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Tareas de los Sistemas de Información Geográfica

Cualquier Sistema de Información Geográfica debe tener el propósito general de desarrollar las siguientes tareas:

Ingreso de información
Para poder utilizar cualquier dato geográfico, primero se debe convertir al formato digital apropiado, mediante un proceso denominado digitalización, la cual se puede llevar a cabo de forma automática mediante escaneo o de forma manual mediante mesa de digitalización o digitalización en pantalla. También hay que tener en cuenta que en la actualidad existen muchos proveedores de datos geográficos compatibles con cualquier SIG.

Manipulación de la información
La tecnología SIG ofrece gran cantidad de herramientas para la manipulación de datos espaciales, su conversión al formato requerido por el usuario o para la eliminación de datos innecesarios.

Manejo/Administración de la información
            Si poseemos un gran volumen de datos que alimentan el SIG elaborado es mejor utilizar un Sistema de Administración de Bases de Datos, es decir, un software que maneja y administra una colección integrada de datos. En los SIG el diseño de este tipo de sistemas más utilizado ha sido el relacional, el cual con gran simpleza almacena los datos como una colección de tablas enlazadas por campos comunes.

Análisis de consultas
            Desde preguntas simples hasta preguntas analíticas, la tecnología SIG despliega todas sus capacidades a la hora de llevar a cabo dichas cuestiones. En la actualidad los SIG cuentan con poderosas herramientas analíticas de entre las que destacan:

            ·el análisis de proximidad, con preguntas como ¿qué vías de comunicación se encuentras a menos de 3 Km. de la población de Alcalá de los Gazules? o ¿qué casas rurales podemos identificar dentro del término municipal de Jimena de la Frontera?

            ·el análisis overlay, en el cual se integran diferentes capas de datos mediante una unión espacial donde se puede integrar información del tipo suelos, pendientes, vías de comunicación, senderos…

Visualización
            Se trata del resultado final que se le quiera dar a cualquier consulta o análisis de la información existente en el SIG. Los despliegues de los mapas de salida pueden integrarse con reportes, vistas tridimensionales, imágenes fotográficas o cualquier tipo de información imaginable que se encuentre integrada en el SIG.

           
Tecnologías afines a los Sistemas de Información Geográfica

            A continuación se hará mención a las diferentes tecnologías afines a los Sistemas de Información Geográfica, las cuales forman parte en mayor o menor medida del cuerpo de ideas que complementan los SIG, potenciando sus propias capacidades:

1)Sistemas de Posicionamiento Global (GPS)
El Global Positioning System (GPS) o Sistema de Posicionamiento Global (más conocido con las siglas GPS permite determinar en todo el mundo la posición de un objeto, una persona, un vehículo o una nave, con una precisión hasta de centímetros usando GPS diferencial, aunque lo habitual son unos pocos metros. El sistema fue desarrollado e instalado, y actualmente es operado, por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos.

El GPS funciona mediante una red de 24 satélites(21 operativos y 3 de respaldo) en órbita sobre el globo a 20.200 km con trayectorias sincronizadas para cubrir toda la superficie de la tierra. Cuando se desea determinar la posición, el aparato que se utiliza para ello localiza automáticamente como mínimo cuatro satélites de la red, de los que recibe unas señales indicando la posición y el reloj de cada uno de ellos. En base a estas señales, el aparato sincroniza el reloj del GPS y calcula el retraso de las señales, es decir, la distancia al satélite. Por "triengulación" calcula la posición en que éste se encuentra. La triangulación en el caso del GPS, a diferencia del caso 2-D que consiste en averiguar el ángulo respecto de puntos conocidos, se basa en determinar la distancia de cada satélite respecto al punto de medición. Conocidas las distancias, se determina fácilmente la propia posición relativa respecto a los tres satélites. Conociendo además las coordenadas o posición de cada uno de ellos por la señal que emiten, se obtiene la posición absoluta o coordenadas reales del punto de medición. También se consigue una exactitud extrema en el reloj del GPS, similar a la de los relojes atómicos que desde tierra sincronizan a los satélites.

La antigua Unión Soviética tenía un sistema similar llamado GLONASS, ahora gestionado por la Federación Rusa y actualmente la Unión Europea intenta lanzar su propio sistema de posicionamiento por satélite, denominado "Galileo".

2)Percepción remota
La percepción remota es la unión de disciplinas que tiene como objeto la captura y procesamiento de señales obtenidas con instrumentos físicamente alejados del objeto a ser medido. Estos instrumentos pueden ser portátiles o bien, estar alejados a grandes distancias como aquellos montados sobre una plataforma aérea o un satélite.

Su origen viene de la continua necesidad del hombre de explorar lo que lo rodea. Podemos considerar el ojo humano como una forma única de sensor remoto debido a que a través él se captura la luz, lo que permite obtener una representación visual del paisaje que ha sido enfocada por el iris y el cristalino del ojo.

Como ya dijimos la percepción remota, es la utilización de sensores para la adquisición de informaciones sobre objetos o fenómenos sin que haya contacto directo entre el sensor y los objetos.

Esta tecnología utiliza un flujo de radiación electromagnética que al propagarse por el espacio puede intercalar con superficies u objetos, siendo reflejado, absorbido o emitido por dichas superficies u objetos. Siempre que se realiza un trabajo, algún tipo de energía debe ser transferida de un cuerpo para otro, o de un lugar para otro en el espacio. De todas las formas posibles de energía, existe una de especial importancia para la Percepción Remota: la energía radiante o energía electromagnética, la cual es la única que no necesita de un medio material para propagarse. El ejemplo de energía radiante más familiar y de mayor importancia es la energía solar, que se propaga por el espacio vacío desde el Sol hasta la Tierra.

Espectros Magnéticos más utilizados en Percepción Remota
Infrarrojo: de gran importancia para la Percepción Remota. Engloba la radiación con longitudes de onda de 0,75 um a 1,0 mm. La radiación infrarroja es fácilmente absorbida por la mayoría de las substancias (efecto de calentamiento).

Visible: es definida como la radiación capaz de producir la sensación de visión para el ojo humano normal. Presentan una pequeña variación de longitud de onda (380 a 750 nm). Importante para la Percepción Remota, ya que las imágenes obtenidas en esta faja, generalmente presentan una excelente correlación con la experiencia visual del intérprete.

Ultravioleta: extensa faja del espectro (10 nm a 400 nm). Las películas fotográficas son más sensibles a la radiación ultravioleta, que a la luz visible. Esta faja es utilizada para la detección de minerales por luminescencia y polución marina. Uno de los grandes obstáculos para la utilización de esta región del espectro, es la fuerte atenuación atmosférica.

ESQUEMA OPERATIVO DE UN SATÉLITE DE OBSERVACIÓN

Aquí los objetos terrestres son iluminados por la radiación solar, estos reflejan la radiación visible y no visible. La radiación reflejada es capturada por los sensores montados en los satélites americanos Landsat y NOAA, siendo parcialmente procesada a bordo de éste y retransmitida a estaciones receptoras terrestres para su posterior procesamiento y análisis, además proveen de datos espaciales para la investigación científica y el desarrollo.

Estos datos son analizados con avanzados Pc`s, para obtener información sobre las condiciones de los elementos en la superficie terrestre.

El manejo de datos espaciales con el uso de eficientes programas de cómputo llamados Sistemas de Información Geográfica (SIG), reúnen, traslapan y analizan estadísticamente datos espaciales de una misma área geográfica.

Con el desarrollo moderno de la ciencia de la computación electrónica digital se ha dado un auge importante a la percepción remota, pues la disponibilidad de estas herramientas permite la evaluación cuantitativa de un gran volumen de datos.

El desarrollo de la ciencia y la tecnología ha permitido incorporar nuevos métodos y dispositivos de captura de datos a distancia, lo que ha hecho que la percepción remota extienda su campo de acción a fenómenos muy diversos.

3)Diseño asistido por computador (CAD)
El diseño asistido por computador, conocido por las siglas inglesas CAD (Computer Aided Design), es el uso de una amplio rango de herramientas computacionales que asisten a ingenieros, arquitectos y a otros profesionales del diseño en sus respectivas actividades.

El diseño asistido por computador es, además, la herramienta principal para la creación de entidades geométricas enmarcadas dentro de procesos de administración del ciclo de vida de los productos (Product Lifecycle Management), y que involucra software y algunas veces hardware especiales.

Los usos de estas herramientas varían desde aplicaciones basadas en vectores y sistemas de dibujo en 2 dimensiones (2D) hasta modeladores en 3 dimensiones (3D) a través del uso de modeladores de sólidos y superficies paramétricas. Se trata básicamente de una base de datos de entidades geométricas (puntos, líneas, arcos, etc.) con la que se puede operar a través de una interfaz gráfica.

Permite diseñar en dos o tres dimensiones mediante geometría alámbrica, esto es, puntos, líneas, arcos, splines, superficies y sólidos, para obtener un modelo numérico de un objeto o conjunto de ellos.

La base de datos asocia a cada entidad una serie de propiedades como color, capa, estilo de línea, nombre, definición geométrica, etc., que permiten manejar la información de forma lógica. Además pueden asociarse a las entidades o conjuntos de éstas otro tipo de propiedades como el coste, material, etc., que permiten enlazar el CAD a los sistemas de gestión y produccíon. De los modelos pueden obtenerse planos con cotas y anotaciones para generar la documentación técnica específica de cada proyecto.

4)Castografía de sobremesa (Desktop Mapping)
La cartografía es una disciplina que integra ciencia, técnica y arte, que trata de la representación de la Tierra sobre un mapa o representación cartográfica. Al ser la Tierra esférica ha de valerse de un sistema de proyecciones para pasar de la esfera al plano. En el fondo, éste es el problema de la cuadratura del círculo. El problema es aún mayor, pues en realidad la forma de la Tierra no es exactamente esférica, su forma es más achatada en los polos que en la zona ecuatorial. A esta figura se le denomina geoide.

Pero además de representar los contornos de las cosas, las superficies y los ángulos, se ocupa también de representar la información que aparece sobre el mapa, según se considere qué es relevante y qué no. Esto, normalmente, depende de lo que se quiera representar en el mapa y de la escala

Estas representaciones actualmente se están realizando con SIG, en los que se puede georreferencia desde un árbol y su ubicación, hasta una ciudad entera como pueden ser sus edificios, calles, plazas, puentes, juridiscciones, etc.

5)Bases de datos
Una base o banco de datos es un conjunto de datos que pertenecen al mismo contexto almacenados sistemáticamente para su posterior uso. En este sentido, una biblioteca puede considerarse una base de datos compuesta en su mayoría por documentos y textos impresos en papel e indexados para su consulta.
En la actualidad, y gracias al desarrollo tecnológico de campos como la informática y la electrónica, la mayoría de las bases de datos tienen formato electrónico, que ofrece un amplio rango de soluciones al problema de almacenar datos.

En informática existen los sistemas gestroes de bases de datos(SGBD), que permiten almacenar y posteriormente acceder a los datos de forma rápida y estructurada.

Las aplicaciones más usuales son para la gestión de empresas e instituciones públicas. También son ampliamente utilizadas en entornos científicos con el objeto de almacenar la información experimental.

6)Estadísticas espaciales
Tomada en su sentido metodológico más amplio, este término designa todo análisis que utiliza la herramienta estadística y que tiene una dimensión espacial, ya sea que esta dimensión se refiera a la herramienta propiamente dicha, al objeto de análisis o a las variables utilizadas como descriptor de ese objeto. Diferentes combinaciones son efectivamente posibles:

• Sólo el objeto es espacial: se estudian entidades espaciales localizadas (regiones, ciudades, comunas, parcelas), pero esta localización no desempeña un papel "activo" en el análisis estadístico. Estas entidades son en general descritas por variables relativas a la demografía, la actividad, la sociedad, la utilización del suelo, etc., que no son específicamente espaciales. Estas entidades y esas variables cualitativas y variables cuantitativas pueden ser eficazmente analizadas por métodos estadísticos clásicos como la correlación, la regresión, el análisis de datos. El carácter espacial de las entidades interviene entonces solamente en la interpretación de los resultados, al final del análisis estadístico. El espacio juega un simple rol de "soporte".

• Objetos localizados y variables espaciales: en un marco similar al evocado en el párrafo anterior, se pueden agregar variables intrínsecamente espaciales. Se trata del ejemplo clásico de la distancia a un lugar, que se supone que desempeña un papel estructurante (polo, entrada de autopista, río, litoral, por ejemplo). Otras variables permiten igualmente caracterizar la organización espacial de un entorno: la forma y la densidad de un semillero de puntos (empresas, hábitats, explotaciones agrícolas) o el grado de heterogeneidad de la utilización del suelo, por ejemplo.

• Objetos localizados y herramientas estadísticas espaciales: para analizar objetos localizados existen herramientas estadísticas específicas. Una de las más clásicas es la medición de la autocorrelación espacial, que da cuenta, globalmente, de la tendencia de los lugares próximos a reunirse (autocorrelación positiva) o, por el contrario, a oponerse (autocorrelación negativa). Los variogramas, que vinculan la dispersión de una variable y la distancia a un centro dado, permiten poner en evidencia las discontinuidades en la distribución espacial del fenómeno estudiado. Otros métodos permiten tener en cuenta la autocorrelación en los análisis estadísticos clásicos y evitar que éste no introduzca sesgos en la estimación de los parámetros.

7)Información de tratamiento 3D
            Se trata de cualquier información espacial a la que se le añade una coordenada Z, es decir, la coordenada que aporta la altura, con lo que adquiere una elevación pudiendo ser tratada en 3 dimensiones.

Imagen en 3D del ámbito de actuación del GDR de los Alcornocales