Sistemas de información geográfica Unidad 1

Transcripción

Sistemas de información geográfica
Unidad 1. Sistemas de Información Geográfica
Carrera:
Ingeniería en Tecnología Ambiental
5° Cuatrimestre
Programa de la asignatura:
Sistemas de información Geográfica
Clave:
180920517
170920517
Universidad Abierta y a Distancia de México
Ciencias de la Salud, Biológicas y Ambientales | Tecnología Ambiental
1
II. Desarrollo de contenidos por unidad
Unidad 1. Sistemas de Información Geográfica ............................................................ 4
Presentación de la unidad .............................................................................................. 4
Propósitos de la unidad .................................................................................................. 5
Competencia específica ................................................................................................. 5
1.1. Conceptos y fundamentos de los Sistemas de Información Geográfica................... 5
Actividad 1. Dudas y consultas en el SIG ....................................................................... 6
1.1.1. Historia de los SIG ............................................................................................ 7
1.1.2. Evolución de los SIG ....................................................................................... 11
1.1.3. Componentes de los SIG ................................................................................ 13
Actividad 2. Términos geográficos, cartográficos y de los SIG .................................... 14
1.2. Sistemas de bases de datos.................................................................................. 15
1.2.1. Modelos y estructura de datos ........................................................................ 18
1.2.2. Modelo de datos raster y vector ...................................................................... 21
1.2.3. Representación de los datos con modelos raster y vector .............................. 27
1.2.4. Modelos de elevación digital (MED) ................................................................ 28
1.2.5. Base de datos geográficos .............................................................................. 31
Actividad 3. Base de datos biológica ............................................................................ 35
1.2.6. Tecnología GPS.............................................................................................. 36
1.3. Proyecciones cartesianas ...................................................................................... 38
1.3.1. Sistema de proyección cartográfica ................................................................ 39
1.3.2. Sistemas de referencia geográfica .................................................................. 45
1.3.3. Sistemas de coordenadas ............................................................................... 46
1.4. Elementos cartográficos ........................................................................................ 48
1.4.1. Introducción a la cartografía ............................................................................ 49
1.4.2. Tipos de mapas .............................................................................................. 50
2
1.4.3. Mapas topográficos ......................................................................................... 50
1.4.4. Mapas temáticos: geológico, edafológico, clima, vegetación y uso del suelo .. 53
1.4.5. Elementos del mapa ....................................................................................... 57
Actividad 4. Tipos de mapas ........................................................................................ 60
1.4.5. Sobreposición cartográfica .............................................................................. 60
1.5. Los Software para SIG .......................................................................................... 61
1.5.1. Principales software para SIG ......................................................................... 63
1.5.2. Aplicaciones de los SIG .................................................................................. 65
1.5.3. Software libre .................................................................................................. 67
Autoevaluación............................................................................................................. 71
Evidencia de aprendizaje. Visualización conjunta de la información cartográfica ......... 71
Autorreflexión ............................................................................................................... 72
Para saber más ............................................................................................................ 73
Cierre de la unidad ....................................................................................................... 74
Fuentes de consulta ..................................................................................................... 74
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Presentación de la unidad
Los Sistemas de Información Geográfica (SIG) son producto de una tecnología
nueva que forma parte del ámbito más extenso de los Sistemas de Información, en
donde resulta esencial la disponibilidad rápida de información para resolver
problemas y contestar preguntas en forma inmediata.
Los SIG permiten gestionar y analizar la información espacial, por lo que se han
formado en una alta tecnología principalmente para los expertos en ciencias
ambientales que tienen como objeto de estudio al territorio.
Son herramientas sofisticadas multipropósito que permiten gestionar y
analizar la información espacial de manera rápida para distintos campos de
estudio (Peña Llopis, 2006); por ejemplo: planificación urbana, gestión
catastral, medio ambiente, ordenamiento del territorio, riesgos geológicos,
atmosféricos y antrópicos, planificación del transporte, mantenimiento y
gestión de redes públicas, análisis de mercados entre otros.
En esta unidad podrás conocer qué son los Sistemas de información geográfica, así
como su historia, evolución y componentes. Podrás revisar que es una base de datos
y sus principales modelos de representación (raster y vector).
Otra de las temáticas importantes que podrás observar son las proyecciones
cartesianas y sus sistemas de proyección cartográfica, de referencia geográfica y de
coordenadas.
También consultarás los principales elementos cartográficos en un mapa, los tipos de
mapas temáticos y topográficos y conocer que es la sobreposición cartográfica.
Y por último revisarás cuáles son los principales software para SIG, sus aplicaciones
de los SIG y observarás que software utilizarás a lo largo de la asignatura.
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Propósitos de la unidad
Al finalizar la primera unidad serás capaz de:
 Identificar los conceptos y fundamentos de los
SIG y discriminar sus componentes y usos.
 Clasificar los tipos de datos geográficos.
 Reconocer las herramientas para la captura
de datos.
 Diferenciar los sistemas de proyección
cartográfica, coordenadas y sistemas de
referencia.
 Identificar los elementos cartográficos.
Competencia específica
Identificar los fundamentos de los sistemas de
información geográfica para la interpretación y
representación de los datos, mediante la
comprensión de los elementos cartográficos.
1.1. Conceptos y fundamentos de los Sistemas de Información
Geográfica
El término de sistemas de información geográfica (SIG) está ampliamente distribuido
entre los expertos que trabajan en las ciencias ambientales o en la resolución de
problemas socioeconómicos. Sin embargo, no es sencillo definir lo que es un SIG.
Hay tantas definiciones como autores que escriben sobre el mundo de los SIG:
En los años 90, los SIG se consideraban únicamente como un sistema de
información diseñado para trabajar datos georreferenciados mediante coordenadas
geográficas. A partir del 2000, se consideraban como un conjunto de programas
diseñados para representar y gestionar un gran número de datos sobre aspectos
específicos del mundo real. Por lo cual, se entiende que un SIG es la unión de la
5
información geográfica y las herramientas informáticas como son el hardware,
software para su análisis con objetivos concretos (Peña Llopis, 2008).
Estos programas tienen la capacidad de manejar información referida
geográficamente, de manera que puede conocerse cualquier atributo (información
específica de un punto, por ejemplo, coordenadas, nombre del lugar, temperatura,
humedad) de un determinado lugar de la superficie terrestre. Estos atributos al estar
referidos geográficamente pueden ser valorizados fácilmente en forma ponderada.
Lo que pone en desventaja a los mapas tradicionales que reflejan algunos atributos o
características para una porción de terreno, estos atributos se ven únicamente en
dos dimensiones en la hoja de papel y se vuelven obsoletos desde el momento que
se imprimen, mientras que al tener la información digital se actualiza periódicamente
y se obtienen mapas actualizados, por ejemplo, para ver como evoluciona un
fenómeno atmosférico (Harvey, 2008).
En un SIG se almacena información cartográfica y por eso es posible observar la
localización exacta de cada elemento en el espacio con respecto a otros elementos.
También almacena información alfanumérica (secuencia de caracteres con letras y
números, por ejemplo 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D…, sin considerar a la letra
Ñ), representa las características o atributos de cada elemento geográfico. El hecho
de trabajar con información espacial, es lo que diferencia a los SIG de otros sistemas
de información.
Actividad 1. Dudas y consultas en el SIG
Esta actividad te permitirá aclarar las dudas sobre los conceptos básicos del manejo
y aplicaciones de los SIG y de cartografía básica para estudios ambientales. Es
importante que tengas el conocimiento de que este espacio estará disponible
durante toda la asignatura, para que desarrolles tus cuestionamientos. Por lo tanto
deberás realizar lo siguiente:



Describe de manera clara las dudas o comentarios que tengas
acerca de las temáticas de esta asignatura.
Consulta constantemente los comentarios elaborados por tus
compañeros(as), ya que éstos te podrán ayudar a resolver tus dudas.
Comente y fortalece las aportaciones de tus compañeros(as) con tu
opinión para resolver sus dudas.
*Recuerda que tu Facilitador(a) estará pendiente de retroalimentarte y será el
mediador de este espacio.
6
1.1.1. Historia de los SIG
La historia de los Sistemas de Información Geográfica (SIG) se remonta al siglo XIX con
la aparición de los primeros intentos de automatizar las máquinas, precursores remotos
de las computadoras y sistemas complejos.
Los grandes eventos que dieron pauta a la formación de los SIG y se dividen en tres
grandes eras: Innovación, Comercialización y Explotación, para ello observa la siguiente
tabla. En cada era se identificaron cinco tipos de eventos que marcaron la historia de los
SIG: Tecnológicos, académicos, aplicación, generales y comerciales.
AÑO
TIPO
ERA DE LA INNOVACIÓN
EVENTO
CARACTERÍSTICAS
1804
Tecnológico
1822
Tecnológico
máquina textil
automatizada
máquina diferencial
1890
Tecnológico
Programa
1936
Tecnológico
Calculador
Electromagnético Z1
Tecnológico
EDVAC
1951
Tecnológico
UNIVAC 1 (Universal
Automatic Computer)
1957
Aplicación
1963
Tecnológico
Elaboración de la
primera cartografía
automatizada
Desarrollo del CGIS
(Canadian
Joseph Marie Jacquard, automatizó la tejedora
textil.
Charles Babbage, creó la máquina diferencial que
permitió realizar operaciones aritméticas
automáticas en secuencias diferentes, con
elementos básicos de un procesador moderno.
Herman Hollerith, diseñó un programa para
organizar, resumir y representar una base de datos
de la población por ciudad, dirección y sexo. Este
método fue utilizado para la realización del censo
de 1890 de Estados Unidos.
Konrad Zause, construyó el calculador
electromagnético denominado Z1 usando el
principio de la computadora moderna: la
representación binaria.
Primer computadora lógica que calculaba y
trabajaba con bases de datos de millones de datos
que organizaban y transformaban generando nueva
información.
La compañía Ramington Rand, desarrolló la primera
computadora comercial que realizaba el
procesamiento de datos alfanuméricos y el uso de
programas.
Producido por biólogos británicos y meteorólogos
suizos.
Desarrollo del Sistema de Información Geográfica
de Canadá, desarrollado por Roger Tomlinson y
7
Geographic
Information System).
1963
General
URISA (Urban and
Regional Information
System)
1964
Académico
Laboratorio
establecido en
Harvard
1967
Tecnológico
Desarrollo de DIME
(Dual Independent
Map Encoding)
1967
Académico y
general
Formación de ECU
(Experimental
Cartography Unit)
1969
Comercial
1969
Comercial
Formación de la
Incorporación ESRI
(Environmental
Systems Research
Institute)
Formación de la
corporación
intergraph
1969
Académico
Diseño con
naturaleza pública
1969
Académico
Primer libro de texto
técnico de SIG
1972
Tecnológico
Lanzamiento de
Landsat 1
1973
General
1974
Académico
Primera producción
automatizada en
línea
Primera conferencia
de Cartografía digital
otros colegas para el inventario forestal de Canadá.
Este proyecto fue el primero que introdujo el término
GIS (Geographic Information System).
Se crea la asociación de sistema de información
urbana y regional fundada en Estados Unidos y se
convierte en punto de intercambio para los
innovadores SIG.
El laboratorio para Gráficas Computadorizadas y
Análisis Espacial se estableció bajo el nombre de
Howard Fisher y Universidad de Harvard. En 1966,
se creó el SYMAP, primer SIG en formato raster.
Estados Unidos desarrolló (DIME-GBF) Mapas de
codificación dual independiente a partir de una base
de datos geográficos de direcciones de la calle para
el censo de 1970.
En Reino Unido surge la primera organización en
las áreas de cartografía automatizada y SIG.
Jack Dangermond, estudiante del laboratorio de
Harvard y su esposa Laura formaron ESRI para
emprender proyectos en GIS.
Jim Meadlock y otras 4 personas trabajaron sobre
los sistemas guía para los cohetes Saturno y
formaron la la corporación M & S de computación,
posteriormente renombrada intergraph.
Ian McHarg's, saca el primer libro donde describe
varios de los conceptos del análisis de SIG e
incluye el concepto de superposición de mapas.
Nordbeck y Rystedt's en su libro detallan los
algoritmos y el software desarrollado para análisis
espacial.
Originalmente nombrado ERTS (Earth Resources
Technology Satellite), fue el primero de los grandes
satélites de sensores remotos
Agencia de cartografía nacional británica
En Held y Reston, Virginia, se llevó a cabo la
primera de una serie de conferencias científicas de
8
1976
Académico
GIMMS usado
alrededor del mundo
1977
Académico
Estructura de datos
topológicos
SIG.
Tom Waugh, académico escocés, escribió el
sistema de mapeo y análisis a partir del sistema
vector y se corrió en 300 sitios alrededor del mundo.
El laboratorio de Harvard organizó una de las más
grandes conferencias y desarrolló el ODYSSEY
GIS.
ERA DE LA COMERCIALIZACIÓN
1981
Comercial
1982.
Lanzamiento de
ArcInfo
Desarrollo de
GRASS
1984
Académico
1985
Tecnológico
1986
Académico
1987
Comercial
1987
Académico
Publicación de
lecturas básicas de
sistemas de
información
geográfica
Operación de GPS
Publicación de
Principios de
Sistemas de
Información
Geográfica para el
uso de recursos
Se forma la
corporación MapInfo
Lanzamiento de la
primera revista
internacional
científica:
International Journal
of Geographical
Information Systems
ArcInfo, fue el primer software comercial de SIG,
diseñado para minicomputadoras está basado
sobre un modelo vector y una base de datos
relacional. Fue el nuevo punto de partida para la
industria.
Ingenieros del Laboratorio de Investigación de
Ingeniería de la Construcción del Ejército de los
Estados Unidos (USA-CERL) desarrolló GRASS
como herramienta para supervisión y gestión del
medio ambiente de Estados Unidos.
Primera colección de artículos publicados en el libro
de Duane Marble, Hugh Calkins y Donna Peuquet,
fue la primera fuente de información accesible
acerca de los SIG.
El sistema de posicionamiento global proporcionó
una mejor fuente de datos para la navegación,
prospección y mapeo.
El libro de Peter Burrou es el primer libro
especializado sobre los principios de SIG.
Se desarrolló el primer software para escritorio.
Definió un nuevo producto estándar para SIG que
complementó a los sosftware anteriores.
Terry Coppock y otros publicaron la primera revista
sobre SIG. Los primeros participantes fueron:
Estados Unidos, Canadá Alemania, y Reino Unido.
9
(IJGI)
MundoSIG
(GISWorld)
1988
General
1988
Tecnología
1988
Académico
1991
Académico
Publicación de libro
(2 volúmenes)
1992
Técnico
DCW
1994
General
Consorcio OpenGis
1995
General
1996
Tecnológico
Primer mapeo
nacional completo de
Gran Bretaña
Productos de SIG
introducidos a partir
de internet
1996
Comercial
MapQuest
1999
General
GIS Day
TIGER (Topologically
Integrated
Geographic
Encoding and
Referencing)
Estados Unidos y
Reino Unido forman
centros de
investigación
MundoSIG, ahora MundoGeo (GeoWorld), es la
primera revista mundial dedicada a los SIG y fue
publicada en Estados Unidos.
Es la continuación de DIME. TIGER es un SIG de
bajo costo y ayudó a procesar datos en forma
rápida.
Iniciativas en forma separada la NCGIA (National
Center for Geographic Information and Analysis) de
Estados Unidos, y RRL (Regional Research
Laboratory) en Reino Unido la academia muestra su
interés por los SIG.
Publicación del compendio Geographical
Information Systems: principles and applications,
editado por David Maguire, Mike Goodchild y David
Rhin.
La elaboración de mapas digitales del mundo de 1.7
GB, fue patrocinada por la agencia de cartografía
de defensa de Estados Unidos (actualmente NGA)
es el primer sistema integrado de base de datos a
escala 1:1 millón ofreciendo una cobertura global.
Se forma el consorcio OpenGIS de vendedores de
SIG, agencias gubernamentales y usuarios
Se hace una base de datos completa y se elaboran
230,000 mapas cubriendo la ciudad a escalas
diferentes: 1:1,250, 1:2,500 y 1:10,000.
Varias compañías como: Autodesk, ESRI,
Intergraph y Mapinfo, lanzaron una nueva
generación de productos en Internet al mismo
tiempo.
Servicio de mapeo publicado en Internet,
produciendo más de 130 millones de mapas en
1999. Después fueron comprados por AOL en $1.1
billones de dólares.
Primer SIG que tiene 1.2 millones de participantes
de todo el mundo.
ERA DE LA EXPLOTACIÓN
1999
IKONOS
Una nueva generación de sensores satelitales de
alta resolución IKONOS. (Satellite imaging
corporation, 2012)
10
2000
GIS pasan a $7
millones
2000
GIS tiene 1 millón de
usuarios
2002
Lanzamiento en línea
del atlas Nacional de
Estados Unidos
Lanzamiento del
one-stop geoespacial
2003
2004
2006
2007
2007
2008
General
Formación de la
Agencia Nacional de
Inteligencia
Geoespacial (NGA)
Lanzamiento de
Google Earth
La incorporación
Pitney Bowes,
compra MapInfo
NavTech comprado
por Nokia
TeleAtlas comprado
por Tom
Industria analista Daratech lanza hardware y
software para SIG y servicios para la industria en $
6.9 millones, creciendo a más del 10% por año.
Los SIG tienen más de 1 millón de usuarios y 5
millones de usuarios que consultan información
geográfica.
Información geográfica nacional en línea de E.U
con facilidades para la elaboración de mapas.
Una iniciativa del gobierno Federal de E.U. para
facilitar el acceso a los datos geoespaciales y la
información.
La agencia NGA (National Geospatial-Intelligence
Agency) pone énfasis sobre la geo-inteligencia
usando los SIG.
Primer globo virtual – aplicación en la Web basada
en un SIG 3D más de 150 millones lo instalaron en
los primeros doce meses.
Fabricante de máquinas de correo compra la
corporación MapInfo por $ 408 millones de dólares.
La compañía de telefonía celular compró la
información de las calles por $8.1 billones de
dólares.
Los nuevos consumidores de SIG compraron las
bases de datos de las calles por 2.9 billones de
dólares.
Grandes eventos en la historia de los SIG. Basada en Longley, Goodchild, Maguire y David (2011)
Los GIS hoy en día son un componente central para dar estructura a la información
ambiental y podrían jugar el primer rol tecnológico para continuar cumpliendo este
objetivo.
1.1.2. Evolución de los SIG
En cuanto a los aspectos generales de la evolución de los SIG se menciona que son una
tecnología muy reciente y se considera el primer sistema de información geográfica que
se remonta a 1963 cuando se creó el primer SIG (CGIS) por Tomlinson y Cols (ver tabla
anterior). A partir de este año instituciones de varios países empezaron a ver a los SIG
como una herramienta para la gestión y el análisis de información geográfica o espacial.
11
En la evolución de los SIG se identifican cuatro periodos desde un punto de vista
comercial y de usuarios. El primer periodo va de la década de los sesenta hasta 1975. En
esta primera etapa las aplicaciones más usuales estaban referidas a la producción
cartográfica.
Durante estos primeros años de evolución, se busca computarizar ciertos desarrollos en
el campo de la información espacial. Por ejemplo, la técnica de la superposición manual
de mapas propuesta por Mc Harg considerada una de las bases principales del modelado
espacial en el campo de los SIG.
El segundo periodo abarca desde 1973 hasta principios de 1980. En esta etapa se
desarrolla la regularización, experimentación y práctica, impulsada por agencias
nacionales. Se lograron importantes avances en el diseño y configuración de los sistemas.
Aparecen las primeras estructuras de datos topológicas para representar los datos
espaciales, pero en este periodo la atención de los usuarios y gestores de los SIG aún no
se orientaba al desarrollo de aplicaciones de análisis porque continuaba la tendencia de la
cartografía automatizada enfatizando la descripción de los atributos y obteniendo mejores
resultados analógicos, es decir, mejores mapas impresos.
El tercer periodo va aproximadamente de 1982 hasta finales de los ochenta, se define
como una etapa de dominación comercial y surgen empresas importantes enfocadas a la
generación de SIG, por ejemplo, ESRI, Intergraph, Siemens o Erdas. Algunos
laboratorios de instituciones educativas desarrollan sus propios programas, como son:
ODYSSEY, del laboratorio de la Universidad de Harvard, MAP de la Universidad de Yale
e IDRISI de la Universidad de Clark (Longley, et al. 2011). En este periodo la
disponibilidad para adquirir un SIG con características diferentes y costos genera un
importante mercado, dado el interés que muestran los altos niveles en campo de la
gestión de la información espacial. A mediados de los años ochenta, la fusión de la
tecnología informática, con productos baratos y potentes impulsó notablemente los
paquetes de SIG. En este periodo se inician aplicaciones en SIG relacionados con la
modelación geográfica.
El cuarto y último periodo abarca de los años noventa a la fecha y está dominado por los
usuarios debido a la competencia comercial y estandarización de SIG abiertos a internet.
En este periodo, los SIG son vistos por los usuarios como una herramienta de análisis
para la toma de decisiones y se manifiesta en la creciente divulgación de las aplicaciones
de los SIG mediante las publicaciones científicas y comerciales internacionales. Por
último, se puede mencionar que a través de los SIG, se busca la integración de la
información geográfica a escala mundial, así como una comunicación virtual para acceder
a los datos espaciales a través de internet (Longley, et al. 2011).
12
1.1.3. Componentes de los SIG
De acuerdo a Buzai (2008), un SIG requiere de un Hardware o soporte físico y un
Software o soporte lógico para llevar a cabo las tareas que se deseen desarrollar.
Hardware. Este concepto está referido a los componentes que corresponden a los
elementos físicos de una computadora: CPU (Central Processing Unit, en español Unidad
Central de procesamiento), periféricos de entrada: teclado, monitor, mouse e impresora.
También se incluyen los CD’S, DVD’S y unidades de almacenamiento extraíble (USB) u
otros dispositivos externos. Estos componentes que son utilizados para cualquier otra
actividad, se combinan con componentes más específicos como son: tabletas
digitalizadoras, scanners y plotters. A continuación se explicarán cada uno de los
elementos físicos de una computadora.
CPU (unidad Central de Procesamiento): Es considerado el primer componente de la
computadora porque se encarga de realizar todos los procedimientos requeridos.
Periféricos de entrada. El teclado permite establecer una comunicación directa con la
CPU mediante la escritura de comandos reconocidos por el programa y es requerido para
el ingreso de los datos alfanuméricos. El mouse cumple una función parecida cuando las
aplicaciones se presentan en forma de ventanas porque se seleccionan los comandos a
partir del mismo. La tableta digitalizadora se utiliza para crear una imagen digital a partir
de mapas o fotografías que integran los datos de partida. La imagen debe tener un
formato digital compatible con el sistema del SIG. El scanner se utiliza para crear una
imagen digital en formato raster (representación gráfica en una malla de celdas o píxelesceldas) a partir de mapas y fotos. Estas imágenes se emplean directamente por los SIG
que éstos a su vez utilizan datos raster.
Periféricos de salida: Los mapas son los medios más utilizados para representar los
resultados del análisis realizado a través de un SIG, estos resultados los muestra por
medio del monitor, la impresora y el plotter permiten obtener impresiones en papel de
diferentes formatos y características de los resultados obtenidos acompañados de tablas
y diagramas, por lo que el SIG incorpora herramientas para crear estos documentos.
Software. El concepto se refiere a los programas del ordenador del SIG y se divide en las
siguientes partes funcionales para el tratamiento de los datos geográficos (Buzai, 2008):




Almacenamiento y organización de los datos espaciales gráficos.
Almacenamiento y organización de datos de los atributos.
Tratamiento de datos.
Presentación de resultados.
13
El almacenamiento y organización de los datos espaciales gráficos, se lleva a partir de la
digitalización cartográfica y puede darse a través de dos procedimientos: manual,
mediante el uso de una tableta digitalizadora y automático a través del uso del scanner o
imágenes satelitales.
El almacenamiento y organización de datos de los atributos, en este caso se tiene que
con la localización espacial definida por la digitalización gráfica, los atributos espaciales y
temporales cuantitativos o cualitativos se organizan en archivos para ser recuperados
eficientemente y asociarlos a la cartografía digital .
Tratamiento de datos, este subsistema, corresponde al uso de las herramientas que
presenta el SIG para manipular el contenido de los datos espaciales y de los atributos con
el fin de realizar diversos procedimientos de análisis espacial.
Presentación de resultados. Es el despliegue de los resultados obtenidos del análisis
espacial a través de los periféricos de salida (pantalla, impresora o plotter).
La integración de los programas vinculados con el SIG, equipo de cómputo, periféricos,
así como las bases de datos geográficos permiten almacenar, desplegar, manejar y
analizar la información espacial en un tiempo determinado.
Actividad 2. Términos geográficos, cartográficos y de los SIG
Es importante que conozcas los términos geográficos, cartográficos ya que éstos son
esenciales para el manejo de los SIG. Esta actividad te permitirá identificar y relacionar
dichos conceptos y fundamentos de los SIG, así como discriminar sus componentes.
Por lo cual deberás realizar lo siguiente:
1. Investiga los conceptos básicos de los términos geográficos, cartográficos
y de los SIG. Puedes apoyarte con los contenidos ya expuestos y lo que
más adelante se te expondrán.
2. Elabora un diagrama de flujo a partir de los conceptos y fundamentos de
los SIG que anteriormente fueron expuestos.
3. Relaciona en este diagrama los conceptos de los SIG y sus aplicaciones.
4. Guarda tu diagrama con la nomenclatura SIG_U1_A2_XXYZ.
5. Envía tu documento a tu Facilitador(a) a través de la herramienta de
Tareas y espera tu retroalimentación.
14
6. Consulta el documento Características del diagrama de flujo, con el cual
te apoyarás para realizar tu diagrama.
*No olvides que puedes consultar a tu Facilitador(a) y a tus compañeros(as) en el foro
Dudas y consultas en el SIG para que puedas resolver tus dudas al realizar esta
actividad
1.2. Sistemas de bases de datos
El término bases de datos está referido dentro de un SIG a una extensa colección de
datos dentro de una computadora, organizados de tal modo que se puedan ser
accesados, actualizados y recuperados rápidamente; pueden ser organizados en un solo
archivo o en múltiples archivos.
Según Quirós Hernández M, (2011) para el diseño y elaboración de una base de datos
geográficos primero se debe realizar un proceso de abstracción, clasificación, reducción y
simplificación de la realidad para pasar de la complejidad a una representación
esquemática. Mediante la codificación a través de símbolos para que pueda ser
procesada por los ordenadores. Una base de datos, es un conjunto de información
geográfica almacenada de forma coherente y organizada (Carreño, et al., 2006), que
permite su consulta y actualización en un sistema informático (Felicísimo, 2003).
La base de datos en un sistema de información geográfica es la forma de representar la
información geográfica digital (Bosque Sendra, 1992). Durante el proceso de abstracción
de la realidad para convertirlo en un modelo de base de datos, se debe considerar en
primer lugar la manera de cómo se concibe el mundo real, y después, como sistematizar
los diversos componentes de un dato geográfico. El proceso de abstracción está
estructurado en distintos niveles, con el objeto de formar capas gráficas, ―estratos‖ layer o
capas temáticas que se corresponden con cada base de datos.
En la siguiente figura se presenta el concepto de capa o layer esquematizado por ESRI
los cuales pueden integrar el proceso de abstracción de la realidad para realizar una base
de datos geográfica.
15
Capas que integran la representación del espacio a partir de puntos, polígonos y líneas. Tomado
de ESRI (1992)
El proceso de abstracción desde el punto de vista territorial consiste en una serie de
puntos en el espacio que permiten obtener información, pero desde el punto de vista
gráfico el proceso de abstracción es la reducción de las formas del paisaje a través de
elementos gráficos que pueden ser puntos, líneas y polígonos (Quirós Hernández, 2011).
Los datos tienen que ser convertidos desde sus lenguajes alfanuméricos y gráficos
originarios a lenguajes digitales binarios para su tratamiento informático.
El sistema de información geográfica identifica a los elementos del paisaje (carreteras,
vegetación, zonas urbanas) si están georreferenciados (Quirós Hernández. 2011). Las
formas de estructuración de los datos como archivos, supone la diferenciación de trabajo
entre los distintos SIG.
Existen tres tipos de SIG en cuanto al formato de atributos de datos que tratan:



SIG orientados a formato vectorial.
SIG orientados a archivos de formato raster.
SIG orientados a archivos de formato objeto.
Para asignar los atributos e información a los elementos geográficos en un sistema de
información geográfica, existen dos tipos de base de datos: la de tipo relacional y bases
de datos orientadas a objetos.
En una base de datos relacional, la información se almacena en una colección de tablas
de doble entrada, a cada una de las cuales se le asigna un nombre o identificador único
para cada entidad, el cual puede ser numérico o alfanumérico, y un identificador
correlativo el cual puede repetirse y ayuda a organizar la tabla de atributos. Los datos
almacenados en las filas se refieren a los objetos o entidades y las columnas a los
atributos temáticos o variables asociados. Los atributos espaciales (localización espacial
16
de un elemento geográfico) son las características que identifican a los elementos
geográficos almacenados en un SIG (Departamento de Geografía, 2012).
La base de datos orientada a objetos, es una entidad que tiene una situación
representada por los valores de una variable y por un conjunto de operaciones que actúan
sobre ellas (Departamento de Geografía, 2012). Esta base de datos, los objetos son las
clases que tienen sus propias variables y pueden estar a su vez dentro de una
superclase.
En un sistema de información geográfica la base de datos está compuesta por múltiples
series de datos gráficos y no gráficos manejados por el software de un SIG (Domínguez
Tejeda et al., 1998).
En un SIG se pueden almacenar dos clases principales de datos: geográficos y nogeográficos o atributos.
Según Backhoff Pohls (2005), los datos geográficos son todos aquellos que poseen una
referencia espacial; es decir, son los elementos referidos a su localización sobre la
superficie terrestre y, por tanto, cartografiables; este tipo de datos tiene dos componentes:
la información espacial y la información de atributos. La información espacial indica la
localización del elemento geográfico (coordenadas). La información de atributos es lo que
caracteriza a ese elemento.
Los datos no-geográficos o atributos son todos aquellos datos que no tienen una
referencia espacial pero que están asociados a los datos geográficos. Los atributos son
una clase de información que no tiene una referencia espacial pero que es utilizada para
describir características de los objetos geográficos.
Para profundizar aún más acerca del tema consulta el libro del autor
Backhoff Pohls M.A., 2005, Transporte y espacio geográfico. Una
Aproximación geoinformática. Colección de Posgrado. UNAM. Este
libro lo podrás encontrar en la sección Para saber más.
17
1.2.1. Modelos y estructura de datos
Las estructuras de datos en los sistemas de información geográfica se han dividido en dos
modelos de datos en función de la concepción básica de la representación de los datos
vectorial y raster (Departamento de Geografía, 2012).
Estructura vectorial
La estructura vectorial es una estructura de datos basada en el modelo vectorial y es
utilizada para almacenar los datos geográficos con referencia espacial basada en puntos
cuya localización es conocida con precisión. La información se almacena por puntos,
líneas, nodos y polígonos (Maguire et al., 1991 en Backhoff Pohls, 2005).
En la siguiente tabla se mencionan las entidades geométricas del modelo vectorial
(puntos, arcos, nodos o polígonos) y características principales
Entidad geométrica
Representa
Puntos
Fenómenos puntuales en los
cuales se desea conocer la
posición X, Y.
Arcos
Fenómenos lineales en los
cuales se define su posición y
longitud.
Nodos
Fenómenos puntuales en la
intersección de arcos.
Polígonos
Fenómenos superficiales
definidos por regiones
homogéneas acotadas por
una frontera.
Ejemplos
Alcantarillas, casetas,
bancos de material, pozos,
señales, postes,
hidratantes.
Vías, drenajes, oleductos,
líneas eléctricas.
Intersecciones o
entronques semáforos,
entregas de aguas en redes
de drenaje.
Lotes, usos de suelo,
cobertura vegetal,
manzanas, barrios,
derechos de vías.
Entidades vectoriales y sus características. Basado en Backhoff Pohls (2005)
En la tabla anterior, según Backhoff Pohls (2005) el polígono es una entidad compleja
conformada por un conjunto de arcos que envuelven un área.
18
La representación de los datos geográficos en la estructura vectorial es a través de
coordenadas y existen diferentes estructuras de datos vectoriales:




Lista de coordenadas "espagueti".
Diccionario de vértices.
Ficheros DIME (Dual Independent Map Encoding).
Arco / nodo.
Estos se utilizan tanto para el manejo interno de los datos como para su intercambio entre
diferentes sistemas (Backhoff Pohls, 2005).
Ahora bien, para definir las relaciones espaciales de los elementos geográficos en el
modelo vectorial (representación de elementos geográficos a partir de puntos, líneas o
polígonos) se utiliza el análisis topológico. Cuando se construye la topología de un
elemento espacial en un SIG, las propiedades geométricas y topológicas son definidas y
almacenadas en tablas como se observa en la siguiente figura.
Atributos geográficos, distribución espacial y terreno en la realidad.
En tabla se representan los atributos de los elementos geográficos representado en un
sistema vectorial. También se observa su distribución espacial (centro) y el terreno en la
realidad (foto, derecha).
Estructura raster (o barrido)
La estructura raster es un modelo de datos en el que la realidad se representa a través de
teselas o celdas elementales que forman un mosaico regular cada tesela del mosaico
es una unidad de superficie que recoge el valor medio de la variable representada (altitud,
reflectancia); las teselas pueden ser cuadradas (celdas) o no (triangulares, hexagonales)
un modelo de datos raster está basado en localizaciones.
19
Para profundizar aún más acerca de los términos utilizados en el
tema consulta el artículo del autor Felicisimo A.M 2003, Glosario de
términos usados en el trabajo con sistemas de información
geográfica. Este libro lo podrás encontrar en la sección Para saber
más.
La estructura del modelo raster es otro método para almacenar, procesar, visualizar datos
geográficos, en donde la superficie representada se divide en filas y columnas que forma
una malla o rejilla regular en donde cada celda guarda las coordenadas de ubicación
como el valor temático.
En los SIG la estructura raster está basada en el modelo raster, éste se caracteriza
porque utiliza el término pixel, que es la abreviatura de las palabras picture element. El
pixel es la unidad mínima de información que tiene un mapa raster y se representa en
forma de celda o rejilla, como se puede observar en la siguiente figura.
Mapa raster.
En la figura se presenta la resolución espacial de la estructura raster de un ejemplo del
límite de un predio, considerando el tamaño de pixel es de 10 x 10 metros. En este
20
ejemplo el tamaño del pixel determina la precisión de la localización del elemento
geográfico.
En la estructura raster es posible tener varias imágenes que representen diferentes
características de la misma área, por ejemplo, es posible tener imágenes topográficas, la
cobertura del suelo y la distribución espacial de un insecto, al sobreponerlas o al realizar
operaciones, éstas permiten obtener información derivada, como la relación de alturacobertura del suelo y presencia del vector —insecto— en áreas que presenten las mismas
características de cobertura del suelo y elevación (Backhoff Pohls, 2005).
En las siguientes figuras se esquematizan los componentes del pixel, fila y columna del
modelo raster, así como el proceso de rasterización de los datos vectoriales y su
representación en una estructura del modelo raster. La rasterización es el proceso
mediante el cual se convierten los datos vectoriales de puntos, líneas y polígono a una
formato raster.
Componentes de una malla o rejilla de celdas en formato
raster de información. Basado en Backhoff Pohls (2005)
Esquema de conversión de datos vector-raster. Basado
en Backhoff Pohls (2005) modificado por Martínez Tapia
2012.
En esta figura se muestra el formato raster que consta de columnas, filas y celdas en un
sistema cartesiano (izquierda), también se muestra un esquema de conversión de datos
vector-raster, observa la malla referenciada y proyectada espacialmente.
1.2.2. Modelo de datos raster y vector
En un sistema de información geográfico existe el modelo vectorial y raster para
almacenar, procesar y desplegar la información de los datos geográficos en un software
de SIG para su análisis espacial de algún tema en específico.
21
Modelo de datos vectorial
El modelo vectorial constituye una codificación de los datos geográficos en los sistemas
de información geográfica en la que se representa una variable geográfica por su
geometría que son almacenados en un formato digital que se puede convertir fácilmente a
un dibujo; su representación digital está constituida por una lista de coordenadas de
puntos y vértices que definen la geometría de los elementos (Sáez Santos, 2012).
En la siguiente figura se representa la codificación de los elementos geográficos a través
de una base de datos relacional asociada a la representación gráfica.
Mapa del estado de México en un modelo vectorial.
El modelo vectorial es un excelente representador de las variables de tipo temático
cualitativo en un sistema de información geográfica, ya que se establece los límites entre
los elementos geográficos (Sáez Santos, 2012), como se aprecia en la figura anterior la
población total, población por sexo y densidad de población del estado de México. A la
derecha se observa el identificador para cada municipio y los datos de población.
En el modelo vectorial también se representan las variables temáticas cuantitativas como
la altura, pendiente, precipitación. Estas variable se representan a través de isolíneas o
nubes de puntos (Sáez Santos, 2012), para ello se ha diseñado una forma de
representación de datos por medio del TIN (Triangulate Irregular Network – Red Irregular
22
de Triángulos). En la siguiente imagen se muestra la estructura de datos está compuesta
por un conjunto de triángulos irregulares TIN (triangulated irregular network).
Red irregular de triángulos y representación tridimensional del TIN.
Tomado de ESRI (1992)
En la base de datos vectorial con variables temáticas cuantitativas los atributos del terreno
se representan por puntos acotados, líneas o polígonos. Los puntos se definen por los
valores de coordenadas con un atributo de altitud (Felicisimo M.A. 1999).
Modelo de datos raster
El modelo raster constituye una codificación de los datos geográficos que se realiza a
través de una escala de clases, valor medio de un área, valor del punto central, valor
máximo de la porción de espacio escogido y se representa por celdas o pixeles asociadas
un valor numérico. La forma de las celdas pueden ser rectangulares o cuadradas; la
separación entre el centro de dos pixeles a lo largo de una fila o columna constituye la
resolución espacial del modelo raster. El tamaño de celda será seleccionado de modo que
su longitud sea la mitad (o su superficie, un cuarto) de la del objeto más pequeño que se
quiere registrar (Taboada y Costos, 2005). El modelo raster se limita en la resolución del
tamaño del pixel para representar la localización de los elementos geográficos. Los
formatos de imágenes que manejan un modelo raster son: TIFF, BMP, JPEG, GIF o de
formato GRID.
Comparación entre modelos
Es difícil establecer cuál de los modelos, vectorial o raster, es mejor, pues cada uno de
ellos presenta sus ventajas e inconvenientes. La selección dependerá de la naturaleza de
la información descrita y del análisis que sobre ella vaya a realizarse (Gutiérrez y Gould,
2001).
La mayoría de los SIG actuales integran ambos modelos, si bien la eficiencia del análisis
dependerá del modelo en que los datos hayan sido almacenados. Los sistemas de
23
información geográfica suelen ser etiquetados en función de su habilidad para procesar
información raster y vectorial. Por lo general se dice que, Arc View es un SIG vectorial o
que Idrisi es un SIG de tipo raster (Taboada y Costos, 2005).
En la siguiente figura se muestra la información de los datos geográficos del modelo
vectorial y raster que procesa el software ArcGIS 9.3.
Modelo raster y vector.
Observa en la figura anterior, que el polígono cerrado de lado izquierdo está dado por el
límite del predio, mientras que el polígono del lado derecho, se identifica el límite y la
malla o red de columnas, filas y celdas.
En la siguiente imagen se muestra el modelo raster en donde se presenta información de
forma continua (Taboada y Costos, 2005), los datos geográficos de elevación del terreno
y vegetación.
24
Modelo raster con información continua. Basado en Taboada y Costos (2005)
En la figura del lado izquierdo observa el modelo raster en donde se presentan las
variaciones de altitud en forma continua. La figura del lado derecho muestra la distribución
espacial de los sistemas de vegetación.
En la siguiente tabla, se dan a conocer las ventajas y desventajas de los Modelos
Vectorial y Raster.
MODELOS DIGITALES DE LA INFORMACIÓN GEOGRÁFICA
RASTER
VECTOR
Relativamente simple, utiliza
ESTRUCTURA DE
Puntos, líneas y polígonos con
renglones y columnas en una red
DATOS
relaciones topológicas
de celdas de tamaño uniforme
Almacena coordenadas
Almacena coordenadas X,Y
COORDENADAS
geográficas con cierto grado de
geográficas para todos los elementos
generalización (discretización).
CARACTERÍSTICAS
Representa las formas límites y
Representa las formas límites y
PRECISIÓN
DE superficies de los elementos
superficies de los elementos
LOS ELEMENTOS
geográficos con una transición
geográficos con alta precisión.
gradual
La resolución de los datos
Depende del método de compilación y
RESOLUCIÓN
depende del tamaño de la celda
la escala de los datos originales.
ASPECTOS
25
VALORES
ATRIBUTOS
DE
Cada celda tiene un valor ligado a
su posición de columna y renglón
en la red de celdas.
REQUERIMIENTO
Generalmente grandes, pero los
DE
valores pueden ser comprimidos.
ALMACENAMIENTO
RELACIONES
Difíciles de establecer
TOPOLÓGICAS
Fácil de realizar, muy eficiente, en
SOBREPOSICIÓN
general requiere poco tiempo de
procesamiento de datos.
RECOMENDADO
PARA CAPTURA
VENTAJAS
DESVENTAJAS
Cada elemento tiene un identificador
único que lo liga a sus atributos
descriptivos.
Generalmente más compacto que el
almacenamiento en el modelo raster.
Fáciles de representar
Difícil de realizar por ser un proceso
muy sofisticado, requiere mucho
tiempo de procesamiento de datos.
Elementos de límites discretos
Elementos continuos (elevación,
(límites de propiedades levantados,
tipos de suelos, temperatura, etc). límites político-administrativos, redes,
etc).
1. Buena representación de la
1. Estructura de datos simple
estructura de los datos del fenómeno
2. Varias clases de análisis
y de forma compacta
espaciales son sencillos (álgebra
2. La topología puede ser
matricial, operaciones booleanas, completamente descrita con enlaces
etc.
de red
3. Simulación fácil porque cada
3. Gráficos precisos de alta
unidad espacial tiene la misma
resolución, ocupan poco espacio y
medida y configuración.
tienen un un alto grado de estética.
4. En general, la salida de gráficos 4. Factible recuperación, actualización
es de baja calidad.
y generalización de los datos.
5. La tecnología tiene un costo
5.Óptimo para el análisis de redes
reducido Preferidos para el
(ríos, transporte, etc.), zonas de
análisis de tipo espacial.
influencia (áreas buffer),
sobreposición gráfica
1. Grandes volúmenes de datos
gráficos.
2. El uso de grandes celdas
reduce volúmenes de datos que
1. Estructura de datos compleja.
pueden ser perdidos y
2. Combinación de distintos mapas de
consecuentemente tener una
polígono o vectoriales
pérdida de información.
3. Tecnología de costo elevado,
3. Los mapas finales en este
particularmente por el sofisticado
formato son en ocasiones pobres equipo y programas de cómputo
en estética.
4. La simulación es difícil porque cada
4.Transformaciones en la
unidad tiene una diferente forma
proyección consume enormes
topológica.
cantidades de tiempo a menos
que ese equipo y programas de
especiales
26
Ventajas y desventajas de la información geográfica en formato raster y vectorial. Elaborado por
Domínguez Tejeda E., et al., (1998).
1.2.3. Representación de los datos con modelos raster y vector
La representación de los datos geográficos del mundo real se realiza a través de los
elementos geográficos de puntos, líneas y polígonos. En la siguiente imagen se
representa el proceso de abstracción de la información temática del mundo real
representada en capas o layer con información temática de los datos geográficos.
Topografía
Vías de comunicación
Hidrología
Geología
Edafología
Uso del suelo
Vegetación
Flora
Fauna
Proceso de abstracción de la información
del mundo real. Tomado de ESRI (1992)
Información temática representada en
capas las cuales pueden ser en el modelo
vectorial o raster.
En la siguiente tabla se muestra la representación de los elementos geográficos de
puntos, líneas y polígonos en los modelos vectorial y raster así como algunos ejemplos
que pueden ser representados del proceso de extracción de la realidad.
27
Representación de los elementos geográficos en el modelo vectorial y raster.
La representación de la información en el modelo vectorial se representan mediante
puntos acotados, líneas o polígonos; los puntos se definen mediante un par de valores de
coordenadas con un atributo de altitud, las líneas mediante un ventor de puntos –de
altitud única o no- y los polígonos mediante una agrupación de líneas.
También en el modelo raster, los datos se interpretan como el valor medio de unidades
elementales de superficie no nula que teselan el terreno con una distribución regular, son
solapamiento y con recubrimiento total del área representada.
1.2.4. Modelos de elevación digital (MED)
En la cartografía convencional la descripción de las elevaciones a través del mapa
topográfico corresponde a la infraestructura básica del resto de los mapas. El papel
equivalente en los Modelos digitales de terreno (MDT), es desempeñado por el modelo
digital de elevaciones o MED.
Un modelo digital de elevación es la estructura numérica de datos que
representa la distribución espacial de la altitud de la superficie del terreno.
Entonces, un modelo es la representación simplificada de la realidad.
28
Los MDT tienen la forma de estructuras de datos, no son sólo un listado de cifras, su
construcción debe realizarse de acuerdo con una estructura interna. También representan
la distribución espacial de una variable. La variable representada en los MDT es
cuantitativa y de distribución continua, es decir, se representan campos a partir de una
base de datos.
Modelo digital del terreno (MDT). Tomada de Sanz (2012)
Estructura de datos de los modelos digitales de elevación
La integración de los modelos digitales de elevación en los SIG implementa a un conjunto
de métodos de representación de la realidad y de simulación de procesos que
complementan la capacidad de los SIG en el manejo de la información temática.
En los MDT el punto acotado es la unidad básica de información y se define como un
valor de altitud z, al que acompañan los valores correspondientes de las coordenadas x, y
(Sanz, 2012).
En los modelos de elevación digital, los modelos y estructuras de datos más utilizados
son:
 La red irregular de triángulos _TIN (Triangulated irregular network).
 Estructura raster –la matriz regular-.
El modelo de elevación digital conocido como red de triángulos irregulares (TIN)
(triangulated irregular network) es de tipo vectorial y se muestra en la siguiente imagen.
Observa la estructura de datos TIN, la cual está compuesta por un conjunto de triángulos
irregulares, los triángulos se construyen ajustando un plano a tres puntos cercanos no
29
colineales, se adosan sobre el terreno formando un mosaico adaptado a la superficie del
terreno.
Representación del modelo de elevación digital en una estructura TIN.
El modelo de elevación digital tipo raster se denomina Matriz regular y en la siguiente
figura se presenta la estructura del modelo digital raster. En este tipo de modelo la
localización espacial de cada dato esta determinado por el origen y el valor del intervalo
entre filas y columnas de la matriz.
30
Representación del modelo digital del elevación raster con una matriz en forma de columnas y filas.
Tomado de Sanz Santos M.A. 2012.
Pare elaborar un modelo digital de elevación se requieren los datos de la altitud
(hipsometría) que incluye la fase de transformación de la realidad geográfica a la
estructura digital de datos.
Los métodos básicos para obtener los datos de altitud se dan en la siguiente tabla y se
dividen en dos grupos: directos cuando las medidas se realizan directamente sobre el
terreno real, e indirectos cuando se utilizan documentos análogos o digitales elaborados
previamente.
Métodos directos
Altimetría
GPS
Radargrametría
Topografía
Métodos indirectos
Restitución
Adquisición de información a partir de:
Altímetros transportados por plataformas aéreas o satélites
Global positioning system, sistema global de localización
mediante satélites
Interferometría de imágenes radar
Estaciones topográfica con grabación de datos
Fuente digital (SPOT)
Fuente analógica (cámaras métricas)
Digitalización
Automática (escáner)
Manual (tablero digitalizador)
Métodos directos e indirectos para adquirir los valores de altitud del terreno.
1.2.5. Base de datos geográficos
Una base de datos es la colección de uno o más ficheros de datos, almacenados en
forma de estructura que contiene información no-redundante, de modo que las relaciones
que existen entre los conjuntos de datos puedan ser utilizados por el sistema de gestión
de base de datos (SGBD) para manipular o recuperar los mismo. El SGBD es un
programa de ordenador para almacenar, manipular, editar y recuperar información de una
base de datos.
Antes de iniciar con el tema de la base de datos geográfico, es conveniente conocer los
conceptos principales de almacenamiento de datos informáticos como son: los ficheros y
las bases de datos.
Los ficheros se usan almacenar información con poco volumen que se suelen consultar
en bloque. Las bases de datos se utilizan para grandes bloques de información que se
quieren explotar y consultar de manera parcial.
31
Existen numerosas formas de organizar una base de datos y la más común es la
relacional para el tratamiento de los datos geográficos. En la siguiente tabla observa que
la base relacional es una relación equivalente a una tabla de doble entrada en la que las
filas (registros suelen ser los objetos geográficos de un cierto tipo entre todos los
considerados); las columnas muestran las variables temáticas (campos) asociados a
ellos. Una de estas columnas debe contener un elemento crucial de la descripción digital
de la información geográfica (identificador por elemento). El identificador sirve para
relacionar la descripción espacial con la temática y para la operación denominada unión
relacional que se refiera a juntar dos o más ficheros de datos temáticos.
Ejemplo de tabla de datos para realizar una operación relacional.
El uso de base de datos relacionales tiene ventajas e inconvenientes respecto al uso de
ficheros:
Ventajas







Facilidad en el manejo de grandes volúmenes de datos.
Alto rendimiento de consulta gracias a los índices.
Independencia del tratamiento de la información por parte del sistema operativo.
Seguridad de acceso a la información.
Integridad referencial y no duplicidad de los datos.
Acceso concurrente y transaccional a los datos.
Copias de seguridad y recuperación de datos.
32
Desventajas



El costo de licencia y el mantenimiento de algunos SGBD es muy elevado.
Se debe poseer conocimientos de administración y explotación de bases de datos.
Tareas sencillas como copia o edición de la información requieren conocimientos
avanzados.
La información anteriormente expuesta deberá considerarse para la elaboración de una
base de datos geográfica. A continuación revisarás cómo se hace el diseño de una base
de datos.
Diseño de una Base de Datos Geográficos
Para desarrollar e implementar una base de datos geográfica en un Sistema de
información geográfica se deben considerar las siguientes fases (INEGI 1993):
1. Diseño conceptual
2. Diseño lógico
3. Implementación física o modelo físico
En cuanto al diseño conceptual, se realiza un análisis de requerimientos de información
de contenidos y datos disponibles para identificar a los elementos de información que
sean inconsistentes o que estén duplicados. En esta fase se elabora el diccionario de
datos el cual explica el contenido de la base de datos geográfica. El modelo conceptual es
el proceso a desarrollar que se define después identificar los requerimientos, la
disponibilidad de información y la forma en que se va a correlacionar para interpretar la
información y obtener los resultados de manera adecuada.
En el diseño lógico es la idea estructurada que se plantea en el modelo conceptual, pero
desde una perspectiva sistémica. En este caso es fundamental el conocimiento de los
formatos de la información de entrada y de salida, así como los procesos y herramientas
necesarias para el procesamiento de la información.
El modelo físico o implementación es la creación de la representación computarizada
que se refiere al diseño y creación de registros, archivos, métodos de acceso,
restricciones de seguridad de la base de datos. Es hasta esta etapa en que la base de
datos se materializa en un equipo de computación, utilizando las capacidades que el
equipo seleccionado presenta en particular. Ello también significa que un modelo lógico o
conceptual determinado puede tener diferentes implementaciones físicas, dependiendo
del equipo computacional o de los equipos en que se decida implementarlo (INEGI, 1993).
33
Formatos de almacenamiento
 Ficheros CAD (Microstation y AutoCAD)
 ESRI Shapefiles
Existen otros tipos de formatos de almaciencmaineto como son:
 General Electric Smallworld
 Geomedia Ware houses
 GML
 ESRI ArcSDE
 Oracle Spatial
Sin embargo a continuación se explican los formatos de almacenamiento más empleados
en la información cartográfica disponibles en los portales de los organismos públicos en
México.
Ficheros CAD (computer aided design o diseño asistido por ordenador), almacenan datos
geográficos, son herramientas computacionales de soporte al diseño con geometrías.
Programas que manejan este tipo de ficheros: AutoCAD y Microstation. Los formatos de
archivo CAD más habituales son:



AutoCAD DXF. Es un formato de archivo CAD para facilitar la interoperabilidad de
AutoCAD con otros programas.
DWG. Es un formato de archivo que permite guardar datos de diseños en dos y
tres dimensiones y es el formato nativo e interno de AutoCAD.
DGN. Es un formato de archivo CAD con las mismas capacidades que DWG, pero
para la herramienta Microstation de Bentley.
La estructura interna de almacenamiento de los archivos CAD está orientada al diseño
industrial y no responde a la organización de una base de datos relacional. Este formato
de almacenamiento no cumple con muchas de las características generales de los
formatos de almacenamiento geográficos de un sistema de información geográfica.
ESRI Shapefiles, es uno de los formatos más utilizados para el almacenamiento de los
datos geográficos, diseñado por ESRI (Environmental Systems Research Institute) como
formato de intercambio de información entre las herramientas de ESRI (y otras
herramientas SIG. Este tipo de archivo almacena varios ficheros, pero su contenido se
puede entender como la tabla de una base de datos relacional (Botella Plana A., 2011).
El almacenamiento de los datos geográficos de una base de datos relacional se
almacenan en una combinación de varios ficheros:

Fichero .shp. contiene las geometrías de los elementos.
34




Fichero .shx. contiene el índice de los elementos.
Fichero .dbf. contiene los atributos alfanuméricos de los elementos. Son estos
datos los que se pueden considerar como una tabla de base de datos relacional.
Fichero .prj. contiene el sistema de coordenadas del shapefile.
Fichero .sbn. contiene los índices espaciales, si los hay.
Para que puedas profundizar sobre el tema, consulta el documento de: Apuntes Bases de
Datos 1 de la Escuela Politécnica Superior, Universidad de Alicante, esta la podrás
encontrar en la sección Fuentes de consulta de este documento. En él encontrarás
conceptos de bases de datos, sistemas de gestión de bases de datos, modelos de datos,
los fundamentos del modelo relacional de datos desde la doble perspectiva algebraica y
lógica, lo que permite introducir formalmente las estructuras de datos del modelo y sus
operadores asociados mediante el Álgebra Relacional, debido a que te podrá apoyar en la
realización de la tercera actividad.
Actividad 3. Base de datos biológica
Como te habrás dado cuenta es importante saber almacenar la información geográfica y
atributos que se procesan en los SIG. Con esta actividad te permitirá reforzar qué es una
base de datos y para ello deberás realizar una sobre datos biológicos, para ello deberás
realizar lo siguiente:
1. Espera el envío de tu Facilitador(a) sobre la base de datos de la especie
faunística o florística.
2. Una vez proporcionado el archivo con extensión .dbf, ábrelo con cualquier
programa de hoja de cálculo.
3. En él, selecciona 7 atributos de la información geográfica (columnas) para
construir tu base de datos.
4. Elabora una hoja de cálculo para realizar tu base de datos de 80 registros
incluyendo los 7 atributos seleccionados.
5. Dentro de este mismo archivo, en otra hoja describe el contenido de las 7
columnas de atributos para hacer un diccionario de datos.
6. Guarda en el formato .xls y sube a la Base de datos con la nomenclatura
SIG_U1_A3E1_XXYZ.
7. Consulta por lo menos 3 bases de datos de tus compañeros(as) y si consideras
pertinente agrega algún atributo a tu trabajo.
35
8. Guarda y sube a la Base de datos con la nomenclatura SIG_U1_A3E2_XXYZ
como segunda entrega y espera la retroalimentación de tu Facilitador(a).
9. Consulta el documento Criterios de evaluación para que puedas orientarte en la
realización de esta base de datos y revises los aspectos que te serán evaluados.
*Recuerda que si te surgen dudas puedes consultar a tu Facilitador(a) y/o
compañeros(as) para resolverlas o apoyar a otros en el foro Dudas y consultas en el SIG.
1.2.6. Tecnología GPS
El Sistema de Posicionamiento Global por sus siglas en inglés (GPS) Global Positioning
System, es un sistema de posicionamiento global satelital que permite obtener la
ubicación exacta de un punto cualquiera de la superficie. Este sistema fue diseñado y
desarrollado por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos de América con fines
estratégicos estrechamente ligados a su aplicación bélica. Entre sus muchas aplicaciones
posibles destacan las de navegación, movimiento y localización en lugares de morfología
extremadamente regular donde no existen puntos de referencia reconocibles. El sistema
de posicionamiento global se basa en una red de 24 satélites que se encuentran
alrededor de la Tierra, los satélites definen una serie de órbitas a una distancia
aproximada de 20.000 km y emiten una señal de radio que transmite información referida
a su posición. El receptor, ubicado en un punto cualquiera de la Tierra recibe la señal de
más de 5 satélites y envía su ubicación exacta (Ackroyd y Lorimer, 2008).
Un sistema GPS tiene tres partes fundamentales: el satélite, la señal y el receptor.
Estos tres componentes están sometidos a una serie de contratiempos de diversa
naturaleza que provocarán ciertos errores en las mediciones resultantes.
Las fuentes de los errores que pueden afectar al satélite son, la imprecisión registrada por
el reloj y por el otro lado cualquier desviación de su órbita. La precisión de los relojes de
los satélites es muy alta, pero una variación mínima ocasiona una alteración en la medida.
Las órbitas seguidas son conocidas por los receptores, pero pueden ser modificadas por
efectos atmosféricos y la velocidad de transmisión de la señal de radio puede tener
variaciones. Por ejemplo, la señal de GPS al atravesar las partículas cargadas de la
ionosfera y después el vapor de agua de la troposfera la velocidad disminuye. El receptor
no puede identificar estas alteraciones, pero se lleva a cabo una corrección diferencial
automáticamente (Hum, 1993b).
La fuente de error más importante (hasta tres veces superior a la suma de los máximos
posibles de todos los anteriores) es la Selective Availability (SA) disponibilidad selectiva,
que es el dispositivo que introduce el Departamento de Defensa de los Estados Unidos.
36
El GPS está compuesto por tres componentes de un sistema, éstos son:

Segmento espacial: Son los satélites GPS que emiten señal de radio desde el
espacio, forma una constelación de 24 satélites distribuidos en 6 órbitas con un
período de rotación de 12 horas a una altitud de 20 200 km y una inclinación de
55°con respecto al plano ecuatorial. Esta distribución espacial permite al usuario
tener entre 5 y 8 satélites visibles en cualquier momento.

Segmento de control: Son las estaciones de rastreo distribuidas en la superficie
terrestre. Estas estaciones monitorean a cada satélite analizando las señales
emitidas, actualizan los datos de los elementos y mensajes de navegación, así
como las correcciones de reloj de los satélites. Las estaciones están ubicadas
estratégicamente cerca del plano ecuatorial y cuentan con relojes de muy alta
precisión.
Segmento usuario: Son los receptores GPS que registran la señal emitida por los
satélites para el cálculo de su posición, toman la velocidad de la luz y el tiempo de
viaje de la señal y obtienen las distancias entre cada satélite y el receptor en un
tiempo determinado, observando al menos 5 satélites en tiempo común; el
receptor calcula el tiempo y las coordenadas x, y, z.

En la siguiente imagen se muestran algunos modelos de GPS (navegadores), que
permiten la ubicación de la posición de los elementos geográficos.
37
Tipos de GPS.
La precisión de los puntos medidos a partir del GPS dependerá del número de satélites
observados, de la señal de ruido, elevación de la máscara, línea base, la geometría de la
constelación (PDOP: Position Dilution of Precisión) y el tiempo de observación del punto o
vértice por posicionar.
Para que puedas profundizar sobre el tema, consulta la página de
Instituto Nacional de Geografía e Informática (INEGI) en donde se
expone el tema Sistema de posicionamiento global (GPS), esta la
podrás encontrar en la sección Para saber más de este documento.
1.3. Proyecciones cartesianas
Las proyecciones cartesianas son aquellas que nos permiten obtener un sistema de
coordenadas sobre un plano, para determinar la localización exacta de los elementos que
aparecen sobre el mapa, a partir de un sistema tridimensional de coordenadas (latitud,
longitud y altitud, es decir, x, y, z). Observa en la siguiente figura el sistema cartesiano.
38
Sistema cartesiano sobre tres dimensiones.
1.3.1. Sistema de proyección cartográfica
Una proyección cartográfica es la transferencia de la superficie física de la Tierra a su
imagen plana a través de un sistema de proyección (Mendieta y Valencia, 2005)
El posicionamiento de la superficie terrestre a través de los sistemas de coordenadas está
vinculado a las superficies auxiliares de un elipsoide que se utilizan para expresar
matemáticamente y con mayor aproximación la superficie de la Tierra. El elipsoide es la
figura geométrica que más se acerca a la forma de la Tierra y se utiliza como superficie
auxiliar para definir el sistema de referencia del posicionamiento global o universal. Para
ello, se utilizan las coordenadas horizontales (x, y) y la de posicionamiento vertical
conocida como altitud (Harvey, 2008).
Al considerar que la Tierra es semejante a un elipsoide, su superficie no se puede
trasladar a un plano sin presentar deformaciones angulares, lineales y de área, para
minimizar estas deformaciones se recurre a la proyección de los elementos sobre la Tierra
apoyándose en figuras geométricas - cilindro, cono, plano- que permitan trasladar la
superficie terrestre a un plano.
En el manejo de los SIG se encuentran tres clases o tipos de proyecciones: cilíndrica,
cónica, plana o acimutal.
En la siguiente tabla podrás observar los tres sistemas de proyecciones cartográficas y las
medidas que se conservan sin deformación.
Sistema de proyección
Conforme
Exactitud
ángulos
39
Equidistante
distancias
Equivalente o isoareales
Acimutal
áreas
direcciones
Sistemas de proyección y medidas que conservan: conforme (ángulos), equidistante (distancias),
equivalente (áreas) y acimutal (direcciones). Basada en Christopherson (2007)
Proyección cilíndrica
Es la proyección cartográfica que mantiene la perpendicularidad de meridianos y
paralelos. Esta proyección considera la superficie del mapa como un cilindro, que rodea a
la Tierra tocándolo en el ecuador. El mapa que se elabora a partir de una proyección
cilíndrica que representa a la superficie terrestre sobre un rectángulo y las líneas paralelas
equivalentes al eje X representan la longitud y están separadas a la misma distancia,
mientras que las líneas paralelas equivalentes al eje Y, representan la latitud con una
separación diferente. Una de las limitantes es la deformación cerca de los polos. Las
proyecciones cilíndricas más utilizadas en el manejo de los SIG son:
Proyección Mercator. Es la proyección cilíndrica que corta dos o más meridianos y se
representan en línea recta. Las direcciones que se representan en los mapas Mercator
son los de mayor utilidad para la navegación y son muy exactos para las regiones
ecuatoriales. En la figura observa la red de paralelos y meridianos en líneas rectas y a
medida que se separan del ecuador la distancia aumenta hacia los polos.
Red de paralelos y meridanos. Basado en Enciclopedia Libre Universal en Español (2011)
Proyección Universal Transversa de Mercator (UTM). Es una proyección cilíndrica
conforme (que preserva ángulos). Esta proyección envuelve a la Tierra en un cilindro y
40
cuyo eje se encuentra a 90° con respecto a su eje de la misma (transversal). El cilindro es
secante, es decir que corta a la superficie terrestre en dos puntos separados cada 6°, así
que la representación de la Tierra se obtiene girando el cilindro cada 6°, a cada faja se le
da el nombre de huso meridiano. Las zonas resultantes se cuentan a partir de 180 ° oeste
hacia el este (Christopherson, 2007). México queda comprendido entre los husos 11 y 16.
En esta proyección las regiones que se encuentran por arriba de los 80º de latitud no se
representan por tener mayor deformación. En la siguiente figura se muestran las zonas
UTM correspondientes para México y la red de paralelo y meridianos rectangulares.
Zonas UTM para México. Basado en Zepeda (2005)
Proyección cónica
Este tipo de proyección tiene una red de meridianos que se convierte en rectas
concurrentes en el polo, mientras que los paralelos son circunferencias concéntricas. Esta
proyección proyecta a la Tierra sobre un cono tangente a la Tierra y en los paralelos base
(por ejemplo, el Ecuador). Con este tipo de proyección se presenta mayor distorsión en
las zonas que tienen mayor distancia a los paralelos tipo. La proyección cónica más
utilizada es:
Proyección cónica conforme de Lambert. Esta proyección se usa para representar
continentes o grandes porciones de terreno. Esta proyección se basa en un cono
colocado sobre la tierra en forma secante (recta que corta a una circunferencia en 2
puntos) y cuyo vértice coincide con la línea del eje de la Tierra. En la siguiente figura se
muestran los planos que cortan a la Tierra y se conocen como paralelos tipo, base o
estándar. Este tipo de proyecciones se recomiendan para representar grandes
extensiones de terreno.
41
Paralelos estándar. Basado en Enciclopedia Libre Universal en Español (2011)
Se muestra en la figura la proyección cónica conforme Lambert donde se observa el corte
de la superficie terrestre a partir de los paralelos tipo.
Proyección plana o acimutal
En este tipo de proyecciones cartográficas se proyecta la Tierra sobre un plano. De
acuerdo a Harvey (2008), las proyecciones acimutales son:

Proyección gnomónica. En esta proyección todos los arcos de los círculos
máximos están representados como líneas rectas. Esta proyección es muy útil
para la navegación, pero tiene la desventaja que de los 45º de latitud hacia los
polos es poco confiable.
Proyección
Oblicua
Plano de
proyección Proyección
polar
Ecuador
Proyección
ecuatorial.
Proyección gnomónica. Tomado de U.S. Department of the Interior-U.S. Geological Survey.
(2006)

Proyección acimutal equivalente. Esta proyección las áreas no presentan
deformación y son proporcionales a realidad.
42
Proyección
Oblicua
Plano de
proyección
Ecuador
Proyección
polar
Proyección
ecuatorial.
Proyección acimutal equivalente. Tomado de U.S. Department of the Interior- U.S.
Geological Survey. (2006)

Proyección equidistante. Esta proyección se conservan las distancias a lo largo
de las líneas que irradian desde el centro de la proyección. Es la proyección más
utilizada por la aeronavegación por que se mantienen las direcciones y medidas
sobre ellas.
Proyección
Oblicua
Plano de
proyección Proyección
polar
Ecuador
Proyección
ecuatorial.
Proyección acimutal equidistante. Tomado de U.S. Department of the Interior-U.S. Geological
Survey. (2006)

Proyección ortográfica. En este tipo de proyección se proyecta el hemisferio
norte o sur sobre un plano perpendicular y el centro de perspectiva se encuentra a
una distancia infinita de la Tierra. La escala se conserva únicamente en el centro y
la deformación aumenta hacia el exterior. Este tipo de proyección se utiliza en
cartas astronómicas y mapas mundiales artísticos.
43
Proyección
Oblicua
Plano de
proyección
Ecuador
Proyección
polar
Proyección
ecuatorial.
Proyección acimutal ortográfica. Basada en U.S. Department of the Interior- U.S. Geological
Survey. (2006)

Proyección estereográfica. Este tipo de proyección representa a los meridianos y
paralelos como círculos y únicamente el centro de la Tierra conserva su escala.
La deformación aumenta del centro hacia fuera simétricamente. La proyección
estereográfica se utiliza en mapas mundiales y mapas atmosféricos.
Proyección
Oblicua
Plano de
proyección
Proyección
polar
Proyección
ecuatorial.
Punto de proyección
Proyección acimutal estereográfica. Basada en U.S. Department of the Interior- U.S. Geological
Survey. (2006)
Para que puedas profundizar sobre el tema de proyecciones
cartesianas, consulta la página de The Altas of Canada en donde se
expone la lista de tópicos aplicados para la elaboración de Altas
Nacional de Canadá, ésta la podrás encontrar en la sección Para
saber más.
El uso de los sistemas de información geográfica requiere primordialmente de los datos
de ubicación geográfica de los atributos que forman las bases de datos. Los datos de
ubicación geográfica se conocen con el nombre de georreferenciación, que es el
proceso matemático que relaciona la posición de un objeto o superficie a partir de un
mapa (analógico –de papel-, raster ó vectorial) con su posición real en la Tierra. Un objeto
se puede georreferenciar al definir el datum geodésico (conjunto de puntos de referencia
sobre la superficie terrestre), ya que la medida de distancia es afectada por la forma
irregular de la Tierra y es necesario definir un punto de referencia para hacer las
44
mediciones. La localización o posición de los objetos de la Tierra es una función de
distancias y direcciones con respecto a un sistema de referencia. Si no se cuenta con una
superficie de referencia, las distancias y direcciones serían erróneas.
La Tierra como no tiene una forma homogénea se utiliza la forma de un elipsoide que no
presenta irregularidades y mediante cálculos matemáticos puede definirse la forma e la
Tierra. Al corregirse las irregularidades se tiene exactitud en las distancias. Existen varios
tipos de elipsoides y cada uno responde a condiciones específicas de la zona, ya que no
tienen la misma exactitud para todos los puntos.
1.3.2. Sistemas de referencia geográfica
Se denomina sistema de referencia a un conjunto de parámetros cuyos valores, permiten
la referenciación precisa de localizaciones en el espacio (Harvey, 2008). Se considera
como referencia geodésica al elipsoide y al datum porque se derivan las coordenadas
geográficas de un punto. El datum se divide en dos tipos:


Datum horizontal. Describe un punto sobre la superficie terrestre.
Datum vertical. Mide las elevaciones o profundidades.
En la siguiente figura se observa los valores de la elevación dada en metros.
Datum
vertical
Datum
horizontal
Datum vertical de Estados Unidos. Tomada de la Enciclopedia libre Universal (2011)
Para identificar en que datum se encuentra la información espacial que se está
trabajando se necesita contar con varias capas de información que permitan hacer una
comparación. Por ejemplo el datum que se utiliza en México es el: NAD27 (North
American Datum de 1927) y se basa en el sistema geodésico mundial de 1984 (WGS84, siglas en inglés).
45
Para que puedas conocer aún más sobre qué es un datum, sus
tipos y su importancia, se te recomienda la página de Earth-info,
ésta la podrás consultar en la sección Para saber más.
1.3.3. Sistemas de coordenadas
La localización de un punto sobre la sobre la superficie terrestre se realiza a través de sus
coordenadas. Estas coordenadas se obtienen de un sistema de referencia, de ahí que
sean únicas para cada punto y expresen su posición exacta, para establecer el sistema de
coordenadas, es preciso fijar el datum y el sistema de referencia (Harvey, 2008).
El sistema de coordenadas que se utiliza en el campo de los SIG son dos:


Sistema de coordenadas geográficas (latitud, longitud).
Sistema de coordenadas rectangulares (UTM).
El sistema de coordenadas geográficas proporciona las coordenadas angulares: latitud y
longitud para ubicar la posición de cualquier punto sobre la superficie de la Tierra con
respecto al meridiano de Greenwich, que corresponde a la longitud 0 y el Ecuador que
corresponde al punto 0 de latitud. El Ecuador es fundamental por ser el punto medio entre
los polos y porque marca el centro de la Tierra. Este sistema de referencia comprende
dos tipos de líneas imaginarias llamadas meridianos y paralelos.
 Meridianos. Red formada por un conjunto de líneas trazadas de norte a sur y
convergen en los polos. El meridiano base es el Meridiano de Greenwich,
ubicado en el Observatorio de Greenwich Londres Inglaterra. Un meridiano va a
seguir la dirección norte-sur, es la mitad de un círculo máximo y es un arco de
180°. A partir del meridiano de principal cada meridiano equivale a 15°.
 Paralelos. Son un conjunto de líneas trazadas de Este a Oeste paralelas al
Ecuador. El paralelo principal es el Ecuador. Los paralelos secundarios son
círculos menores completos paralelos al Ecuador, nunca convergen y mantienen
una separación constante. Los paralelos cortan a los meridianos formando
ángulos rectos. A partir del Ecuador los paralelos están separados cada 10°.
La red de paralelos y meridianos son indispensables para la obtención de coordenadas
geográficas dadas por la latitud y la longitud.
Latitud es la medida del arco de meridiano entre el Ecuador y el punto que se desea
referenciar. La latitud se divide en dos: latitud Norte que va de 0° en el Ecuador hasta 90°
en el hemisferio norte y la latitud Sur que va de 0° en el Ecuador a 90° hacia el hemisferio
46
sur. La latitud se mide en grados (°), minutos (') y segundos ("). Se debe especificar
siempre si es latitud Norte o latitud Sur, por ejemplo, 19°39’02’’ N, +19°39'02" o 19°N
39'02" ó 19°39’02’’ S, -19°39'02" o 19°S 39'02" . En los mapas la latitud corresponde a las
líneas horizontales.
Longitud, mide el ángulo entre el Meridiano de Greenwich y el punto que quiere
referenciar. La longitud se divide en Oeste y va de 0° en Greenwich, hasta 180° del lado
Oeste (izquierda de Greenwich). Lo mismo va para el lado Este (a la derecha de
Greenwich). Es equivalente a un recorrido de 360° de longitud y se mide en grados (°),
minutos (') y segundos ("). La longitud se escribe como 103°25’10’’W (oeste en inglés),
+103°25’10’’, 103° W 25’10’’ ó 103°25’10’’E, -103°25’10’’, 103° E 25’10’’ para la longitud
Este. En los mapas la longitud corresponde a las líneas verticales.
En el manejo de los SIG es común verse en la necesidad de realizar transformaciones de
coordenadas geográficas al sistema de coordenadas UTM o viceversa.
Sistema de coordenadas UTM
El Sistema de Coordenadas Universal Transversa de Mercator (red UTM), conocidas
también como coordenadas rectangulares. Este sistema está dado por las coordenadas x,
y, similares a las del sistema cartesiano.
El sistema de coordenadas UTM se utiliza entre los paralelos 84° de latitud Norte y los 80°
de latitud Sur y a partir de estas latitudes hacia los polos se usa la Red Estereográfica
Polar (UPS). Las coordenadas se miden en metros.
En el sistema de coordenadas UTM, la referenciación de un punto se da a partir de:
1. Zona a la que pertenece.
2. Coordenada X.
3. Coordenada Y.
La Zona UTM. La red UTM esta dividida en zonas geográficas o cuadriláteros de 6° de
longitud y 8° de latitud. Los límites Norte y Sur de estas zonas conforman 60 zonas de la
red UTM. La posición este-oeste corresponde a la zona 1 (180° a 174°W) y aumenta
hacia el este hasta la zona 60 (174° a 180°E). Las franjas horizontales de 8° de amplitud
se asignan por letras, iniciando con la C (80° a 72°S) y terminando con la X, en los 84°N.
47
Zonas UTM para México. Basada en Zepeda (2005)
La coordenada X, se mide a partir del Meridiano Central (M.C.) de cada zona UTM, hacia
el este del M.C., los valores de X son mayores a 500,000 metros, y hacia el oeste del
M.C., los valores son menores a 500,000 metros. Esto quiere decir que hay 60 sitios en la
Tierra, que tienen coordenadas X UTM similares por lo que es necesario indicar la zona
UTM.
La coordenada Y, se mide en metros a partir del Ecuador, a partir de 0 hacia el norte. El
valor de origen está en el Ecuador y corresponde a 10,000, 000 metros, pero hacia el sur
se restan.
Las coordenadas UTM son las más utilizadas para la introducción de la información de los
SIG, por lo que es necesario recordar que se manejan unidades de longitud, es decir las
coordenadas están dadas en metros.
1.4. Elementos cartográficos
Los elementos cartográficos se pueden observar en un mapa, ya que éste es la
representación gráfica del espacio geográfico, en un modelo reducido y a escala, que
establece una correspondencia matemática y continua entre los distintos puntos de la
superficie terrestre y los del plano (Harvey, 2008).
Los elementos cartográficos tienen la función de simplificar la realidad a través de la
reducción de la imagen real a los parámetros del mapa, pues exige una selección y
abstracción de los rasgos que se desean representar. Los elementos cartográficos se
describen con detalle más adelante.
48
1.4.1. Introducción a la cartografía
A principios del siglo XX, el desarrollo de la cartografía se basó en el análisis de
fotografías aéreas que mediante la técnica de fotogrametría (tratamiento de fotografías
aéreas) y se establece un parteaguas en la cartografía, ya que se definen dos ramas:
Cartografía general, que se encarga de elaborar los mapas topográficos, de navegación
aérea, marítima, etc.
Cartografía temática, esta rama se enfoca a desarrollar los mapas temáticos cualitativos
y cuantitativos, denominados como mapas coropleticos que son mapas con áreas del
mismo valor pero separadas por límites (Harvey, 2008). Un ejemplo de estos mapas son
aquellos que muestran datos de población, uso de suelo, tipos de vegetación, etc. En la
siguiente figura se muestra un mapa temático coroplético del Valle de Toluca.
Mapa temático de la zona metropolitana del Valle de Toluca. Estrada González et al. (1994)
El uso del equipo de cómputo como una herramienta en la cartografía permitió
automatizar una serie de procesos que requerían tiempo y esfuerzo humano, por ejemplo,
al hacer los cálculos matemáticos para cambiar de una proyección cartográfica a otra.
Es importante mencionar que con la cartografía automatizada cambió la metodología
para la elaboración de mapas, pero no los procesos. Los cartógrafos tuvieron que manejar
los programas de dibujo automatizado (Auto Cad) para construir el mapa base, así como
49
la compilación de datos geográficos que muestran cambios rápidos en poco tiempo, por
ejemplo el uso de suelo. Los sistemas de información geográfica y vinieron a revolucionar
la planeación eficiente y rápida a través del análisis espacial.
Por lo tanto, en el manejo de los SIG, la cartografía es una de las disciplinas más
importantes por que es la que desarrolla los métodos matemáticos y geodésicos
necesarios para representar en un plano la superficie terrestre sobre un mapa.
1.4.2. Tipos de mapas
En la elaboración cartográfica se utilizan dos tipos de mapas: Los mapas generales y los
específicos o temáticos.
Mapas Topográficos. Son mapas generales que sirven para hacer la consulta
básica. Se construyen a partir de técnicas fotogramétricas aplicadas sobre las
fotografías aéreas, información geodésica y verificación de campo.
Mapas temáticos o específicos. Este tipo de mapas representa detalladamente
uno o varios elementos geográficos de una localidad, municipio, estado o país. Los
mapas temáticos representan información específica por ejemplo en la geología,
uso de suelo, población total, actividades económicas (actividades primarias,
secundarias y terciarias), etcétera.
En los siguientes subtemas los observarás más a detalle y conocerás sus principales
características de los mismos.
1.4.3. Mapas topográficos
Los mapas topográficos son un producto cartográfico que integra información de orografía
(forma del terreno), hidrografía, infraestructura, y poblaciones. La carta topográfica
representa las características orográficas, utilizando curvas de nivel (líneas en color
sepia), que representan puntos de igual altura sobre el nivel promedio del mar, con
intervalos o equidistancias de 10, 20 y 40 metros. En la siguiente figura se muestran las
curvas de nivel en plano y en superficie.
50
Curvas de nivel. Tomado de Olmo Pntic (2007)
Esta carta incluye información hidrológica, en color azul, identificando cuerpos como
corrientes de agua, permanentes (corrientes permanentes) e intermitentes (corrientes
temporales). La vegetación se representa en tonos verdes que identifican vegetación
densa y áreas de cultivo.
A través del sombreado del modelo digital de elevación (color gris de la imagen) se
complementa la representación del relieve superficial. También se representan obras
civiles, como son: vías de comunicación aéreas, marítimas, terrestres, así como
construcciones tales como escuelas, hospitales, templos, aeropuertos, puentes, túneles,
presas, bordos, cementerios, muelles, faros, puntos geodésicos y límites internacionales;
además se incluyen localidades rurales y urbanas que se identifican por su nombre y se
asocian a un rango de población.
El mapa topográfico permite hacer el primer acercamiento del análisis espacial. En la
figura siguiente se representan las características del medio físico a través de colores,
líneas, áreas símbolos y textos, estos elementos se integran en la tira marginal del mapa
que se encuentra en el extremo derecho.
51
Mapa topográfico. Tomado de INEGI (2011)
52
El mapa topográfico por lo general es el primer apoyo cartográfico para proyectos de
planeación a nivel local, municipal, estatal o nacional y sobre todo es la base cartográfica
para la generación de mapas temáticos.
1.4.4. Mapas temáticos: geológico, edafológico, clima, vegetación y
uso del suelo
En el análisis ambiental es necesario identificar elementos físicos (geología, suelos,
clima, vegetación y uso de suelo) de la superficie para identificar su distribución y estado
actual para llevar a cabo el análisis del medio ambiente y proponer estrategias de manejo,
conservación o restauración ecológica. A continuación se darán a conocer las
características de los principales mapas temáticos que se utilizan para el análisis
ambiental
Mapa geológico
Este mapa muestra los afloramientos (exposición sobre superficie) del material rocoso de
un área y su distribución, edad de las rocas y estructuras geológicas (fallas, plegamientos)
del área. En este tipo de mapa se encuentra información cualitativa (litología), distribución
del tipo de roca superficial y/o cuantitativa (edad cronoestratigráfica, edad de formación de
la roca). De acuerdo a la escala del mapa la información geológica también puede indica
la existencia de minerales metálicos y no metálicos que se explotan económicamente.
El mapa geológico es útil para la exploración minera, petrolera y de aguas subterráneas,
estudios hidrogeológicos, mineros, hidrocarburos, explotación de minerales y rocas,
construcción de obras civiles, planeación, ordenamiento territorial e investigación. es muy
útil porque permite planificar y organizar el trabajo de campo porque permite tener un
conocimiento previo de la zona en estudio.
En la siguiente figura se muestra la información geológica elemental que debe contener
un mapa geológico.
53
Mapa geológico de Comala, Colima, escala. 1:50 000. Tomado de Servicio Geológico Mexicano
(2012)
Mapas edafológicos
Los mapas de suelos sintetizan de manera gráfica las características morfológicas, físicas
y químicas de los suelos. Estos mapas contienen la distribución de las unidades de suelos
generalizados o detallados dependiendo de la escala a la que se está representando la
información. También se encuentra información sobre la textura superficial dominante y
las limitantes químicas (sodio, sal, etc.) o físicas (pedregosidad, roca, tepetate) que
afectan el uso y manejo del suelo. Estos mapas son un apoyo para la planeación y
ejecución de acciones encaminadas al uso óptimo de los recursos naturales, marco de
referencia para la degradación ambiental y la prevención de desastres ecológicos, debido
a la sobreexplotación o uso inadecuado del suelo. En la siguiente figura se observa la
distribución espacial de los suelos.
54
Mapa edafológico. Tomado de INEGI (2011)
Mapas climáticos
En este tipo de mapas se representan elementos climáticos como son: la temperatura que
se representa en forma de isotermas (líneas que unen los puntos con la misma
temperatura en un lugar determinado); la precipitación que se representa con isoyetas
(líneas que unen los puntos que tienen una precipitación igual); la presión del aire se
representa sobre los mapas mediante las isobaras (líneas que unen puntos con la misma
presión de un lugar). Existen mapas que muestran la circulación de los vientos, dirección
y velocidad.
55
Mapa climático global. Basado en Natural resources Canada, (2003)
Mapa de vegetación y uso de suelo
La cobertura de la vegetación y uso del suelo son dos elementos básicos para el estudio
de los recursos naturales. La cobertura es un indicador que cambia constantemente así
como el uso del suelo afectando a sistemas globales como: atmósfera, clima y nivel del
mar. Los cambios en la cobertura son dinámicos y arrojan toman como referencia para
algunas aplicaciones en la elaboración de diagnósticos ambientales, monitoreo ambiental,
evaluación del cambio climático y procesos de desertificación, etcétera.
56
INEGI (2009) maneja tres grupos de información de vegetación y uso del suelo de
acuerdo a sus afinidades y similitud de usos:
• Información ecológica florística fisonómica: incluye agrupaciones de comunidades
vegetales de acuerdo a las afinidades ecológicas y florísticas. En La siguiente figura se
muestran los métodos para recavar la información temática de vegetación.
• Información agrícola pecuaria forestal: presenta información de las áreas en las que
ha sido sustituida la cobertura vegetal por actividades agropecuarias, así como zonas
donde se lleva a cabo la explotación forestal.
• Información complementaria: incluye información derivada de la información
topográfica y que refuerzan directa o indirectamente la información de uso del suelo y
vegetación.
Para saber más sobre las características de un mapa geológico
consulta la página del servicio geológico mexicano e INEGI en
donde encontrarás las hojas geológicas del país y así puedas
profundizar sobre el tema mapas geológicos, la liga se encuentra
en la sección Para saber más de este documento.
1.4.5. Elementos del mapa
Los elementos de un mapa desde el punto de vista cartográfico son: escala, leyenda,
coordenadas, título, autores, orientación y fecha de elaboración (Harvey, 2008).
Escala. La escala es uno de los elementos más importantes en la elaboración de un
mapa porque es la relación numérica que hay entre la distancia que separa dos puntos
del mapa y la correspondiente en el terreno. En los mapas se representa por una fracción
cuyo numerador es la unidad y el denominador el número por el que se ha de multiplicar
una distancia cualquiera del mapa para obtener la distancia real. Por ejemplo la escala
1:250 000 representa que una unidad medida en el mapa (1 cm) representa 250 000
unidades sobre la superficie terrestre.
Kilómetros. Tomado de INEGI (2012)
57
En esta figura se representa la distancia en el terreno sobre una línea recta graduada.
Esta escala se usa siempre que el mapa se reduce por métodos fotomecánicos
(reducción, ampliación). Las escalas se pueden escribir en forma de fracción donde el
numerador indica el valor del plano y el denominador el valor de la realidad. Por ejemplo,
1:1, 1:10, 1:500.
Con la escala se puede calcular la distancia real, para ello, se debe medir la distancia en
el mapa y multiplicarla por la escala. Para pasar de la distancia real a la representación
sobre el mapa se debe dividir por la escala. Considera que siempre se deben manejar las
unidades en las que hayan tomado las medidas.
Leyenda del mapa. Es la explicación del sistema de símbolos que contiene el mapa.
Muchos de éstos ya son símbolos aceptados a nivel general y resultan fácilmente
identificables y se conocen como signos convencionales, por ejemplo, las ciudades y los
pueblos se señalan con puntos o superficies sombreadas, los ríos son líneas continuas y
se imprimen en azul, las curvas de nivel son líneas en color sepia, los límites municipales,
estatales o nacionales se representan a través de franjas de colores o líneas discontinuas.
Coordenadas geográficas. Las coordenadas permiten localizar un elemento en el mapa
es necesario referirse a las coordenadas geográficas del mismo. La localización de un
punto en el mapa se da con precisión en medidas angulares: grados, minutos y segundos
de latitud y longitud.
Título. El título o encabezado proporciona una breve descripción del mapa.
Autores. Se debe proporcionar el nombre de la institución, del grupo o individuo
responsable de crear el mapa.
Orientación. Los mapas deben indicar el norte verdadero, con frecuencia se representa
una rosa de los vientos u otro elemento que señala el polo magnético.
Fecha de elaboración. La fecha indica cuando fue elaborado el mapa y también ayuda al
lector a conocer la fecha de la recaudación de los datos.
Recuerda que los elementos cartográficos representan la información básica que siempre
debe contener un mapa.
58
Mapa topográfico que contiene todos los elementos cartográficos. Tomado de INEGI
(2011)
59
Actividad 4. Tipos de mapas
Ahora que has estudiado el tema de los elementos cartográficos, los subtemas de tipos
de mapas y elementos del mapa realizarás esta actividad que te permitirá diferenciar los
tipos de mapas e identificar los elementos cartográficos, para ello deberás realizar lo
siguiente:
1. Consulta un ordenamiento territorial mediante diferentes tipos de mapas que te
indique tu Facilitador(a) de la página de SEMARNAT o bien de la página del
gobierno de Tlaxcala.
2. Elabora un reporte en donde incluyas los diferentes de tipos de mapas de
ordenamiento territorial, esto lo podrás hacer mediante una tabla comparativa.
3. Compara los diferentes tipos de mapas, para ello, incrusta los diferentes tipos
de mapas en diferentes columnas.
4. Posteriormente identifica y describe los elementos cartográficos en los
distintos tipos de mapas en las columnas correspondientes. Las características
de esta tabla deberán ser:
 Columna 1: Tipo de mapa.
 Columna 2: Elementos cartográficos que utilizan en el diseño de los mapas.
5. Guarda tu reporte con la nomenclatura SIG_U1_A4_XXYZ y envíalo a la
sección de Tareas.
6. Espera la retroalimentación de tu Facilitador(a).
7. Incluye sus comentarios y vuélvelo a subir para que te sea evaluado.
*No olvides que puedes consultar a tu Facilitador(a) y compañeros(as) si te surgen dudas
en cómo elaborar esta actividad, a través del foro Dudas y consultas en el SIG
1.4.5. Sobreposición cartográfica
La sobreposición de mapas es una de las primeras funciones principales de los SIG
(Harvey 2008). Por los años 90 se llevaban a cabo superposiciones de mapas raster, se
utilizaba papel transparente, se dividía en celdas y se dibujaban los mapas. Estos mapas
se sobreponen físicamente unos sobre otros para marcar los atributos correspondientes a
zonas comunes en los diferentes mapas o para identificar variaciones en un tiempo de un
fenómeno determinado, por ejemplo, erosión, crecimiento urbano, deforestación.
60
Ahora con los SIG raster pueden llevarse a cabo estas sobreposiciones de manera
inmediata y con un gran número de mapas. La superposición de mapas a través de los
SIG realiza operaciones algebraicas como son: sumas, restas, multiplicaciones; así como
operaciones lógicas (AND; OR; NOT) entre los valores de los píxeles de cada mapa,
operaciones que se realizan en un tiempo reducido a través del SIG.
La superposición o sobreposición de mapas requiere tener el mismo sistema de referencia
y la resolución de cada uno de los mapas debe ser la misma. Tal como se aprecia en la
siguiente imagen del programa gvSIG, en donde se despliega la información del uso del
suelo y vegetación y los límites de los predios.
Sobreposición de mapas.
1.5. Los Software para SIG
Los programas de sistema de información geográfica tiene la capacidad de almacenar,
acceder, analizar, representar cartográficamente la información geográfica. Los SIG
disponen de herramientas de entrada, manipulación y salida de la información geográfica
(Backhoff Pohls, 2005).
Los software de SIG, soportan herramientas para realizar consultas espaciales y
estadísticas; procesamiento de imágenes, tienen una interfaz gráfica (GUI) para el acceso
61
a las herramientas por el usuario, permiten la elaboración de mapas, transformación de
coordenadas, visualización tridimensional (Backhoff Pohls, 2005).
En la siguiente tabla se presentan algunos de los programas de SIG.
Software
ArcInfo
Desarrollador
Environmental
Systems
Research
Institute (ESRI)
ArcView
Enviromental
Systems
Research
Institute (ESRI)
Genasys
Genasys Inc.
GeoMedia y
Modular GIS
Environment
(MGE)
Intergraph Corp.
Mapinfo
Mapinfo Inc.
Erdas Imagine
Erdas Inc.
EASI/PACE
PCI Remote
Sensing Corp.
Funcionalidad
Características principales
Alta
Modular, con facilidades para
desarrolladores de sistemas y
usuarios de nivel profesional.
Construcción de topología.
Manejo de grandes volúmenes de
datos. Manejo de información en
formato vectorial y raster. Interfaz
gráfica.
Alta
Modular, Manejo de grandes
volúmenes de datos.
Manejo de Información en formato
vectorial y raster Interfaz gráfica
muy amigable.
Alta
Plataforma para servicios de
localización con terminales
móviles.
Modular.
datos en formato vectorial y raster.
Aceptable Interfaz gráfica.
Alta
Modular.
datos.
Manejo de información en formato
vectorial y raster. Buena Interfaz
gráfica.
Medio
Usado en aplicaciones urbanas
para estadística demográfica.
Buena Interfaz Gráfica.
Alta
Modular. Es un SIG Raster usado
en procesamiento de imágenes de
satélite y radar.
Integra datos vectoriales en
formato nativo Arc Info.
Alta
Modular. Es un SIG Raster usado
en procesamiento de imágenes de
62
ILWIS
Idrisi
GRASS
International
Institute for
Aerospace
Survey and Earth
Sciences, ITC.
Escuela de
Geografía de la
Universidad de
Clark
Armada de
Estados Unidos.
Medio
satélite y radar.
Manejo de Información raster.
Permite digitalización y cálculo de
áreas.
Bajo
SIG Raster usado para educación
e investigación en sensores
remotos.
Bajo
SIG Raster. Fue desarrollado para
cumplir funciones muy específicas.
Programas de SIG. Tomado de Backhoff Pohls (2005)
1.5.1. Principales software para SIG
En esta sección se darán las características y aplicaciones de los principales software que
se utilizan sobre todo para el análisis ambiental.
Sistema de Información Geográfica Profesional (Professional GIS). El término
profesional se refiere al potencial de esta clase de software, este tipo de programa
permiten el acopio, edición, administración de la base de datos, análisis espacial,
geoprocesamiento. El ArcGIS y Smallworld son un ejemplo de este tipo de programas.
(Longley, et al., 2011).
Sistema de Información Geográfica de Escritorio (Desktop GIS). También son
llamados desktop mapping system, es el más ampliamente usado en esta categoría de software,
cuenta con excelentes herramientas para hacer mapas, reportes y gráficas. En este tipo
de programas se pueden integrar otras aplicaciones específicas como análisis y
visualización espacial, modelos de cálculo, datos como: sonido, video, fotografías. Este
tipo de programa actualmente se utiliza para la gestión pública, departamentos de
mercadeo, ventas, distribución y reparto, telecomunicaciones, propiedad inmobiliaria,
seguros, servicios de urgencia—bomberos, policía, salud, planeación (Longley, et al.
2011).
El software de escritorio de SIG puede registrar y sobreponer imágenes de tipo raster a
datos vectoriales, con lo que es posible la digitalización de la información geográfica en
pantalla. Cuenta con su propio lenguaje de programación y personalización de
aplicaciones. Algunos ejemplos son: Autodesk Map, ESRI ArcView, Intergraph GeoMedia,
Idrisi, MapInfo profesional.
63
Sistema de Información Geográfica Portátil (Hand-Held GIS). Este tipo de software se
emplea en computadoras de bolsillo, tipo palm y pocket PC, realizan funciones de
despliegue, consultas y aplicaciones analíticas simples. Algunos pueden vincularse
operativamente con un receptor GPS, como el ArcPady, el Mobilemapper para el registro
directo en campo de datos georreferenciados, en el ambiente de un SIG.
Biblioteca para desarrollo (Component GIS). Son programas que reúnen una colección
relacionada a componentes o algoritmos del SIG que un programador puede usar para
construir un sistema completo personalizado y especializada, que pueden instalarse
individualmente o ensamblarse con otros sistemas can capacidad para el despliegue y
consulta de datos. Ejemplo de ellos son: MapObjetcs de ESRI, MapInfo MapX y Blue
Marble Geographics GeoObjects (Longley, et al. 2010).
Explorador o visualizador. Son programas gratuitos con capacidad para visualización o
exploración, desplegar y consultar información geográfica en formatos de archivos
comunes. Algunos ejemplos son: Arc-Explorer de ESRI, GeoMedia de Intergraph, Viewer
y ProViewer de MapInfo (Longley, et al. 2011).
SIG en Internet. Son programas con alto potencial de usuarios y bajos costos. Este tipo de
Software de SIG está integrado por browsers y servidores web, y utiliza el protocolo de
transmisión de hipertexto (http) para comunicarse. Ejemplo de este programa son:
Autodesk Map- Guide, ESRI ArcIMS, Intergraph GeoMedia WebMap y MapInfo
MapXtreme (Longley, et al. 2011).
A continuación consultarás otros programas con funciones tipo SIG, éstos son:
SIG con base en CAD. A este tipo de programa se les han agregado algunas
capacidades de SIG, como manejo de bases de datos, análisis espacial y cartografía. Los
principales usuarios se encuentren en campos como la arquitectura, la ingeniería y la
construcción. Ejemplo de este tipo de programa son: Autodesk Map y Arc-CAD de ESRI.
Servidores de bases de datos geográficos. Este tipo de programa sirve para administrar
y facilitar el acceso de múltiples usuarios a grandes bases de datos geográficos en un
servidor, con un buen nivel de ejecución de aplicaciones simultáneas, y control sobre la
edición y actualización de la información. Algunos ejemplos de este software son: ArcSDE
de ESRI, Autodesk Vision y MapInfo SpatialWare (Longley, et al. 2011).
64
1.5.2. Aplicaciones de los SIG
Los sistemas de información geográfica están siendo usados en tiempo real por un
sinnúmero de usuarios, de todas las disciplinas. Actualmente se están generando mapas
como herramientas útiles para la toma de decisiones y para el desarrollo de análisis.
A continuación se enlistan algunas de éstas aplicaciones.
Disciplina
Agricultura
Forestal
Geología de cuevas
Gobierno federal
Ingeniería de
tuberías
Manejo del agua y
del drenaje
Marina
Aplicaciones
Establecimiento de sistemas de agricultura de precisión desarrollando
análisis agronómicos específicos para cada sitio.
También permite evaluar las características geográficas del paisaje
permitiendo mejorar la productividad y las ganancias.
El manejo forestal en este mundo cambiante es una tarea cada vez más
demandante y compleja por lo que los forestales se apoyan en los SIGS
para desarrollar análisis que permitan mejorar la toma de decisiones. El
SIG les permite entender a grandes rasgos los recursos naturales y les
permite desarrollar estrategias de abasto a largo plazo, predecir el
resultado de operaciones silviculturales y evaluar opciones de cosecha,
entre otras.
Estudio de los elementos y sus interacciones con el medio. Se han hecho
estudios y modelos de elevación, inventario y escenarios tridimensionales
de cuevas.
Censos, desarrollo urbano, y muchas agencias nacionales reducen costos
y funcionan apoyándose en SIG.
La competencia y la regulación han obligado a los operadores de las
tuberías de gas a ser más eficientes y seguros, por lo que requieren
información relacionada con la ubicación tanto de riesgos como de
servicios.
Las tecnologías SIG se han aplicado para integrar una variedad de
información y aplicaciones en un sistema de manejo, habiendo
desarrollado utilidades automatizadas para la cartografía y manejo de
servicios, así como para la automatización e integración de la información
en los procesos.
Análisis y mapas de la superficie marina permitiendo a investigadores y
organizaciones aplicarlo en oceanografía, hidrografía, navegación,
defensa, servicios costeros, batimetría.
Mapeo de la superficie marina, seguimiento de la ruta de ballenas,
conservación de especies, áreas protegidas, desarrollo de nueva
cartografía náutica tridimensional.
65
Minería y
ciencias de la tierra
Petróleo
Protección y
riesgos
Recursos naturales
Seguros
Servicios humanos
y de salud
SIG y desarrollo
sustentable
Transporte
Crear oportunidades de eficiencia y productividad ya que permite a los
ingenieros, geólogos y mineros extraer los recursos de manera inteligente,
eficiente, segura y adecuada ambientalmente al crear mapas de las
operaciones en tiempo y espacio. También permite adquirir, desarrollar e
interpretar las complejas bases de datos espaciales usadas en la minería y
las ciencias de la tierra.
Donde excavar, donde trazar una nueva tubería, establecer una refinería
han sido las decisiones que han requerido de las ciencias de la información
geográfica.
Integración y acceso a información para la planeación efectiva en los
casos de respuesta ante emergencia, prioridades de mitigación, análisis de
eventos históricos, y predicciones.
También permite el diseño de tácticas en respuesta a emergencias.
En un tiempo en que los recursos naturales se encuentran sujetos a una
explotación sin precedentes, los SIG apoyan la toma de decisiones
cruciales, ya que provee el marco para el análisis y discusión de asuntos
relativos a su manejo. También ha permitido estudiar los efectos del
calentamiento global; tales como el incremento de los niveles del mar en la
costa y el derretimiento de glaciares en los Himalayas.
Visualizar, analizar y distribuir el riesgo.
Estudio de las epidemias, ubicación de los hospitales, evaluar los efectos
de los contaminantes sobre la salud, distribución de recursos entre
instalaciones, dónde ubicar nuevos hospitales.
Se considera que los sistemas de información geográfica son uno de los
marcos para el desarrollo sustentable; es decir el crecimiento y el bienestar
de la población en equilibrio con el potencial del ambiente. También ha
permitido a la comunidad global entender el impacto de las formas
actuales de desarrollo sobre los recursos naturales, los ambientes y la
biodiversidad.
Los SIG nos han permitido comprender nuestros impactos y limitantes,
entender nuestros patrones de cambio, entender mejor los recursos que
usamos, e identificar los cambios geográficos inducidos por nuestras
actividades, para cuestionarnos ¿Es posible que la tierra continúe
manteniendo nuestras formas de vida y el desarrollo como lo conocemos
actualmente?
Los SIG apoyan tres de las actividades básicas en la industria del
transporte: Manejo de infraestructura, logística y manejo de fletes, y
manejo de tránsito. Mediante el SIG se integran mapas para el soporte de
decisiones para la planificación y análisis de rutas, seguimiento de rutas,
inventario y más.
Aplicaciones de los SIGs. Basado en ESRI (1992)
66
Para profundizar más acerca de la aplicaciones de los sistemas de
información geográfica consulta el articulo Geography matters,
ESRI White paper, (1992). Este artículo lo podrás encontrar en la
sección Para saber más.
1.5.3. Software libre
En el ámbito de los SIG la necesidad de contar con programas menos costosos fue
aumentando y a partir 1984, es entonces que se lanza por primera vez el software libre
bajo las siguientes consideraciones:




Libertad para ejecutar el programa para cualquier propósito.
Libertad para estudiar cómo funciona el programa y adaptarlo a cualquier
necesidad.
Libertad para redistribuir copias y compartirlas con la comunidad.
Libertad para mejorar el programa y compartir dichas mejoras con el público de
manera que la comunidad se pueda beneficiar de ellas.
Existen varios programas que se han creado con esta filosofía. A continuación se
mencionan algunos softwares y sus características principales.
Software
Desarrollado
Aplicación
Sitio de consulta
GRASS GIS
(Geographic
Resources
Analysis
Support
System)
Open Jump
laboratorio de
investigación
del ejército de
Estados Unidos
(USA-CERL)
Gestión del territorio.
Gestión medioambiental.
http://grass.itc.it/
Ministerio de
Recursos
Naturales de la
Columbia
Británica
(Canadá)
Generalitat
Valenciana,
España
Conexión a servidores de cartografía
WMS.
Herramienta para edición y modificación
de datos vectoriales.
Herramientas de geoprocesamiento
(zonas de influencia, uniones, etc).
Manejo de información vector y raster.
Acceso a servidores de mapas.
Acceso a bases de datos y tablas.
Geoprocesamientto rea de influencia,
recortar, disolver, juntar, envolvente
convexa, intersección, diferencia, unión,
enlace espacial, translación 2D,
http://www.jumpproject.org/
gvSIG
http://www.gvsig.org/web/
67
Quantum GIS
Fundacion
OSGeo
SAGA
(System for
Automated
Geoscientific
Analyses).
uDIG
Instituto
Geográfico de
Göttingen
(Alemania)
ILWIS
Integrated
Land and
Water
Information
System
desarrollado y
distribuido por
ITC Enschede
(International
Institute for
Geo-Information
Science and
Earth
Observation
Refracctions
(creadores
de PostGIS)
reproyección (sólo vectorial), geoprocesos
Sextante.
Soporte para edición PostGIS.
Conexión con GRASS.
Edición topológica.
Manejo de archivos vectoriales Shapefile,
ArcInfo coverages, Mapinfo, GRASS GIS.
Orientados a la información vectorial.
Tratamiento de datos matriciales.
Es similar al IDRISI o al módulo Spatial
Analyst de ESRI.
Manejo y manipulación de datos
espaciales y Geotools como librería para
la entrada y salida de datos.
Está basado en los parámetros del OGC
(Open Geospatial Consortium).
Conexión a servidores WFS (Web Feature
Service) o acceso mapas (WMS).
Permite el manejo de información
geográfica vectorial y raster.
Digitalización, edición, análisis y
representación de geodatos (datos
referenciados por coordenadas) así como
la producción de mapas de calidad.
http://hub.qgis.org
http://www.sagagis.org/en/index.html
http://sig.cea.es/udig
http://ilwis.wikispaces.com/
SIGs y sus características
A continuación se muestran dos tablas con algunos softwares libres y los formatos de
salida y de entrada compatibles para cada uno de ellos, con el propósito de que sirva de
guía, con la finalidad de realizar una evaluación del software libre que esta disponible para
el análisis espacial de la información geográfica y así obtener el diagnóstico ambiental. Ya
que este tipo de software ha sido desarrollados para satisfacer algunas necesidades por
parte de los desarrolladores.
Software
Formato
de salida
SHP
Quantum
JUMP Kosmo SAGA SEXANTE GvSIG uDIG GIS
X
X
X
68
DXF
X
PostGIS
X
GML
X
X
X
X
X
X
X
TIFF
X
X
GIFF
X
X
PCX
X
X
BMP
X
X
X
X
JPG
X
JPEG
PNG
X
X
X
X
XLS
OTHER
X
DATABASE
X
Formatos de salida de algunos software libre. Basado en Gilavert Margalef y Piug Polo (2008
Software
JUMP
Kosmo
SAGA
SEXANTE
GvSIG
uDIG
Quantum
GIS
Formato de
entrada
X
DNG
X
X
X
DWG
X
DXF
SHP
X
FME GML
X
JUMP GML
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
69
GML/XML
X
X
MIF
TXT
WKT
X
X
X
X
X
X
X
X
DBF
X
MDB
X
X
X
CVS
X
TAB
ESRI E00
X
X
Gstat shapes
X
X
XYZ shapes
X
X
X
X
X
X
JPG
X
X
X
X
X
JPEG
X
X
X
X
X
SID
X
X
X
PNG
X
X
X
TIFF
X
from database
X
GIF
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
IMG
BMP
X
ECW
X
DGM
X
X
X
X
X
X
ASC
X
DDF
70
DTO
X
DEM
X
AIR GRASS
X
Using GRASS
X
Using WFS
X
Using WMS
X
X
X
Using WCS
X
Using ArcIMS
X
X
Others
X
X
X
X
X
Formatos de entrada. Basado en Gilavert Margalef y Piug Polo (2008)
En esta tabla encontrarás los formatos de entrada compatibles que se muestran en la
primer columna para los software libres que se mencionan en el primer renglón.
Para el desarrollo de la asignatura utilizarás el software libre gvSIG , para que puedas
instalarlo en tu computadora y empaparte en el uso de este software libre, consulta el
documento Instrucciones de instalación del software gvSIG que se encuentra en el aula.
Autoevaluación
Es momento de reforzar los conocimientos relacionados con las temáticas que pudiste
abordar en esta primera unidad, por lo tanto es importante que resuelvas el ejercicio de
Autoevaluación, éste lo podrás encontrar dentro del aula virtual.
Para realizarlo, lee y responde a las preguntas que se encuentran en el aula.
Evidencia de aprendizaje. Visualización conjunta de la información
cartográfica
Los términos geográficos, cartográficos, las bases de datos son la información esencial
para la utilización de los SIG. En esta actividad podrás identificar términos mencionados
y discriminar los componentes de estos mismos SIG. Además podrás diferenciar los
sistemas de proyección cartográfica, coordenadas, sistemas de referencia además de los
tipos de mapas, es decir, podrás englobar todo lo visto a lo largo de esta unidad.
Por lo cual deberá realizar lo siguiente:
71
1. Tu Facilitador(a) te enviará un mapa de ordenamiento territorial, espéralo.
1. Elabora un reporte en el cual incluyas este mapa de ordenamiento territorial.
2. En él identifica cada elemento cartográfico y la representación de los datos
geográficos.
3. Describe la función de cada elemento cartográfico del mapa.
4. Y por último, describe una conclusión en donde interpretes la información del
mapa y definas sus aplicaciones.
5. Guarda y envía a tu Facilitador(a) con la nomenclatura SIG_U1_EA_XXYZ a la
sección Portafolio de evidencias.
6. Espera la retroalimentación de tu Facilitador(a), e incluye los comentarios
pertinentes en tu reporte.
7. Guárdalo y envíalo para que te sea evaluado.
8. Consulta la Escala de evaluación, con la finalidad de que puedas conocer los
parámetros con los que te será evaluado.
*Recuerda que puedes consultar a tus compañeros y Facilitador(a), en caso de que te
surjan dudas al respecto mediante el foro Dudas y consultas en el SIG.
Autorreflexión
Además de enviar tu evidencia de aprendizaje, deberás realizar esta actividad de
Autorreflexión, por lo tanto deberás realizar lo siguiente:
1. Ingresa al foro Preguntas de autorreflexión, ahí tu Facilitador(a) te expondrá las
preguntas guía con las cuales elaborarás tu actividad.
2. Posteriormente, reflexiona sobre los cuestionamientos y elabora tu documento
de autorreflexión.
3. Guarda tu archivo y súbelo mediante la herramienta de Autorreflexiones.
*Recuerda que esta actividad tiene un valor del 10% de tu evaluación y que deberás
realizar una por cada unidad con la finalidad de que obtengas el total de este valor de
72
evaluación.
Para saber más
1. En el libro Transporte y espacio geográfico. Una Aproximación geoinformática del autor
Backhoff Pohls te muestra las técnicas y principios y conceptos básicos de la disciplina
de la geografía, así mismo te muestra los componentes de un SIG y su clasificación y
estructura. También te muestra el sistema de posicionamiento global, sus definiciones
conceptuales y principios operacionales, para ello podrás consultar la liga:
http://books.google.com.mx/books?id=H0VxBirKbpsC&printsec=frontcover&dq=Transp
orte+y+espacio+geogr%C3%A1fico.+Una+Aproximaci%C3%B3n+geoinform%C3%A1ti
ca&hl=es&sa=X&ei=JFe-TekKIiA2gX189WvDw&ved=0CDAQ6AEwAA#v=onepage&q=Transporte%20y%20espac
io%20geogr%C3%A1fico.%20Una%20Aproximaci%C3%B3n%20geoinform%C3%A1tic
a&f=false
2. Para que puedas conocer y comprender aún más la terminología que se utiliza con los
SIG, se te presenta el siguiente Glosario de términos usados en el trabajo con sistemas
de información geográfica del autor Felicisimo. Para ello da clic en la siguiente liga:
http://www6.uniovi.es/~feli/pdf/glosario.pdf
3. En esta página web podrás consultar los componentes que integran el Sistema de
Posicionamiento Global (GPS), además podrás consultar mapas sobre el tema de
climas y fenómenos atmosféricos de la página de National Oceanic Atmospheric
Administration (NOAA). Consulta la liga:
http://www.ngs.noaa.gov/TOOLS/Nadcon/Nadcon.shtml
4. Para profundizar más en el tema de proyecciones cartesianas ingresa al sitio web Atlas
Nacional de Canadá, en donde encontrarás mayor información sobre las proyecciones
cartográficas, para ello consulta la liga:
http://atlas.nrcan.gc.ca/site/english/learningresources/carto_corner/map_projections.ht
ml
5. En los apuntes de Datum, encontrarás información acerca de éste, como por ejemplo
su definición, su importancia, así como los tipos de datum que existen. Una vez que ya
hayas ingresado a la página deberás dar clic en la liga DATUM que se encuentra en la
parte inferior izquierda de la pantalla. Para ello ingresar a la página http://earthinfo.nga.mil/GandG/coordsys/datums/index.html
6. Para saber más sobre el tema de tipos de mapas, sus características y aplicaciones del
mapa topográfico, ingresa a la página de INEGI, consulta la siguiente liga:
http://www.inegi.org.mx/geo/contenidos/topografia/default.aspx
73
Así mismo encontrarás en la misma página los mapas temáticos, en la sección de
recursos naturales, para que lo consultes da clic en la siguiente liga:
http://www.inegi.org.mx/geo/contenidos/recnat/default.aspx
También podrás encontrar las hojas geológicas del país en el Servicio Geológico
Nacional y podrás consultar los mapas geológicos de México, para ello deberás
ingresar a la siguiente página:
http://portaljsp.sgm.gob.mx/cartas_impresas/productos/cartas/cartas50/geologia50/num
carta50.html
7. En este artículo de Geography matters, podrás encontrar el uso y aplicaciones de los
sistemas de información geográfica en diferentes disciplinas. Para hacerlo consulta la
liga: http://www.srnr.arizona.edu/rnr/rnr403/whitepapers/geomatte.pdf
Cierre de la unidad
En esta unidad pudiste conocer los elementos y fundamentos cartográficos, geográficos
necesarios para el manejo de los Sistemas de Información Geográfica. También pudiste
identificar y diferenciar los tipos de mapas y sus componentes principales, como por
ejemplo los mapas temáticos, topográficos, geológicos, climáticos, etc.
También lograste conocer qué es un sistema de base de datos, su diseño y elaboración,
los tipos de base de datos como por ejemplo la base de datos relacional y la base de
datos orientados a objetos. Así mismo, has podido conocer qué es una base datos
geográficos y las base datos no-geográficos, sus principales características de las
mismas. Así como los elementos cartográficos básicos de un mapa y sus características
principales.
Otro de los aspectos importantes en esta unidad es que pudiste revisar los softwares
libres de los SIG, así como las aplicaciones que tienen cada uno de ellos y sus
terminaciones de entrada y salida de la información. Con ello podrás consultar la siguiente
unidad, la cuál te enseñará sobre el uso en especifico del software libre gvSIG y sus
aplicaciones.
Fuentes de consulta
Bibliografía básica



Backhoff Pohls, M. A. (2005). Transporte y espacio geográfico. México: UNAM.
Bosque Sendra, J. (1992). Sistemas de Información Geográfica. Madrid. Rialp.
Buzai, G. (2008). Sistemas de Información Geográfica y Cartografía temática.
Métodos y técnicas para el trabajo en el aula. Argentina: Lugar Editorial.
74












Christopherson R. W. (2007). Elemental geosystems. New york: Prentice Hall.
Harvey, F. (2008). A primer of GIS fundamental geographic y cartographic
concepts. New York: Guilford.
ESRI. (1992). AML User´s Guide-Aplications Programming language reference.
(Second edition). USA: Environmental Systems Research Institute, Inc.
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España. Ministerio de Medio Ambiente. Recuperado el 19 de mayo del 2012 de:
http://books.google.com.mx/books?id=KcXmIbFHgVQC&pg=PA128&lpg=PA128&d
q=La+utilizaci%C3%B3n+de+los+modelos+digitales+del+terreno+en+el+Estudio+d
el+Medio+F%C3%ADsico&source=bl&ots=PDg4VpFnH8&sig=8TbnQ9KX3_eDvN
O0uPXowyEEIzA&hl=es-419&sa=X&ei=jby3TbaLqag2gWQodTWCQ&ved=0CEwQ6AEwAQ#v=onepage&q=La%20utilizaci%C3
%B3n%20de%20los%20modelos%20digitales%20del%20terreno%20en%20el%20
Estudio%20del%20Medio%20F%C3%ADsico&f=false
Gómez Ballester, E., Martínez Barco, P., Moreda Pozo, P., Suárez Cueto, A.,
Montoyo Guijarro, A. y Saquete Boro, E. (2010). Apuntes Base de datos 1.
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Madrid: Síntesis Editorial.
Longley, P.A. (2001). Geographic Information Systems and Science. England:
Wiley & Sons.
Longley, P., Goodchild, M. Maguire, D. y Rhind, D. (2011). Geographic Information
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Mendieta Ocampo, J. y Valencia Céspedes, R. (2005). Cartografía Básica
Aplicada. Colombia: Universidad de Calas.
Peña Llopis, J. (2008). Sistemas de Información Geográfica aplicados a la gestión
del Territorio: entrada, manejo, análisis y salida de datos espaciales Teoria general
y práctica para ESRI ArcGIS 9. (Tercera edición). España: Universidad de
Alicante.
Quirós Hernández, M. (2011).Tecnologías de la Información Geográfica (TIG):
cartografía, fotointerpretación, teledetección y SIG. España: Universidad de
Salamanca.
Taboada González, J. A. y Cotos Yáñez, J. M. (2005). Sistemas de información
Medioambiental. España: Netbiblo, S.L.
Bibliografía complementaria
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












Ackroyd, N. y Lorimer, R. (2008). Global navigation: a GPS user's guide. London:
Lloyd's of London Press.
Botella Plana, A., Muñoz Bollas, A., Olivella González, R., Olmedillas Hernández,
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geográfica y geotelemática. Barcelona: UOC.
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una base de datos cartográfica de la contaminación marina provocada por el
Prestige y su integración en un sistema de información Geográfica. Madrid:
Universidad Rey Juan Carlos.
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Información Geográfica para el Inventario y Análisis de los Recursos Bióticos del
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