Uso de las Infraestructuras de Datos Espaciales en Astronomía

Uso de las Infraestructuras de Datos Espaciales en Astronomía

Agrupación Astronómica de MadridMadrid, 15 de febrero de 2011

José Gómez Castaño

ObjetivoQué es una IDELa IDE de España IDEEServicios de una IDEComponentes de una IDEUso en AstronomíaEjemplos prácticos

Indice

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Objetivo

Aplicar los Sistemas de Información Geográfica a la Astronomía

•Publicando las efemérides en formato vectorial, con la información geográfica almacenada en bases de datos espaciales

•Georreferenciando los resultados para poder publicarlos como geoRSS

•Utilizando las posibilidades del API de programación de los clientes de visualización, OpenLayers, Google Maps o gvSIG

•Publicando las efemérides en forma de capa cartográfica a través de WMS

•Creando clientes de los servicios de mapas que hagan uso de estas capas y de los datos georreferenciados

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Qué es una IDE

Conjunto de tecnologías que incluyen datos y atributos geográficos, junto a servicios que permiten la visualización de esta cartografía y su integración con otros sistemas

Evolución de los GIS tradicionales

Permiten integrar diferentes fuentes geográficas mantenidas por diferentes organismos junto a datos georreferenciados

El objetivo es compartir de forma eficaz la Información Geográfica para evitar duplicidades y garantizar el uso de un conjunto de datos geográficos básicos

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Qué es una IDE

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La IDE de España – www.idee.es

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Servicios de una IDE

WMS (Web Map Service)

•Es un estándar que permite visualizar Información Geográfica.

•Proporciona una imagen del mundo real para un área solicitada.

•La fuente de esta imagen puede ser un fichero de datos de un SIG, de una Base de Datos espacial, un mapa digital, una ortofoto, una imagen de satélite

•Está organizada en una o más capas, que pueden mostrarse u ocultarse una a una

•Es posible la consulta de información relativos a elementos individuales del mapa

•Permite superponer visualmente datos vectoriales, raster, en diferente formato, con distinto Sistema de Referencia y Coordenadas y en distintos servidores, siempre devolviendo al usuario final una imagen rasterizada en un formato ampliamente usado como PNG, JPG o SVG.

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WFS (Web Feature Service)

•Permite acceder y consultar todos los atributos de un elemento espacial, representado en modo vectorial, con una geometría descrita por un conjunto de coordenadas.

•Los datos proporcionados están en formato GML (otro estándar OGC). Un WFS permite no sólo visualizar la información tal y como permite un WMS, sino también consultarla y descargarla libremente.

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Ejemplo de IDE usando OpenStreetMaps

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Ejemplo usando Google Maps

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Componentes para una IDE

Base de Datos Espacial

Almacena los elementos que se representarán y sus atributos

Utiliza un lenguaje específico SFSQL

PostgreSQL PostGIS, Oracle Spatial o MySQL

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Software para Publicación. Servidor de mapas

Permite ofrecer los servicios WMS y WFS para visualizar la cartografía

GeoServer, MapServer, ArcGISServer

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Clientes de la IDE – Clientes pesados

Permite el tratamiento de los datos geográficos

gvSIG, ArcGIS,

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Clientes de la IDE – Clientes ligeros

Permite la visualización de los datos geográficos y su cruce con otras fuentes de datos

OpenLayers, ExtJS

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Elementos espaciales

Representan vectorialmente los elementos del terreno

LíneasPuntos

Polígonos Redes Ortoimágenes

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Proceso de construcción de la información geográfica

Levantamiento TopográficoAlmacenamiento de datos georreferenciados en BDGeoprocesamientoPublicación de los elementos

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Proceso de construcción de la información geográfica

Imagen LIDAR de los alineamientos de StonehengeEstas imágenes se forman mediante la reconstrucción del terreno utilizando un laser y el rebote que produce sobre la superficie

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Capas útiles

Modelo digital del terreno, elevacionesOrtofotografía PNOAImágenes de satéliteInformación Geodésica de referenciaMapa Topográfico Nacional

● Vías de Transporte● Municipios, Provincias, CCAA

Específicas (arqueología, meteorología...)Cualquiera que cumpla estándares OGC

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Aplicaciones en Astronomía

Planificación de observaciones

Cálculo de efemérides

Reducción y análisis de observaciones

Arqueoastronomía, Análisis histórico

Nueva Cartografía Planetaria

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Planificación de Observaciones

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Selección de lugares óptimos de observación, a partir de capas cartográficas del MTN25 y Google Maps, planificación de rutas, tiempos de llegada

Planificación y análisis de Observaciones – Imágenes de satélite

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Las imágenes de satélites tomadas en diferentes longitudes de onda, presentan el estado de la atmósfera durante las observaciones

Las imágenes se pueden georreferenciar para seleccionar una zona

Planificación y análisis de Observaciones – Imágenes de satélite

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Aplicaciones en Astronomía - Ejemplos

Análisis de mediciones de Cielo Oscuro

Arqueoastronomía

Cartografía Planetaria

Ocultaciones

Eclipses

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Cielo Oscuro

Representación geográfica de las medidas

● Generación de cartografía● Publicación capa cartográfica en IDE

Clasificación de las medidas en función de

● Distancia a núcleos urbanos● Pertenencia a Municipios● Influencia de la Luna

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Cielo Oscuro – Publicación de datos

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Cielo Oscuro – Análisis espacial de datos www.astroide.es/cielooscuro

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Cielo Oscuro – Generación de Cartografía

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Cielo Oscuro – Generación de Cartografía

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Utilizando diferentes capas cartográficas se compone el mapa definitivo añadiendo escala y leyenda

Cielo Oscuro – Análisis SFSQL mediciones por municipio

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A partir de mediciones Georreferenciadas, se hacen consultas a la base de datos, que producen resultados espaciales directamente representables

Permite multiples funciones de cálculo de distancias, relaciones espaciales, etc

Cielo Oscuro – Análisis vectorial, determinación del horizonte

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A partir de una localización, se calcula el horizonte a partir del modelo digital del terreno (modelo de elevaciones)

Cielo Oscuro – Análisis zonas de influencia

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ía Integración capas generadas con capas espaciales de otras IDEsMunicipios de Toledo sobre Imágenes de satélite

Cielo Oscuro – Análisis sobre imágenes de satélite SPOT

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Cielo Oscuro – Análisis sobre Ortoimágnes PNOA

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Cielo Oscuro – Análisis series Globe at Nigth 2006 a 2010

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La IDE Arqueológica

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La IDE Arqueológica como herramienta

Problemática

•La cartografía de los yacimientos está dispersa•Diferentes formatos de almacenamiento de los datos •Dificultad de acceso

Solución

•Integración de diversas fuentes de mapas de yacimientos arqueológicos en formato digital •Ponerlos a disposición de los investigadores a través de Internet a través de Servicios OGC

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La IDE como herramienta en Arqueoastronomía

La Astronomía es una herramienta eficaz a la hora de datar hechos históricos y la época de construcción de asentamientos

Problemática

•La cartografía de los yacimientos está dispersa•Dificultad de acceso•Dificultad de cruzar datos astronómicos con información de los yacimientos

Solución

•Consumir los servicios WMS y WFS mediante un cliente ligero añadir los datos astronómicos en función de la posición geográfica•Utilizar clientes pesados con geoprocesos que añadan la información astronómica•El formato de datos a utilizar será geoRSS

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La IDE Arqueológica

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Datos Astronómicos a representar

Orto Helíaco de las estrellas brillantes y los planetas, para la determinación de coincidencias con las alineaciones presentes en la cartografía

Datos de las circunstancias locales en eclipses de sol y luna, para la datación de fenómenos históricos

Azimut sobre el horizonte de orto, ocaso y paso por el meridiano del Sol durante los Solsticios y Equinoccios

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Orto Helíaco de un astro

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Geometría del Orto Helíaco de un astro

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Efecto de la precesión

Variación en la declinación de varias estrellas del 3000 a.c. al 2000 d.c.

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Geometría del Orto Helíaco de un astro

Efecto de la refracciónUso

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Orto Helíaco de un astro

Salida de las Pleiades del 3000 a.c. hasta el 2000 d.c. para una latitud de 30ºN

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Alineamientos

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Alineamientos

Alineamientos en Carnac 4410 AC - 3360 AC

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Alineamientos

Alineamientos en Bighorn Medicine Wheel

Wyoming, USA

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Alineamientos

Salida del sol en Stonehenge durante el Solsticio de Verano

2500 a.c.

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Eclipses

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Efemérides procedentes de Almanaques y propias

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Efemérides

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Aplicación resultante - ejemplo

Para representar las trayectorias en el caso de límites de eclipses de sol, puntos de azimut del orto y ocaso helíacos, paso por el meridiano del sol durante los Solsticios y Equinoccios:

•Generación de las líneas como elementos espaciales, en formato vectorial y almacenados en una base de datos espacial•Generación de puntos de azimut vectoriales

Para el estudio de ortos helíacos se procede para cada estrella:

•Aplicar corrección por movimiento propio de la estrella•Aplicar corrección por Precesión•Determinar la fecha del orto helíaco•Aplicar corrección por refracción•Calcular el azimut del orto

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IDE Arqueológica – Casa Montero, minas de Silex del Neolítico

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Aplicación del algoritmo de orto a un yacimiento

Orto Sirio

Meridiano

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Usar estándares cartográficos para intercambio

Almacenar datos en formato espacial

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Uso de servidores WMS de cartografía planetaria y satélites (Imágenes Raster)


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Uso de servidores WMS de cartografía planetaria y satélites (Modelo Elevaciones)


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Uso de datos espaciales


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Superposición de capas raster y digitales para identificación de elementos

Cartografía Planetaria - pilot.wr.usgs.gov

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Cliente ligero para visualización planetaria

Eclipses

Representación geográfica de las efemérides

Cálculo de las circunstancias locales

Tratamiento de las zonas de visibilidad como elementos espaciales

Aplicación a la datación histórica

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Eclipses – www.astroide.es

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Proyección de la trayectoria de la sombra sobre cartografía para delimitarZonas de visibilidad

Eclipses – www.astroide.es

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Cálculo de las circunstancias locales a partir de la posición elegida y los elementos Besselianos,

Calculado para cada observador

Ocultaciones

Representación geográfica de las efemérides

Ayuda a la planificación de expediciones

Tratamiento de zonas de visibilidad como objetos espaciales

Mejora en la reducción de observaciones

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Ocultaciones por asteroides – www.astroide.es

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Representación de la trayectoria de la sombra y los límites norte y sur de visibilidad, así como la incertidumbre.

Ocultaciones Rasantes – www.astroide.es

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Representación de la trayectoria de una ocultación rasante por la luna

Ocultaciones por asteroides

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Para las ocultaciones rasantes por la luna, se debe realizar una corrección de la trayectoria debida a la altitud del lugar, lo que produce un desplazamiento de la línea

Ocultaciones por asteroides

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Comparación de altitudes entre Google Earth y GTOPO30

Meteoróides - Análisis en doble estación

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Direcciones de interés

[email protected]

www.meridi.eswww.astroide.es

Cielo oscuro ● www.astroide.es/cielooscuro● www.meridi.es/astro/cielooscuro

IDE de España www.idee.es

Horizons JPL http://ssd.jpl.nasa.gov/?horizons Bureau des Longitudes www.bdl.frUSNO www.usno.navy.mil

Cartografía Planetaria: www.mapaplanet.org

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http://www.meridi.es/

http://www.astroide.es/

http://www.astroide.es/cielooscuro

http://www.meridi.es/astro/cielooscuro

http://www.idee.es/

http://ssd.jpl.nasa.gov/?horizons

http://www.bdl.fr/

http://www.usno.navy.mil/

http://www.mapaplanet.org/

Uso de las Infraestructuras de Datos Espaciales en Astronomía

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