera de stas no est considerado.

En el modelo de datos vectorial, los datos geogrficos se representan en forma de coordenadas. Las unidades bsicas de informacin geogrfica en los datos vectoriales son puntos, lneas (arcos) y polgonos, en el que los objetos geogrficos se representan explcitamente y, junto a sus caractersticas espaciales, se asocian sus valores temticos. El espacio geogrfico en un modelo vectorial es continuo y su forma ms comn de almacenaje (polgonos) es el modelo Topolgico.

Modelo Topolgico

Permite mantener relaciones espaciales entre entidades. La entidad bsica en este modelo es el segmento de lnea recta, que se inicia o termina en la interseccin con otro segmento de lnea. Cada segmento esta almacenado por medio de una lista de coordenadas (x,y), dos nodos (inicial y final).

Punto

Objeto de cero dimensiones representado por un par de coordenadas X,Y. Normalmente un punto representa una entidad geogrfica demasiado pequea para ser representada como una lnea o como una superficie; por ejemplo, la localizacin de un edificio en una escala de mapa pequea, o la localizacin de un rea a la que una instalacin da servicio en una escala de mapa media, o en escalas ms grandes un poste de la red de energa o un sumidero de la red de alcantarillado


Lnea

Conjunto de pares de coordenadas ordenados que representan la forma de entidades geogrficas demasiado finas para ser visualizadas como superficies a la escala dada (curvas de nivel, ejes de calles, o ros), o entidades lineales sin rea (lmites administrativos).

reas o superficies (polgonos)

Objetos que tienen dos dimensiones (longitud y ancho). Son superficies encerradas por lneas, x1, y1; x2, y2;; x1, y1, regiones hidrolgicas, uso del suelo y vegetacin, climas, geomorfologa, lmites polticos. Un polgono se define por las lneas que forman su contorno y por un punto interno que lo identifica (CENTROIDE). Los polgonos tienen atributos que describen al elemento geogrfico que representan.

Superficies con volumen

Objetos que tienen 3 dimensiones largo, ancho y profundidad/elevacin. Modelo Digital del Terreno

Representacin vectorial

B) Representacin de datos raster

El modelo de representacin geogrfica raster, sin embargo almacena datos numricos en celdas o pxeles dentro de una cuadrcula.


El modelo raster es un mtodo para el almacenamiento, el procesado y la visualizacin de datos geogrficos. Cada superficie a representar se divide en filas y columnas, formando una malla o rejilla regular. Cada celda ha de ser rectangular, aunque no necesariamente cuadrada. Cada celda de la rejilla guarda tanto las coordenadas de la localizacin como el valor temtico. La localizacin de cada celda es implcita, dependiendo directamente del orden que ocupa en la rejilla, a diferencia de la estructura vectorial en la que se almacena de forma explcita la topologa.

Las reas que contienen idntico atributo temtico son reconocidas como tal, aunque las estructuras raster no identifican los lmites de esas reas como polgonos en s.

Los datos raster son una abstraccin de la realidad, representan sta como una rejilla de celdas o pxeles, en la que la posicin de cada elemento es implcita segn el orden que ocupa en dicha rejilla. En el modelo raster el espacio no es continuo sino que se divide en unidades discretas. Esto le hace especialmente indicado para ciertas operaciones espaciales como por ejemplo las superposiciones de mapas o el clculo de superficies.

Las estructuras raster pueden implicar en ocasiones un incremento del espacio de almacenamiento, ya que almacenan cada celda de la matriz sin tener en cuenta si se trata de una entidad o simplemente de un espacio vaco.

Las principales fuentes de formatos raster son los sensores remotos (Fotografas areas e imgenes de satlite).

Pxel es la abreviatura de las palabras picture element. Es usada frecuentemente en teledeteccin para referirse a cada unidad de una imagen. Un pxel es un rectngulo, generalmente un cuadrado, con una resolucin determinada y largo o ancho establecidos.

En los SIG raster nos referimos a veces al pxel como la celda o el elemento base de una rejilla. El pxel/celda se refiere a la unidad mnima de informacin de una imagen o un mapa raster. Es el elemento ms pequeo al que un dispositivo de visualizacin puede asignarle de forma independiente un atributo como es el color.


El tamao del pxel y nmero de filas y columnas: A mayor tamao de la celda, menor ser el nmero de filas y columnas de la malla que cubre la superficie.

Representacin raster (Enumeracin exhaustiva)

el valor de cada pxel se registra individualmente

3. 5 Asociacin de atributos a la informacin grfica

SIG es un conjunto de medios usados para almacenar y manipular datos geogrficamente referenciados, es decir objetos con una ubicacin definida bajo un sistema de coordenadas.

Un objeto en un SIG es cualquier elemento referente a la superficie terrestre que tiene tamao es decir, que presenta una dimensin fsica (alto - ancho - largo) y una localizacin espacial o una posicin que puede medirse en el espacio. A todo objeto se asocian unos atributos que pueden ser:

Grficos

No grficos o alfanumricos.


1. Atributos grficos

Representaciones de los objetos geogrficos asociados con ubicaciones especficas en el mundo real. La representacin de los objetos se hace por medio de puntos, lneas o reas.

Ejemplos en un callejero

Punto: una torre elctrica

Lnea: un eje de va

rea: un edificio

2. Atributos no grficos

Tambin llamados atributos alfanumricos. Corresponden a las descripciones o caractersticas que determinan los objetos o elementos geogrficos.

En un SIG los atributos grficos y no grficos se tienen que relacionar y esto se logra mediante un atributo de unin, que suele ser el identificador comn existente entre la base de datos y elementos grfico. Adems de esta relacin se establecen otras, la que no indica su posicin que nos dice donde est el elemento respecto al sistema de coordenadas establecido o la relacin topolgica que apunta la relacin del elemento con otros elementos de su entorno geogrfico prximo.

3. 6 Bases de datos geogrficas

Una caracterstica de los SIG es trabajar con datos que posen un componente espacial (una posicin geogrfica definida) y un componente no-espacial (sus atributos: propiedades y valores) implica que un usuario debe tener conocimiento de las Herramientas de diseo (parte grfica) y de tablas (Base de Datos). En este contexto, cabe aqu una definicin de algunos trminos que sern tiles.

Una base de datos geogrfica es la esencia de un SIG, y se define como una coleccin de datos acerca de objetos localizados en una determinada rea de inters en la


superficie de la tierra, organizados en una forma tal que puede servir eficientemente a una o varias aplicaciones.

Datos son un conjunto de registros relativos a eventos. Los datos son los registros en bruto, registros detallados que existen en grandes volmenes en toda organizacin.

Los atributos de cada capa se almacenan en tablas por separado. El primer campo de cada tabla de datos debe contener un cdigo que permita relacionar cada registro de datos con un objeto dentro de la capa (polgono, lnea o punto). Por ejemplo, una capa que represente los pases de Sudamrica puede tener los siguientes atributos: cdigo, nombre del pas, cdigo ISO, poblacin, rea en Km2, densidad de poblacin, cantidad de municipios, cantidad de ciudades

Para la construccin de bases de datos geogrficas es necesario que la estructuracin de la informacin espacial procedente del mundo real en capas conlleve cierto nivel de dificultad. En primer lugar, la necesidad de abstraccin, es decir la realidad ha de ser reducida a puntos, lneas o polgonos.

En segundo lugar, existen relaciones espaciales entre los objetos geogrficos que el sistema no puede obviar; la topologa, que en realidad es el mtodo matemtico-lgico usado para definir las relaciones espaciales entre los objetos geogrficos puede llegar a ser muy compleja, ya que son muchos los elementos que interactan sobre cada aspecto de la realidad.

La topologa de un SIG reduce sus funciones a cuestiones mucho ms sencillas, como por ejemplo conocer el polgono (o polgonos) a que pertenece una determinada lnea, o bien saber qu agrupacin de lneas forman una determinada carretera.

De esta forma, la base de datos se estructura en tablas, en la cuales se almacena la informacin sobre objetos. El contenido de una lnea de la tabla, o registro, representa un objeto con todas sus caractersticas, y por tanto cada objeto est relacionado a un (y slo a un) registro.

Cada columna, o campo, se refiere a una propiedad o atributo de este objeto. Y an es posible que sean establecidas relaciones entre diferentes tablas, basados en un campo comn entre las mismas, de modo que sea posible consultar atributos de un objeto que esta almacenados en tablas diferentes.


Esto es lo que llamamos asociacin de atributos a la informacin grfica. De manera que no slo tendremos elementos aislados sino que informacin alfanumrica asociada a esos elementos.

Base de datos relacional

3. 7 Qu podemos hacer con un SIG?

El anlisis geogrfico es una de las etapas ms importantes en la utilizacin de un SIG. Hablamos de un proceso en el cual se describe o interpreta el ordenamiento y la dinmica de los elementos que conforman el espacio geogrfico construido con el SIG. Para ello se superponen capas y se utilizan diferentes colores, smbolos y patrones de tal forma que permitan evidenciar relaciones de interdependencia y de causa-efecto entre atributos de reas geogrficas terminadas.

Manipulacin de la Informacin

La manipulacin de la informacin incluye operaciones de extraccin y edicin. As mismo provee los mecanismos para la comunicacin entre los datos fsicos.

Extraccin de la informacin

Las formas de extraer o recuperar informacin de los SIG son muy variadas y pueden llegar a ser muy complejas. Las formas bsicas para extraer la informacin son:


* Extraccin mediante especificacin geomtrica.

Consiste en extraer informacin del SIG mediante la especificacin de un dominio espacial definido por un punto, una lnea o un rea deseada. Por ejemplo: seleccionar por medio del apuntador grfico un ro en un mapa, una tubera en un plano.

* Extraccin mediante condicin geomtrica

Extraer por medio de un dominio espacial y una condicin geogrfica entidades grficas. Por ejemplo: las edificaciones que se encuentren en un radio de 200 alrededor de un punto (fig.siguiente)

Extraccin de informacin mediante condicin geomtrica con LatinoGis

* Extraccin mediante especificacin descriptiva.

Extraccin de las entidades espaciales que satisfagan una condicin descriptiva determinada. Por ejemplo todas los fincas que pertenezcan a la misma persona.

* Extraccin mediante condicin descriptiva o lgica.


Extraccin de entidades espaciales que cumplan la condicin descriptiva y una expresin lgica relacionada con algunos de sus atributos espaciales asociados. Por ejemplo, todos las zonas hmedas que tengan ms de 100 Ha de superficie.

Extraccin de informacin mediante condicin descriptiva o lgica

a travs de una consulta SQL con LatinoGis.

Edicin de la Informacin

Permite la modificacin y actualizacin de la informacin. Las funciones de edicin son particulares de cada programa SIG. Las funciones deben incluir:

1. Herramientas para la edicin los elementos grficos (cambio de color, posicin, escala, dibujo de nuevas entidades grficas, entre otros).


2. Herramientas para la edicin de datos descriptivos (modificacin de atributos, cambios en la estructura de archivos, actualizacin de datos, generacin de nuevos datos, entre otros.)

Herramienta para la edicin de elementos en LatinoGis

Anlisis y modelado de la Informacin

Permite realizar las operaciones analticas necesarias para producir nueva informacin con base a la existente, con el fin de dar solucin a un problema especfico.

Las operaciones de anlisis y modelado se pueden clasificar en:

Generalizacin cartogrfica.

Capacidad de generalizar caractersticas de un mapa o presentacin cartogrfica, con el fin de hacer el modelo final menos complejo.


Anlisis espaciales

Incluye las funciones que realicen clculos sobre los elementos grficos. Va desde operaciones sencillas como longitud de una lnea, permetros, reas y volmenes, hasta anlisis ms complejos como:

Operaciones espaciales o cruces espaciales: unin, interseccin y diferencia de elementos poligonales.

Ejemplo de operacin espacial (interseccin) con LatinoGis

Se ha realizado un cruce o interseccin de polgonos (capa del ro y edificios) para averiguar que edificios se vern afectados por el supuesto desbordamiento del ro


Zonas de influencia con respecto a un elemento, capas, o punto determinado

Ejemplo de zona de influencia generada con LatinoGis.

Se ha realizado un buffer de 200 metros de distancia

alrededor de un ro para averiguar las zonas de riesgo de inundacin.

Operacin sobre mapas: Uso de expresiones lgicas y matemticas para el anlisis y modelado de atributos geogrficos. Estas operaciones son soportadas de acuerdo con el formato de los datos (raster o vectorial)

Geometra de coordenadas: Operaciones geomtricas para el manejo de coordenadas terrestres por medio de operadores lgicos y aritmticos. Algunas de esas operaciones son: proyecciones terrestres de los mapas, transformaciones geomtricas (rotacin, traslacin, cambios de escala), precisin de coordenadas, correccin de errores.


Transformacin de Sistemas de coordenadas (Proyeccin y Datum) con LatinoGis

Anlisis digital del terreno: Anlisis de la informacin de superficie para el modelado de fenmenos geogrficos continuos. Los modelos digitales de terreno (MDT), son la representacin de una superficie por medio de coordenadas X, Y, Z, que son la informacin bsica para el anlisis de superficies.

Ejemplo de Modelo digital del terreno generado con LatinoGis a partir de elementos altimtricos


3. 8 Cmo presentamos los resultados?

Esta etapa tambin est muy relacionada con la definicin del problema.

El producto final se puede presentar tanto en formato papel como digital, en forma de mapas de trabajo, mapas de presentacin, informes, grficos o diagramas, en el medio de presentacin definido (proyeccin, impresin normal o impresin en plotter o en pantalla.

Ejemplo de presentacin de mapas (ploteo en tamao A0) con LatinoGis


CONCEPTOS DE GEODESIA 1. EL PROCESO DE FORMACIN DE LA CARTOGRAFA. DEFINICIN DE GEOIDE Y ELIPSOIDE.

El proceso de formacin de la cartografa implica una abstraccin de la realidad. Necesariamente, tenemos que simplificar la complejidad de la realidad para poder introducirla sobre un mapa. Indudablemente, este proceso implica muchos niveles del proceso cartogrfico, pero uno de ellos, quiz uno de los ms profundos desde el punto de vista terico, consiste en simplificar la propia superficie de referencia sobre la que trabajamos.

Los mapas necesitan de un modelo matemtico (sistema de proyeccin) que permita el paso de una superficie tridimensional parecida a la esfera (la tierra) a un medio plano como es el papel. Para poder aplicar cualquiera de los modelos matemticos que permiten tal paso es necesario reducir el problema que supone proyectar la superficie de la tierra a una superficie de aproximacin que sea modelizable matemticamente.

Sera imposible trabajar directamente con la superficie de la tierra, que est plagada de accidentes geogrficos como sierras, valles, acantilados, etc. Y problemtica la georreferenciacin correcta de los objetos (proceso utilizado para relacionar la posicin de un objeto o superficie en un plano o en archivo raster o vectorial con su posicin en la superficie terrestre)

Debido a esto se ha hecho necesario definir una superficie de referencia sobre la cual se harn las mediciones porque de lo contrario, tanto las distancias como los rumbos seran confusos.

Se utiliz inicialmente el GEOIDE como superficie de referencia.

Figura geomtrica que representa el nivel medio del mar en la superficie terrestre, que no se adapta, por tanto con exactitud a la superficie real de los mares debido a la existencia de mareas y corrientes, apartndose de la superficie regular media en desniveles que alcanzan hasta los + -100 metros.


El geoide podemos imaginarlo como la superficie que observaramos si el mar estuviera en calma total y en ausencia de mareas, prolongada imaginariamente por debajo de los ocanos.

Figura del geoide

La ventaja del geoide como superficie de referencia es que puede interpretarse en funcin de leyes fsicas y que puede observarse en las costas (nivel del mar) ya que tiene en cuenta las anomalas gravimtricas debidas a la desigual distribucin de masas continentales, densidad de la corteza y achatamiento de los polos.

Una desventaja del geoide es que es ligeramente irregular debido a los diferentes materiales de que est formada la Tierra (Ej. montaas, materiales de mayor densidad en el fondo de los ocanos, etc.). Esto introduce ambigedades en la medicin de distancias y por lo tanto en la localizacin de objetos en la superficie terrestre.

Debido a las irregularidades propias del geoide se decidi utilizar una superficie de referencia indeterminada que aproxime la forma del geoide pero sin sus irregularidades; esta figura se denomina ELIPSOIDE.

Figura tridimensional que intenta reproducir la geometra del geoide, pero con la particularidad de que su superficie s es modelizable a partir de ecuaciones. Tiene su origen en una elipse a la que imaginariamente hacemos rotar entorno a su eje ms corto Sobre el elipsoide se miden las coordenadas geodsicas, expresadas en grados, minutos y segundos sexagesimales

PN

PS


La ventaja del elipsoide es que su forma es independiente del material que forma la tierra y por lo tanto es una superficie sin irregularidades que puede definirse utilizando ecuaciones matemticas. Al eliminarse las irregularidades tambin eliminamos los problemas de ambigedad en la medicin de distancias.

Elipsoide de revolucin

Cada elipsoide est definido por:

1. Longitud de sus semi-ejes mayor (a) y menor (b) ,

2. Longitud de su semi-eje mayor y su factor de achatamiento f= (a-b)/a. En donde a es el semieje mayor o ecuatorial y b el semi-eje menor o polar. El factor de achatamiento se expresa normalmente como 1/f.

Ningn elipsoide se adapta perfectamente al geoide en toda su superficie. Existen diferencias de altura entre el elipsoide y el geoide. No existe un nico elipsoide que se adapte de la mejor forma posible a todo el geoide; cada continente, zona, nacin, emplea un elipsoide de referencia distinto, el que mejor se adapte a la forma de la tierra en la zona a cartografiar, con el fin de evitar deformaciones en las proyecciones.


Es por esta razn que actualmente existen una gran cantidad de elipsoides en uso y cada uno de ellos responde a condiciones especficas de la zona para la cual fue diseado. La existencia de mltiples elipsoides es un indicativo de que slo son una aproximacin al geoide y que por lo tanto no representan con igual exactitud a todos los puntos sobre la superficie terrestre.

El geoide y el elipsoide: modelos de la forma de la Tierra.

2. LOCALIZACIN GEOGRFICA DE UN PUNTO

Tenemos, hasta el momento tres superficies a considerar: la superficie que vemos de la tierra, el geoide y el elipsoide. Estas tres superficies no coinciden (como se observa en el grfico) y de hecho estn variando sus posiciones relativas constantemente. A la distancia existente entre un punto del elipsoide y su punto homnimo sobre el geoide se le llama ondulacin del geoide, desviacin geoidal, o altura geoidal:

Desviacin geoide-elipsoide


Y esta diferencia es muy importante para muchas operaciones cartogrficas y geodsicas.

Por poner uno de los ejemplos ms recurridos, el origen de las altitudes que vemos en nuestros mapas (curvas de nivel, puntos acotados, etc.) se establece normalmente en el geoide. En concreto, se establece en un punto del geoide: por ejemplo, en Espaa el origen de las altitudes cartogrficas es el nivel medio del mar en Alicante (NMMA). A estas altitudes medidas a partir del geoide se las denomina altitudes ortomtricas.

Normalmente, este trmino no es demasiado utilizado, sino que estamos ms acostumbrados a or hablar de la altura de un punto sobre el nivel medio del mar en algn lugar prefijado (en Espaa se toma el nivel medio en Alicante).

Por otro lado, existen las altitudes medidas a partir del elipsoide y que se vienen usando en los ltimos aos y cada vez ms porque son las que nos dan las mediciones GPS.

Estas altitudes presentan desfases notables con respecto a las ortomtricas, puesto que como hemos dicho, la relacin de distancia geoide-elipsoide vara constantemente a lo largo de toda la tierra, y eso sucede con cualquier elipsoide considerado. La diferencia -ondulacin del geoide- puede llegar a variaciones de cientos de metros.

2. 1 Qu es el datum cartogrfico o datum horizontal

Para trasladar la posicin de un punto sobre el geoide al elipsoide de referencia se parte de un punto en el que el elipsoide y el geoide coinciden: el DATUM (local).

El Datum proporciona los parmetros de referencia para establecer las posiciones de todos los puntos de la superficie terrestre sobre el elipsoide de referencia (siempre hay un elipsoide asociado a un datum) y est diseado para que el elipsoide se acomode al geoide en una regin deseada, aunque no se ajuste a toda la Tierra

Cada Datum est compuesto por:

un elipsoide definido por sus parmetros (semieje mayor y achatamiento)

un punto, llamado Fundamental, en el que el elipsoide y el geoide coinciden.


Un Datum horizontal no supone un nico parmetro, sino que comprende un conjunto de datos tanto geomtricos como dinmicos que lo definen, aparte de una serie de puntos en el terreno que lo materializa, que son la red de vrtices geodsicos.

2. 2 Las redes geodsicas

Las redes geodsicas consisten bsicamente en una serie de puntos distribuidos por toda la superficie de un pas, formando una malla de tringulos, en los cuales, tras un proceso de complejos clculos, se conocen todos sus elementos, incluyendo las coordenadas de todos sus vrtices, a los que denominaremos vrtices geodsicos.

Para determinar las coordenadas de los vrtices geodsicos:

1. Se parte de las del Punto Astronmico Fundamental, que se determinan por mtodos exclusivamente astronmicos.

2. Posteriormente, se irn determinando el resto de puntos mediante visuales que formen una malla triangulada. Es necesario medir, con la mxima precisin, los tres ngulos de cada tringulo (triangulacin), adems de una lnea determinada por dos vrtices que suele tomarse hacia el centro del pas, denominndose base, que, como su propio nombre indica, es la base de toda la red geodsica, razn por la cual es imprescindible establecerla con absoluta precisin, muy por encima de la que estamos acostumbrados a obtener en los trabajos topogrficos convencionales.

3. Finalmente, a partir de la base, que constituye el lado de uno de los tringulos, y de la medicin de los ngulos, se van determinando el resto de coordenadas, teniendo en cuenta que estos tringulos estn sobre el elipsoide y sus lados sern lneas geodsicas (lo que complica los clculos enormemente), y apoyndose unos tringulos en otros.

Para evitar en lo posible la lgica acumulacin de errores que supone el clculo de unos tringulos apoyados en los anteriores, se establecen redes geodsicas de distinta precisin u orden.


Generalmente se disponen redes de primero, segundo y tercer orden, con precisiones progresivamente decrecientes.

La red geodsica de primer orden est formada por tringulos de 30 a 80 Km de lado, pudiendo llegar en casos excepcionales a ms de 200 Km (caso en la geodesia espaola del lado Mulhacn (Sierra Nevada)-Filhaussen (Argelia), con 270 Km.).

La red de segundo orden se basa en la anterior y tiene tringulos de 10 a 30 Km.

La red de tercer orden se apoya en la de segundo y tiene tringulos con lados de 5 a 10 Km.

Red Geodsica Nacional de primer orden.

Fuente: Direccin General del Instituto Geogrfico Nacional


2. 3 Algunos datums geodsicos

ED50

La cartografa de Espaa est referida al Datum ED50, que toma como elipsoide de referencia el elipsoide e de Hayford de 1909, que tambin se conoce como Internacional de 1924, pues fue en este ao en una asamblea de la IAG precisamente en Madrid donde se adopt para su uso en actuaciones cartogrficas.

Sus datos geomtricos son:

- Semieje mayor: a = 6.378.388 m

- Semieje menor: b =6356911.946m

- Aplanamiento: 1/f = 1/297

Se establece a continuacin un origen de coordenadas tanto para latitud como para longitud. En el caso de ED50 se estableci como origen de latitudes el Ecuador y como origen de longitudes el Meridiano de Greenwich, adoptando ste el valor 0 0' 0"

Seguidamente se elige un punto origen sobre el que ir transportando las posiciones calculadas de los puntos conocidos de la red (vrtices geodsicos). Este punto se le denomina Punto Astronmico Fundamental, pues en el se realizan determinaciones astronmicas de latitud y longitud que sern datos de partida para la red. Adems se determina, tambin astronmicamente, un acimut u orientacin de partida.

Para el Datum ED50 se escogi la llamada Torre de Helmert situada en el Observatorio de Potsdam , en el campus universitario de esa ciudad.

No es casualidad que sea un observatorio astronmico el lugar en que se pone en relacin el geoide con el elipsoide. Lgicamente, es necesario conocer con mucha precisin la vertical astronmica para orientar con precisin el elipsoide, pues es el punto inicial de materializacin del sistema geodsico de referencia.

Al Datum ED50 tambin se le denomina Datum Potsdam y las coordenadas adoptadas para el Punto Astronmico Fundamental de Potsdam fueron:


- Longitud: = 13 03' 58"74 al oeste de Greenwich

- Latitud: = 52 21' 51"45 al norte del Ecuador

ED79 ED87

Otros Datums de posterior desarrollo, el ED79 ED87, que aunque tambin estn referidos al mismo elipsoide de Hayford estn referidos al Punto Astronmico Fundamental de Munich (sera 'datum Munich'), pero estos datum(s) no pasaron de especulaciones cientficas y no se ha llegado a confeccionar cartografa oficial en ellos.

Adems, existe una Ley sobre la Cartografa, que regula las actuaciones cartogrficas oficiales en nuestro pas, que obliga a que el datum adoptado sea ED50.

ETRS89

ETRS89 (European Terrestrial Referente System 1989) es el datum geodsico espacial para adquisicin, almacenamiento y anlisis de datos georeferenciados. Est basado en el elipsoide SGR80 y es la base para el Sistema de Referencia Coordenado utilizando coordenadas elipsoidales.

WGS84

El WGS84 es el datum utilizado por la mayora de los sistemas de posicionamiento global (SPG) para registrar posiciones (coordenadas) en la Tierra. Es vlido para cualquier posicin en el planeta Tierra. Sin embargo, como los futuros requerimientos sobre un preciso sistema de referencia sern significativamente ms elevados, no es posible aceptar WGS-84 como la futura solucin, tanto para consideraciones globales como para un continente como Europa.

Al utilizar material cartogrfico debemos reconocer que cada datum define un sistema de coordenadas planas y por lo tanto la posicin de un determinado lugar en la superficie terrestre depender del datum que utilicemos.


La diferencia en localizacin entre dos datum puede ser de 40 metros y en algunos casos superior a los 200 metros. La seleccin correcta del datum es especialmente crtica cuando utilicemos sistemas de posicionamiento global (GPS), los cuales brindan sus resultados en latitud y longitud y utilizan el WGS84 como sistema de referencia. El usuario de cualquier programa de SIG debe tener cuidado al proyectar valores de lat, long; ya que no se realiza automticamente la transformacin de datum.

Recuerde que el datum debe transforme previo a la proyeccin de los datos.

3. SISTEMA DE COORDENADAS 3. 1. Coordenadas geogrficas

Expresan todas las posiciones sobre la Tierra usando dos de las tres coordenadas de un sistema de coordenadas esfricas que est alineado con el eje de rotacin de la Tierra. Este define dos ngulos medidos desde el centro de la Tierra.

La latitud mide el ngulo entre cualquier punto y el ecuador. Las lneas de latitud se llaman paralelos y son crculos paralelos al ecuador en la superficie de la Tierra.

La longitud mide el ngulo a lo largo del ecuador desde cualquier punto de la Tierra. Se acepta que Greenwich en Londres es la longitud 0 en la mayora de las sociedades modernas. Las lneas de longitud son crculos mximos que pasan por los polos y se llaman meridianos.

Coordenadas geogrficas

Otro sistema de coordenadas geogrficas habitual es el sistema de coordenadas UTM.


3. 2. Coordenadas cartesianas

Las coordenadas cartesianas son un sistema de coordenadas formado por un eje en la recta, por dos ejes en el plano, tres en el espacio, mutuamente perpendiculares que se cortan en el origen. En el plano, las coordenadas cartesianas o rectangulares x e y se denominan respectivamente abscisa y ordenada.

Coordenadas cartesianas

4. PROYECCIONES CARTOGRFICAS

La consecucin de un mapa o plano que represente con fidelidad la porcin de la superficie de la Tierra que se va a estudiar no es una tarea sencilla, y pasa por una serie de fases claramente diferenciadas.

No debe olvidarse que las medidas, se realizan sobre la superficie terrestre, y para su utilizacin correcta hay que pasarlas al elipsoide de referencia y luego de ste al plano mediante la proyeccin cartogrfica elegida.

El proceso se divide en dos fases:

Reduccin se pasan las medidas tomadas en el campo al elipsoide de revolucin tomado como el elipsoide de referencia, sobre el que se ha calculado la Red Geodsica Nacional.

Proyeccin se establece la correspondencia entre las magnitudes del elipsoide y sus homlogas en el plano.

Para la representacin de la superficie terrestre son necesarias tcnicas que nos permitan trasladar puntos sobre el elipsoide terrqueo, definidos por su longitud y su latitud, a un sistema plano de ejes cartesianos, esto es, a los mapas.


Sin lugar a dudas, la manera ms exacta para representar la Tierra es el globo terrqueo, pero mucho sin embargo es menos prctico que un mapa.

Segn la proyeccin que se est utilizando, los mapas incluirn ciertas caractersticas que sern buenas, pero tendrn otras que no lo son. Desgraciadamente no se puede incorporar en un mapa todas las caractersticas favorables.

Pero el objetivo principal de la cartografa es que todo mapa cumpla con las caractersticas de precisin establecidas en las normas internacionales.

Las Proyecciones Cartogrficas son el mtodo para representar la superficie de la tierra; o parte de ella, sobre una superficie plana. Sin embargo, en la prctica las proyecciones cartogrficas se hacen generalmente por medio de procedimientos matemticos. nicamente se calculan los meridianos y paralelos y sobre ellos se dibujan las caractersticas geogrficas.

Las Proyecciones Cartogrficas se realizan en base a clculos efectuados sobre figuras geomtricas o a partir de ellas. Las figuras deben ser desarrollables para poder mostrar la superficie de la tierra, esfrica, en forma plana; en los mapas. Las principales figuras geomtricas sobre las que se apoyan las proyecciones ms utilizadas son: El Plano, El Cono y el Cilindro. De all derivan las proyecciones principales atendiendo a la superficie de proyeccin. Se clasificarn en Planas, Cilndricas o Cnicas.

Cilindro Plano

Cono

Por ello, mediante las relaciones infinitas que existen entre la correspondencia entre los puntos que tomamos directamente de la superficie terrestre, a travs de coordenadas geogrficas (latitud - longitud), con los puntos del plano, a travs de


coordenadas cartesianas (x y), se deben utilizar distintos sistemas matemticos denominados proyecciones, que son redes de meridianos y paralelos dibujadas sobre una superficie plana para intentar trasladar una realidad esfrica a una superficie plana, el mapa.

Toda representacin de la Tierra sobre un mapa contiene ciertas deformaciones de la superficie que reproduce, ya que la forma esfrica es una superficie geomtrica no desarrollable. Por este motivo existen diversos sistemas de proyeccin o mtodos de correspondencia entre los puntos del globo terrqueo y el plano. Se diferencian tres tipos bsicos atendiendo a la propiedad que conservan, se clasificarn los distintos tipos de proyecciones cartogrficas:

Proyecciones conformes: que representan la esfera respetando la forma, pero no el tamao.

Proyecciones equivalentes: que respetan las dimensiones de las reas pero no sus formas.

Proyecciones equidistantes: que mantienen la distancia real entre los distintos puntos del mapa.

Ninguna proyeccin puede ser de todos los tipos a la vez. Las distintas utilidades de cada tipo de mapa determinan la eleccin de uno u otro sistema, aunque normalmente se prefiere el conforme por ser el que mejor representa la forma real de los continentes.

Los tipos de proyecciones ms utilizados son:

1) Proyeccin cilndrica de Mercator: en ella la superficie cilndrica es tangente a la Tierra por el ecuador. Los meridianos se representan por rectas paralelas y equidistantes, mientras que los paralelos, representados por rectas perpendiculares a los meridianos, son tanto ms prximos entre s cuanto mayor sea la latitud. Representa fielmente las zonas clidas, pero deforma y aumenta las distancias en las zonas templadas y ms an en las fras, por lo que es una proyeccin conforme.


2) Proyeccin cnica de Lambert: tambin es conforme. Utiliza un cono tangente a la superficie terrestre y su eje coincide con el eje de la Tierra. Los meridianos son lneas rectas concurrentes y los paralelos arcos concntricos centrados en el punto de interseccin de los meridianos.

3) La proyeccin azimutal, o proyeccin cenital, es la que se consigue proyectando una porcin de la Tierra sobre un disco plano tangente al globo en un punto seleccionado, obtenindose la visin que se lograra ya sea desde el centro de la Tierra o desde un punto del espacio exterior. Se obtienen del reflejo la red de meridianos y paralelos con un foco de luz sobre un plano tangente a la Tierra. Esta proyeccin es equidistante.

4.1 SISTEMA DE COORDENADAS UNIVERSAL TRANSVERSAL DE MERCATOR

El Sistema de Coordenadas Universal Transversal de Mercator (En ingles Universal Transverse Mercator, UTM) es un sistema de coordenadas basado en la proyeccin geogrfica transversa de Mercator, que se construye como la proyeccin de Mercator normal, pero en vez de hacerla tangente al Ecuador, se la hace tangente a un meridiano. A diferencia del sistema de coordenadas tradicional, expresadas en longitud y latitud las magnitudes en el sistema UTM se expresan en metros.

Se toma como superficie desarrollable un cilindro (proyeccin cilndrica) que se coloca tangente al elipsoide de referencia, de manera que el eje del cilindro est dentro del plano del ecuador, el cilindro es tangente al elipsoide a lo largo de una lnea que define un meridiano tomado como origen.

La red creada hace que tanto meridianos como paralelos formen una cuadricula oblicua, grid o rejilla, de manera que una recta oblicua situada entre dos paralelos forma un ngulo constante con los meridianos.


Proyeccin UTM

Se proyectan los puntos del elipsoide sobre el cilindro segn una determinada relacin matemtica. Luego se desarrolla el cilindro para obtener el plano, de forma que:

- el eje Y queda determinado por la lnea del meridiano de origen, es decir que conserva las distancias sin sufrir deformacin en una determinada proyeccin cartogrfica de la proyeccin

-y el eje X es la generatriz tangente al ecuador del cilindro

Por tanto, las coordenadas UTM de un punto sobre el plano se determinarn, mediante relaciones matemticas, a partir de las coordenadas geogrficas determinadas sobre el elipsoide, en el que primero se indica la X (distancia desde el origen sobre el eje horizontal) y despus la Y (distancia desde el origen sobre el eje vertical).

Se establece as una correspondencia entre las coordenadas geogrficas (longitud, latitud) referidas al elipsoide y las coordenadas UTM (x, y) (cartesianas) referidas al plano transformado.

4.1.1 Sistema UTM. Distribucin de Husos

Este sistema, aplicado a grandes extensiones de longitud, hace que nos vayamos alejando del meridiano de tangencia, lo cual causa deformaciones considerables.

Se puede evidenciar, si proyectamos el total del mundo en un plano, que la distancia entre los paralelos aumenta a medida que se alejan de la lnea del Ecuador hacia los polos, debido a ello la representacin cartogrfica presenta cerca de los polos una distorsin excesiva.


Distribucin de Husos segn Sistema UTM

Por ello, se recurre a la subdivisin de la superficie terrestre en 60 husos o zonas iguales de 6 grados de longitud, con la cual resultan 60 proyecciones iguales, pero cada una con su respectivo meridiano central, en el cual cada una de las 60 zonas deban acotar su latitud a 84 grados de latitud norte (latitud 84 N) y 80 grados de latitud sur (latitud 80S).

Cada huso esta notado con un nmero y zona, identificada con una letra. La distribucin de los husos es la siguiente:

Cada huso comprende un total de 6 de longitud, medidos desde el antemeridiano de Greenwich (180 Este), numerados en direccin este. Cada uno de estos sesenta husos se encuentra dividido en 20 zonas.

- 10 situadas en el hemisferio Norte que se designa por una letra N P Q R S T U V W X

- y 10 situadas en el Hemisferio sur al que corresponden estas letras C D E F G H J K L M


Cada una de estas zonas se corresponden a 8 de latitud si est comprendido dentro de las zonas desde la letra CDEFSTUW, y para la zona B y X que comprenden 12 de LATITUD.

El Huso 30 identifica una zona de la superficie terrestre situado entre la latitud 0 y 6 W (oeste), y su meridiano central es el de 3 W.


4. 1. 2 Localizacin de Husos y Zonas UTM para Espaa.

Espaa se encuentra localizada en un total de cinco husos diferentes (27, 28, 29, 30, 31), y tres zonas, ( R , S, T)

Huso 27 y 28: En este huso se encuentra todo el Archipilago Canario. Comprende la zona entre los 12 y los 18 de LONGITUD Oeste ( W ). En este huso tambin se encuentran parte de las islas Azores. La zona donde se localiza el archipilago es la R. Sobre el huso 27 se encuentra nicamente parte occidental de la isla de Hierro.

Huso 29: Huso comprendido entre los 6 hasta los 12 de LONGITUD Oeste (W). En el se encuentra incluido parte de la Provincia de Len, Zamora, y Salamanca, toda Galicia y parte de Asturias. En este Huso, tambin se encuentra incluido todo Portugal. La zona que ocupa Galicia, Len, Salamanca y Zamora es la T y la zona S incluye parte de Extremadura y Andaluca Occidental.

Huso 30: Huso tambin llamado central para Espaa que comprende desde los 0 hasta 6 de LONGITUD Oeste (W). Bajo este huso se localizan la mayor parte de la superficie de Espaa, en las zonas S y T.


Huso 31: Primer Huso en direccin Este, comprende desde los 0 (Greenwich) hasta 6 de LONGITUD Este (E). Bajo este huso se localizan la zona este de Espaa, parte de la comunidad Valenciana y Catalua en la zona T y el archipilago balear en la zona S:

4. 1. 3 Origen de Coordenadas UTM

El sistema localiza un punto por coordenadas del tipo:

X= 462.130

Y= 4.634.140

nicamente con estos datos el punto no queda definido ya que carece de los siguientes datos:

- Los datos no tienen Unidades: ej. Metro, Kilmetro, etc.

- Los datos no localizan el hemisferio donde se encuentra

- Los datos no localizan el Huso UTM de proyeccin

- Los datos no localizan el Datum (origen del sistema de coordenadas)

Para que el punto quede localizado perfectamente se debe de detallar como sigue:

X= 462.130 m

Y= 4.634.140 m Punto perfectamente Localizado

Huso=30 Zona=T

Datum: European 50 (ED50).


4. 1. 4 Ventajas e inconvenientes del uso del Sistema UTM

El sistema de Proyeccin UTM tiene las siguientes ventajas e inconvenientes frente a otros sistemas de proyeccin:

Ventajas del sistema UTM

- Conserva los ngulos

- No distorsiona las superficies en grandes magnitudes, (por debajo de los 80 de Latitud).

- Designa un punto o zona de manera concreta y fcil de localizar.

- Es un sistema empleado en todo el mundo, fundamentalmente por su uso militar.

Desventajas del Sistema UTM

-Existe una discontinuidad de los datos por la aplicacin de diferentes husos

- Distorsiona las superficies y las distancias cuando se alejan del centros de la cuadrcula

- El Meridiano central presenta el verdadero norte, las dems cuadrculas se desvan de la direccin

- Existe una duplicidad en los puntos que coinciden en el lmite entre dos husos, salvo en el ecuador.


CONCEPTOS BSICOS DE CARTOGRAFA

1. ESCALA

El conocimiento de la escala es de mucha importancia para la representacin grfica tanto en los planos de carcter tcnico como en la elaboracin de cartas y mapas.

Es la relacin de ampliacin y reduccin que existe entre las dimensiones de un objeto y sus correspondientes medidas en la representacin grfica de dicho objeto

Escala Numrica 1:50.000

Escala Grfica

2. CURVA DE NIVEL

Lnea imaginaria en el terreno a lo largo de la cual todos los puntos tienen igual elevacin.

La distancia vertical que existe entre curva y curva de nivel se conoce como equidistancia y se elige en funcin de la escala del plano o mapa y de la naturaleza del terreno, segn las pendientes de ste. A partir de la elevacin cero cada quinta curva es dibujada con un trazo ms grueso y se conoce como curvas directoras, las curvas que se encuentran en medio de las directoras se les llama curvas secundarias o intermedias y se dibujan con una lnea ms delgada.


A tener en cuenta sobre las curvas de nivel

- Las curvas de nivel no se cruzan entre s.

- Deben ser lneas cerradas, aunque esto no suceda dentro de las lneas del dibujo.

- Cuando se acercan entre si indican un declive ms pronunciado y viceversa.

- La direccin de mxima pendiente del terreno queda en el ngulo recto con la curva de nivel

3. COTAS DE ALTURA

Efecta la representacin altimtrica mediante un punto, que se proyecta desde un plano de comparacin.

4. PENDIENTE

La pendiente es una forma de medir el grado de inclinacin del terreno. A mayor Inclinacin mayor valor de pendiente. La pendiente se mide calculando la tangente de la superficie. La tangente se calcula dividiendo el cambio vertical en altitud entre la distancia horizontal. Si visualizramos la superficie en seccin transversal, podramos ver un tringulo rectngulo:

Normalmente la pendiente se expresa en planimetra como un porcentaje de pendiente que equivale al valor de la tangente (pendiente) multiplicado por 100.

Porcentaje de Pendiente = Altura / Base * 100


Otra forma de expresar la pendiente es en grados. Para calcular los grados se utiliza el valor de arcotangente de la pendiente:

5. ALTIMETRA

Parte de la topografa que estudia y determina las diferencias de nivel y las formas (morfologa) del terreno. Su presentacin grfica constituye el relieve o configuracin del terreno.

6. PLANIMETRA

Parte de la topografa que se ocupa de la representacin de la superficie terrestre sobre un plano.

7. ORTOFOTOGRAFA

La ortofotografa se puede considerar como un plano fotogrfico obtenido mediante la rectificacin diferencial transformando una perspectiva cnica (fotograma areo) en una proyeccin ortogonal. Por tanto, estn corregidas las distorsiones de una fotografa area, ajustando las caractersticas de la cmara, las posiciones del avin y las caractersticas del terreno.

As, la ortofoto tendr las coordenadas espaciales y de rotacin correctas.


8. DIFERENCIA ENTRE UN MAPA TOPOGFICO Y UN MAPA TEMTICO

Mapas topogrficos: Son aquellos que contienen los detalles planimtricos y altimtricos de la superficie del terreno comprendido entre los lmites de un pas o continente.

Mapas temticos: son aquellos que muestran sobre un fondo topogrfico todo tipo de fenmenos cualitativos o cuantitativos que pueden localizarse en el espacio.

8.1 Divisin de Mapas Topogrficos

A. Escala pequea

Estn comprendidos entre la escala de 1:600000 y menores. Los ms comunes son los mapas a escala 1:1000000 1:2000000 1:5000000, a estos se les agrega las divisiones administrativas mayores y se convierten en mapas polticos, no llevan relieve

B. Escala mediana

Estos mapas estn comprendidos entre las escalas 1:100000 a 1:600000.

Entre estos se encuentra la serie de mapas de Amrica a escala 1:250000.

Son utilizados por organizaciones internacionales nacionales en la ejecucin de proyectos de inventario y desarrollo.

C. Escala grande

Estos mapas considerados de Serie Nacional, ya que su representacin topogrfica se muestra con todo detalle, por la densidad que le permite la escala.

Las escalas ms conocidas son: 1:100000 ; 1:50000; y 1:25000 pero entran dentro de estos mapas a escala 1:000 y 1:5000.

Los Mapas Urbanos suelen denominrsele planos de ciudad, pero tambin se les considera mapas topogrficos a escala grande.


8. 2 Divisin de los mapas temticos

La divisin de los Mapas Temticos depende del tema que se quiera representar, algunos de esos temas pueden ser: Isoyetas, Isotermas, Geolgicos, Isobaras, Riesgos, Polticos, Pictogrficos, Coroplticos, Uso actual del suelo, Geotectnico, etc.

Si expresan un slo tema se denominan Mapas Analticos o Monotemticos, si llevan ms de un tema se denominan Politemticos, tambin estn los Mapas Estadsticos que se denominan mapas complejos; por llevar ms de un tema.

Tambin estn los mapas temticos especiales que son los que contienen temas muy especiales como son los Mapas Gravimtricos, Mapas Hidrogeolgicos, etc.

Ejemplo de Mapa temtico realizado con LatinoGis

9. MODELOS DIGITALES DEL TERRENO

Se denomina modelo digital del terreno a una estructura numrica de datos que representa la distribucin espacial de una variable cuantitativa y continua, como puede ser la temperatura, la cota o la presin atmosfrica. El trmino Modelo Digital del Terreno (MDT) se utiliza para referirse a cualquier representacin digital de la superficie topogrfica.


Modelo del terreno con LatinoGis

Este modelo anterior digital se basa en la triangulacin de Delaunay la cual maximiza el mnimo ngulo de los tringulos, lo cual la hace la mejor variante de aproximacin a un terreno a partir de triangular puntos conocidos del mismo. La generacin del modelo por triangulacin lo que hace es simplificar el terreno mediante su aproximacin por redes de tringulos. Respeta los valores originales -que sern siempre puntos con cota-de los datos que son usados como vrtices de la red.

Los modelos digitales del terreno, son simblicos pues establecen relaciones de correspondencia con el objeto real mediante algoritmos o formalismos matemticos que son tratados mediante programas informticos. Son muchas las posibilidades cartogrficas que ofrece el empleo de los MDT. Con un MDT es posible calcular las curvas de nivel de un mapa y emplear tintas hipsomtricas para mejorar la lectura del relieve u otras caractersticas asociadas a una superficie. Es posible determinar la superficie total real y proyectada de una extensin de terreno o el volumen de agua que se encierra en un embalse adems de generar representaciones tridimensionales que nos faciliten la percepcin del relieve.

Los MDT han de ser estructuras de datos, no son slo acumulaciones de cifras, sino que deben tener una estructura interna con la cual deben interpretarse dichos datos.


Representan distribuciones espaciales de variables, lo que acota su uso a fenmenos geogrficos. Son muy usados en ciencias como cartografa y SIG. La variable a representar ha de ser cuantitativa y continua.

9. 1 Elaboracin

La calidad puede mejorarse introduciendo datos auxiliares de diversos tipos como, por ejemplo:

curvas de nivel, que habitualmente se descomponen en puntos acotados, previa generalizacin o reduccin de la densidad de vrtices de la lnea.

puntos acotados singulares, que definen puntos con informacin relevante; por ejemplo, cumbres de picos o fondos de dolinas. En ocasiones ambos tipos de datos, cumbres y sumideros deben ser diferenciados claramente debido a su diferente tratamiento.

lneas estructurales, que definen elementos lineales con valores de altitud asociados a cada vrtice y utilizados para asegurar el ajuste de la superficie topogrfica; por ejemplo, la red fluvial o las lneas de cresta este tipo de lneas han sido utilizadas frecuentemente para la representacin del terreno en libros de viajes o mapas excursionistas.

lneas de inflexin o rotura breaklines, utilizadas para definir la posicin de elementos lineales sin valores de altitud explcitos que rompen la continuidad de la superficie; por ejemplo, bordes de acantilados. Estas lneas no aportan valores de altitud pero s intervienen en el comportamiento de los algoritmos de interpolacin bloqueando la bsqueda de datos. Una parte de las lneas de inflexin pueden ser extradas de mapas geomorfolgicos.

zonas de altitud constante, definidas por polgonos que encierran una superficie plana de altitud nica; por ejemplo, la superficie de un lago.

zonas de recorte, que define los lmites externos del MDT por fuera de los cuales cualquier dato existente se ignora.


Otro aspecto a tener en cuenta es la dimensin de la malla empleada para valorar la calidad. Modelos de malla pueden presentar problemas por ejemplo en zonas con fuerte pendiente porque impide detectar las variaciones bruscas en las formas del relieve. Pasos de malla ms finos, por el contrario, permiten reconocer detalles caractersticos del relieve.

El empleo de mallas grandes suele suavizar el relieve y, sobre todo, la pendiente, por tanto lo hemos de tener en cuenta.

Visualizacin del terreno en 3D conseguido con MDT


Visualizacin de la malla de la misma zona que la anterior conseguida con MDT


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