Técnicas de Recolección de Información Geográfica
LA CREACIÓN DE DATOS
Las modernas tecnologías SIG trabajan con
información digital, para la cual existen varios métodos utilizados en la
creación de datos digitales. el método más utilizado es la digitalización,
donde a partir de un mapa impreso o con información tomada en campo se
transfiere a un medio digital con capacidades de georreferenciación.
La digitalización por esta vía se está convirtiendo
en la principal fuente de extracción de datos geográficos. esta forma
de digitalización implica la búsqueda de datos geográficos directamente en
las imágenes aéreas en lugar del método tradicional de la
localización de formas geográficas sobre un tablero de digitalización.
LA
REPRESENTACIÓN DE LOS DATOS
Los datos SIG representan los objetos del mundo
real (carreteras, el uso del suelo, altitudes). Los objetos del mundo real se
pueden dividir en dos abstracciones: objetos discretos (una casa) y continuos (cantidad
de lluvia caída, una elevación). Existen dos formas de almacenar los
datos en un sig:raster y vectorial.
Los SIG que se centran en el manejo de
datos en formato vectorial son más populares en el mercado. No obstante,
los SIG raster son muy utilizados en estudios que requieran la generación de
capas continuas, necesarias en fenómenos no discretos; también en estudios
medioambientales donde no se requiere una excesiva precisión espacial
(contaminación atmosférica, distribución de temperaturas, localización
de especies marinas, análisis geológicos, etc.).
RASTER
Un tipo de datos raster es, en esencia,
cualquier tipo de imagen digital representada en mallas. El modelo de
sig raster o de retícula se centra en las
propiedades del espacio más que en la precisión de la localización. Divide el
espacio en celdas regulares donde cada una de ellas
representa un único valor. Se trata de un modelo de datos muy adecuado para la
representación de variables continuas en el espacio.
Los datos raster se compone de filas y columnas de
celdas, cada celda almacena un valor único. Los datos raster pueden ser
imágenes (imágenes raster), con un valor de color en cada celda (o píxel).
otros valores registrados para cada celda puede ser un valor discreto, como el
uso del suelo, valores continuos, como temperaturas, o un valor
nulo si no se dispone de datos.
Los datos raster se almacenan en diferentes
formatos, desde un archivo estándar basado en la estructura de tiff, jpeg,
etc. a grandes objetos binarios (blob), los datos
almacenados directamente en sistema
de gestión de base de datos. el almacenamiento en bases de datos,
cuando se indexan, por lo general permiten una rápida recuperación de los datos
raster, pero a costa de requerir el almacenamiento de millones registros con un
importante tamaño de memoria. en un modelo raster cuanto mayores sean las
dimensiones de las celdas menor es la precisión o detalle (resolución)
de la representación del espacio geográfico.
VECTORIAL
Los elementos vectoriales pueden crearse respetando
una integridad territorial a través de la aplicación de unas normas topológicas tales como que "los
polígonos no deben superponerse". Los datos vectoriales se pueden utilizar
para representar variaciones continuas de fenómenos. Las líneas de contorno y
las redes
irregulares de triángulos (tin) se utilizan para representar la
altitud u otros valores en continua evolución. Los tin son registros de valores
en un punto localizado, que están conectados por líneas para formar una malla
irregular de triángulos. La cara de los triángulos representa, por ejemplo, la
superficie del terreno.
Para modelar digitalmente las entidades del mundo
real se utilizan tres elementos geométricos: el punto,
la línea y
el polígono.
- Puntos
Los puntos se
utilizan para las entidades geográficas que mejor pueden ser expresadas por un
único punto de referencia. En otras palabras: la simple ubicación. Por ejemplo,
las localizaciones de los pozos, picos de elevaciones o puntos de interés. Los
puntos transmiten la menor cantidad de información de estos tipos de archivo y
no son posibles las mediciones. También se pueden utilizar para representar
zonas a una escala pequeña. Por ejemplo, las ciudades en un mapa del mundo
estarán representadas por puntos en lugar de polígonos.
- Líneas
o polilíneas
Las líneas unidimensionales o polilíneas
son usadas para rasgos lineales como ríos, caminos, ferrocarriles, rastros,
líneas topográficas o curvas de nivel. de igual forma que en las entidades
puntuales, en pequeñas escalas pueden ser utilizados para representar
polígonos. en los elementos lineales puede medirse la distancia.
- Polígonos
Los polígonos bidimensionales se utilizan
para representar elementos geográficos que cubren un área particular de la superficie
de la tierra. Estas entidades pueden representar lagos, límites de parques
naturales, edificios, provincias, o los usos del suelo, por ejemplo. Los
polígonos transmiten la mayor cantidad de información en archivos con datos
vectoriales y en ellos se pueden medir el perímetro y el área.
Datos no espaciales
Los datos no espaciales
también pueden ser almacenados junto con los datos espaciales, aquellos
representados por las coordenadas de la geometría de un vector o por la
posición de una celda raster. en los datos vectoriales, los datos adicionales
contiene atributos de la entidad geográfica. por ejemplo, un polígono de un
inventario forestal también puede tener un valor que funcione como
identificador e información sobre especies de árboles. en los datos raster el
valor de la celda puede almacenar la información de atributo, pero también
puede ser utilizado como un identificador referido a los registros de una tabla
La captura de los datos
La captura de datos y la introducción de
información en el sistema consume la mayor parte del tiempo de los
profesionales de los sig. hay una amplia variedad de métodos utilizados para
introducir datos en un sig almacenados en un formato digital.
Los datos impresos en papel o mapas en
película pet pueden ser digitalizados o escaneados para
producir datos digitales.
Con la digitalización de cartografía en soporte
analógico se producen datos vectoriales a través de trazas de puntos, líneas, y
límites de polígonos. este trabajo puede ser desarrollado por una persona de
forma manual o a través de programas de vectorización que automatizan la labor
sobre un mapa escaneado. no obstante, en este último caso siempre será
necesario su revisión y edición manual, dependiendo del nivel de calidad que se
desea obtener.
Los datos obtenidos de mediciones topográficas pueden ser
introducidos directamente en un sig a través de instrumentos de captura de
datos digitales mediante una técnica llamada geometría analítica .
además, las coordenadas de posición tomadas a través un sistema de
posicionamiento global (gps) también pueden ser introducidas
directamente en un sig.
Los sensores remotos también juegan un papel importante
en la recolección de datos. son sensores, como cámaras, escáneres o lidaracoplados
a plataformas móviles como aviones o satélites.
Actualmente, la mayoría de datos digitales
provienen de la interpretación de fotografías aéreas. para ello se utilizan
estaciones de trabajo que digitalizan directamente elementos geográficos a
través de pares estereoscópicos de
fotografías digitales. estos sistemas permiten capturar datos en dos y tres
dimensiones, con elevaciones medidas directamente de un par estereoscópico de
acuerdo a los principios de la fotogrametría.
La teleobservación por satélite proporciona
otra fuente importante de datos espaciales. en este caso los satélites utilizan
diferentes sensores para medir la reflectancia de
las partes del espectro electromagnético,
o las ondas de radio que
se envían a partir de un sensor activo como el radar.
la teledetección recopila
datos raster que pueden ser procesados usando diferentes bandas para determinar
las clases y objetos de interés, tales como las diferentes cubiertas de la
tierra.
Cuando se capturan los datos, el usuario debe
considerar si estos deben ser tomados con una exactitud relativa o con una
absoluta precisión. esta decisión es importante ya que no solo influye en la
interpretación de la información, sino también en el costo de su captura.
Además de la captura y la entrada en datos
espaciales, los datos de atributos también son introducidos en un sig. durante
los procesos de digitalización de la cartografía es frecuente que se den fallos
topológicos involuntarios (dangles, undershoots , overshoots, switchbacks, knots, loops,
etc.) en los datos vectoriales y que deberán ser corregidos. tras introducir
los datos en un sig, estos normalmente requerirán de una edición o procesado
posterior para eliminar los errores citados. se deberá de hacer una
"corrección topológica" antes de que puedan ser utilizados en algunos
análisis avanzados y, así por ejemplo, en una red de carreteras las líneas
deberán estar conectadas con nodos en las intersecciones.
En el caso de mapas escaneados, quizás sea
necesario eliminar la trama resultante generada por el proceso de
digitalización del mapa original. así, por ejemplo, una mancha de suciedad
podría unir dos líneas que no deberían estar conectadas
PROYECCIONES, SISTEMAS DE COORDENADAS Y
REPROYECCIÓN
Antes de analizar los datos en el sig la
cartografía debe estar toda ella en una misma proyección y sistemas de
coordenadas. para ello muchas veces es necesario reproyectar las capas de información
antes de integrarlas en el sistema de información geográfica.
La tierra puede estar representada cartográficamente
por varios modelos matemáticos,
cada uno de los cuales pueden proporcionar un conjunto diferente de coordenadas (por ejemplo, latitud,longitud, altitud) para cualquier punto dado de su
superficie. el modelo más simple es asumir que la tierra es una esfera perfecta. a medida que se han ido acumulando
más mediciones del planeta los modelos del geoide se han vuelto más sofisticados y más
precisos. de hecho, algunos de estos se aplican a diferentes regiones de la
tierra para proporcionar una mayor precisión (por ejemplo, el european
terrestrial reference system 1989 - etrs89 – funciona bien en europa pero no en américa del norte).
La proyección es un componente
fundamental a la hora de crear un mapa. una proyección matemática es la manera
de transferir información desde un modelo de la tierra, el cual representa una
superficie curva en tres dimensiones, a otro de dos dimensiones como es el
papel o la pantalla de un ordenador. para ello se utilizan diferentes proyecciones
cartográficas según el tipo de mapa que se desea crear, ya que
existen determinadas proyecciones que se adaptan mejor a unos usos concretos
que a otros. por ejemplo, una proyección que representa con exactitud la forma
de los continentes distorsiona, por el contrario, sus tamaños relativos.
Dado que gran parte de la información en un sig
proviene de cartografía ya existente, un sistema de información geográfica
utiliza la potencia de procesamiento de la computadora para transformar la información
digital, obtenida de fuentes con diferentes proyecciones y/o diferentes sistemas de
coordenadas, a una proyección y sistema de coordenadas común. en el
caso de las imágenes (ortofotos, imágenes de satélite,
etc.) este proceso se denomina rectificación.
ANÁLISIS ESPACIAL MEDIANTE SIG
Dada la amplia gama de técnicas de análisis
espacial que se han desarrollado durante el último medio siglo, cualquier
resumen o revisión sólo puede cubrir el tema a una profundidad limitada. este
es un campo que cambia rápidamente y los paquetes de software sig incluyen cada
vez más herramientas de análisis, ya sea en las versiones estándar o como
extensiones opcionales de este. en muchos casos tales herramientas son
proporcionadas por los proveedores del software original, mientras que en otros
casos las implementaciones de estas nuevas funcionalidades se han desarrollado
y son proporcionados por terceros. además, muchos productos ofrecen kits de
desarrollo de software (sdk), lenguajes de
programación, lenguajes de scripting, etc. para el desarrollo de
herramientas propias de análisis u otras funciones.
MODELO TOPOLÓGICO
Un SIG puede reconocer y analizar las relaciones
espaciales que existen en la información geográfica almacenada. estas
relaciones topológicas permiten realizar modelizaciones y análisis espaciales
complejos. así, por ejemplo, el sig puede discernir la parcela o parcelas catastrales que son atravesadas por
una línea de alta tensión, o bien saber qué agrupación de líneas forman una
determinada carretera.
En suma podemos decir que en el ámbito de los
sistemas de información geográfica se entiende como topología a
las relaciones espaciales entre los diferentes elementos gráficos (topología de
nodo/punto, topología de red/arco/línea, topología de polígono) y su posición
en el mapa (proximidad, inclusión, conectividad y vecindad). estas relaciones,
que para el ser humano pueden ser obvias a simple vista, el software las debe
establecer mediante un lenguaje y unas reglas de geometría matemática.
REDES
Un sig destinado al cálculo de rutas óptimas para
servicios de emergencias es capaz de determinar el camino
más corto entre dos puntos teniendo en cuenta tanto direcciones
y sentidos de circulación como direcciones prohibidas, etc. evitando áreas
impracticables. un sig para la gerencia de una red de abastecimiento de aguas
sería capaz de determinar, por ejemplo, a cuantos abonados afectaría el corte
del servicio en un determinado punto de la red.
un sistema de información geográfica puede simular
flujos a lo largo de una red lineal. valores como la pendiente, el límite de
velocidad,niveles
de servicio, etc. pueden ser incorporados al modelo con el fin de
obtener una mayor precisión. el uso de sig para el modelado de redes suele ser
comúnmente empleado en la planificación del transporte, hidrológica o la
gestión de infraestructura lineales.
SUPERPOSICIÓN DE MAPAS
La combinación de varios conjuntos de datos
espaciales (puntos, líneas o polígonos) puede crear otro nuevo conjunto de
datos vectoriales. visualmente sería similar al apilamiento de varios mapas de
una misma región. estas superposiciones son similares a las superposiciones
matemáticas del diagrama de venn .
una unión de
capas superpuestas combina las características geográficas y las tablas de
atributos de todas ellas en una nueva capa. en el caso de realizar una intersección de
capas esta definiría la zona en las que ambas se superponen, y el resultado
mantiene el conjunto de atributos para cada una de las regiones. en el caso de
una superposición de
diferencia simétrica se define un área resultante que incluye
la superficie total de ambas capas a excepción de la zona de intersección.
CARTOGRAFÍA AUTOMATIZADA
Tanto la cartografía digital como los sistemas de
información geográfica codifican relaciones espaciales en representaciones
formales estructuradas. los sig son usados en la creación de cartografía digital como herramientas
que permiten realizar un proceso automatizado o semiautomatizado de elaboración
de mapas denominado cartografía automatizada.
En la práctica esto sería un subconjunto de los sig
que equivaldría a la fase de composición final del mapa, dado que en la mayoría
de los casos no todos los software de sistemas de información geográfica poseen
esta funcionalidad.
El producto cartográfico final resultante puede
estar tanto en formato
digital como impreso.
el uso conjunto que en determinados sig se da de potentes técnicas de análisis
espacial junto con una representación cartográfica profesional de los datos,
hace que se puedan crear mapas de alta calidad en un corto período. la
principal dificultad en cartografía automatizada es el utilizar un único
conjunto de datos para producir varios productos según diferentes tipos
de escalas, una técnica conocida como generalización
GEOESTADÍSTICA
La geoestadística analiza
patrones espaciales con el fin de conseguir predicciones a partir de datos
espaciales concretos. es una forma de ver las propiedades estadísticas de los
datos espaciales. a diferencia de las aplicaciones estadísticas comunes, en la
geoestadística se emplea el uso de la teoría de grafos y
de matrices algebraicas
para reducir el número de parámetros en los datos. tras ello, el análisis de
los datos asociados a entidad geográfica se llevaría a cabo en segundo lugar.
Cuando se miden los fenómenos, los métodos de
observación dictan la exactitud de cualquier análisis posterior. debido a la
naturaleza de los datos (por ejemplo, los patrones de tráfico en un entorno
urbano, las pautas meteorológicas en el océano, etc.), grado de precisión
constante o dinámico se pierde siempre en la medición. esta pérdida de
precisión se determina a partir de la escala y la distribución de los datos
recogidos. los sig disponen de herramientas que ayudan a realizar estos análisis,
destacando la generación de modelos de interpolación espacial.
GEOCODIFICACIÓN
Geocodificación es el proceso de asignar
coordenadas geográficas (latitud-longitud) a puntos del mapa (direcciones,
puntos de interés, etc.). uno de los usos más comunes es lageorreferenciación de
direcciones postales. para ello se requiere una cartografía base sobre la que
referenciar los códigos geográficos. esta capa base puede ser, por ejemplo, un
tramero de ejes de calles con nombres de calles y números de policía. las
direcciones concretas que se desean georreferenciar en el mapa, que suelen proceder
de tablas tabuladas, se posicionan mediante interpolación o estimación. el SIG a continuación localiza
en la capa de ejes de calles el punto en el lugar más aproximado a la realidad
según los algoritmos de geocodificación que utiliza.
La geocodificación puede realizarse también con
datos reales más precisos (por ejemplo, cartografía catastral). en este caso el
resultado de la codificación geográfica se ajustará en mayor medida a la
realizada, prevaleciendo sobre el método de interpolación.
