Un Sistema de Información Geográfica es un conjunto integrado de elementos informáticos, humanos y de procedimientos diseñado para la recogida, almacenaje, manipulación, despliegue y análisis de datos espaciales y sus atributos relacionados (de Lázaro y Torres & González González, 2005; Demirci & Karaburun, 2009; Fitzpatrick & Maguire, 2000; Joseph J. Kerski, Ali Demirci, & Andrew J. Milson, 2013; Lam, Lai, & Wong, 2009). Normalmente los SIG se utilizan para resolver problemas complejos de planificación y gestión de nuestro entorno. Algunos autores los consideran una disciplina en sí misma capaz de generar, procesar o representar información geográfica (Chuvieco et al., 2005) y uno de los aspectos clave de los SIG es la capacidad de modelar la realidad en capas de información, permitiendo un tratamiento, o análisis, de forma independiente o relacionada entre las diferentes dimensiones o aspectos que configuran el territorio (Boix & Olivella, 2007). Este tratamiento permite trabajar de forma selectiva según las necesidades, aislando información o gestionándola de forma simultanea (García Cuadrado, 2012). La cartografía – representación de los datos en un mapa- es una de las capacidades del SIG, pero no la única ni la más importante, un SIG permite realizar análisis espacial como función principal y tomar decisiones sobre el territorio (de Lázaro y Torres & González González, 2005).
Un SIG es, por tanto, una parte fundamental de las ciencias de la información geográfica y, como decíamos, un método, una técnica y una herramienta TIG. En tanto es una especialidad que aplica el análisis espacial el objetivo de un SIG es solventar problemas de carácter territorial mediante el establecimiento de un marco de trabajo estándar para el proceso de datos geográficos utilizando la generalización, la estandarización y la descomposición de los datos, y de los procesos que se aplican, de manera que se puedan combinar con facilidad y flexibilidad. Para ello se requiere:
1- Comprender conceptualmente el problema a tratar –normalmente con un especialista en el territorio y una formación adecuada en Geografía-.
2- Conocer los medios que nos da la herramienta: los conceptos técnicos y teóricos básicos –geográficos y cartográficos-, los procesos de análisis desde un punto de vista conceptual –modelado- y las herramientas del SIG –sintaxis de comandos-. 3- Combinar los conceptos teóricos, los procesos de análisis y las herramientas en una
secuencia lógica y finita llamada modelado para la construcción de un modelo cartográfico a partir de la superposición de la información en capas y del análisis basado en esa superposición (Rabella, 2008).
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Las propias palabras que componen el nombre SIG nos permiten también saber más sobre su naturaleza. Un sistema es un conjunto de elementos interrelacionados, así pues un SIG se compone de unidades más pequeñas que se relacionan entre ellas. La información es un conocimiento desarrollado a partir de datos, con lo que un SIG debe ser capaz de utilizar datos y de generar información nueva a partir de ellos; el sistema ha de poder manejar esos datos; y éstos además son geográficos lo que implica un componente territorial datado en una fecha concreta y que contiene una serie de atributos.
El sistema de un SIG se compone de máquinas -el hardware: computadoras, satélites, GPS, impresoras, monitores, etc.-, programas informáticos -el software: ArcGIS, Geomedia, Miramon, etc.-, datos almacenados, usuarios, procedimientos y modelado –reglas de uso y plan de aplicación de operaciones para conseguir los objetivos deseados-. Los datos geográficos a su vez tienen que poseer: una localización en el espacio referida a un sistema de coordenadas, unos atributos descriptivos y permitir establecer relaciones entre esos atributos. Dentro del sistema podemos establecer tres grupos según sus funciones específicas:
A) Funciones del hardware: el principal cometido del hardware es la entrada de datos, su procesado, su almacenaje y su salida, es la parte “física” del sistema.
B) Funciones del software: el software gestiona la entrada de datos y permite manipularlos mediante bases de datos espaciales, un sistema gestor de bases de datos, un sistema gráfico de digitalización y acceso a las herramientas (interfaz), un sistema de representación visual (zoom, capas), un sistema de análisis (cálculos, herramientas) y un sistema de proceso de imágenes. En la Figura 1 podemos ver un ejemplo de software SIG, el aspecto de su interfaz y la aplicación de una herramienta de análisis.
C) Funciones de los usuarios y organizaciones: el componente humano es el que se dedica a aplicar los procedimientos de análisis y manipulación que permiten tomar decisiones en base a los datos recogidos. Los usuarios de un SIG siguen un proceso de trabajo compuesto de:
1- Entrada: captura y edición de datos, digitalización, proceso de imágenes (de satélite, fotografía aérea u ortofotos), conversión de datos y su posible transferencia.
33 Figura 1: Pantalla de la interfaz de un programa SIG
Figura 1: Imagen de una captura de pantalla de ArcGIS. Se puede observar la aplicación de una herramienta del programa para generar áreas alrededor de un punto (buffer), en este caso de 500 m de radio en datos sobre Montreal. En la parte izquierda superior se despliegan las capas de datos utilizadas (Layers) y en la parte inferior las herramientas disponibles (Arc Toolbox). En la parte superior además de una barra de menús estándar podemos ver las opciones de añadir capa, editar e introducir datos y gestionar la base de datos. En el lateral izquierdo de la ventana de visualización (en el centro) tenemos las opciones de zoom, ajuste de visualización, arrastrar, seleccionar, medir, localizar por coordenadas y consultar a la base de datos por objeto desplegado. Fuente: http://hereindubhlinn.blogspot.com.es/.
2- Gestión: almacenaje y actualización de los datos. Normalmente la estructura de datos de un SIG suele utilizar diversos tipos de archivos, entre los más frecuentes están las coberturas (cover; e00, coverage e info), las shape (shp, shx, dbf, sbn, prj, sbx y xml), y las geodatabases -bases de datos relacionales, gdb, que contienen feature datasets, feature classes (datos vectoriales), tablas, rasters y topología-. En la Figura 2 tenemos una tabla de atributos de una serie de datos geográficos vectoriales. Existen dos modelos de datos básicos, que sólo describiremos brevemente:
- Vectorial: mediante objetos geométricos como el punto, la línea y el polígono. - Raster: mediante imágenes con celdas que contienen un único atributo.
3- Procesamiento de datos: corrección, manipulación y transformación de los datos.
4- Análisis: superposición y conectividad entre los datos que permite crear información nueva. El análisis se basa en la contigüidad, la coincidencia, la proximidad, la conectividad,
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el radio de acción (buffer), la geometría de coordenadas y en operaciones lógicas. Acciones típicas de geo-procesamiento y análisis son:
- Extracción de parte de una capa dividiéndola o seleccionando áreas o elementos de la capa o su tabla y creando otra capa o tabla.
- Superposición de varias capas permitiendo borrar áreas, combinarlas, unirlas o actualizarlas a partir de la coincidencia espacial.
- Proximidad de los elementos que genera áreas de influencia a su alrededor, divide el espacio según su distribución y calcula distancias.
- Estadística de frecuencias.
5- Representación: anotaciones, simbología y comunicación de la información resultante del análisis mediante mapas y tablas, fundamentalmente, en pantalla, digital o en papel.
Figura 2: Tabla de atributos de datos geográficos
Figura 2: Imagen de una tabla de atributos de ArcGIS de una capa de polígonos asociada a un conjunto de archivos de datos (shp, shx, prj, dbf). Los programas informáticos SIG tratan con bases de datos espaciales con referencia a un sistema de coordenadas (geográficas –latitud y longitud- o UTM1 –X e Y-). En la tabla podemos ver diferentes polígonos (con su referencia individual –FID-) y atributos asociados: nombre –en este caso de un país-, población en 1989, población en 1980 e índices de crecimiento. Cada uno de estos polígonos tiene una serie de vértices y aristas que lo definen –variable según el formato de datos- referidos al sistema de coordenadas de referencia (datum). Fuente: http://hereindubhlinn.blogspot.com.es/.
Un SIG combina datos desde escalas locales hasta escalas globales y nos permite crear, interactuar con y analizar esos datos para tomar decisiones basadas en patrones espaciales. Debido a que las bases de datos se apoyan en información espacial el usuario se concentra en analizar patrones, relaciones y tendencias. El análisis espacial implica la investigación de cualquier elemento que se pueda desplegar en un mapa, una imagen de la superficie terrestre, un gráfico o cualquier otra información que sea susceptible de ser estudiada geográficamente; los SIG permiten a los investigadores y los responsables de toma de
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decisiones identificar patrones que anteriormente no era posible detectar (Thomas R. Baker, Kerski, Huynh, Viehrig, & Bednarz, 2012). Gracias a las funciones que hemos enumerado los campos de uso del SIG son múltiples: la planificación territorial, la arqueología, el catastro, los estudios de mercado, los seguros, el control de epidemias e incendios o la protección del medio ambiente, por ejemplo. El primer SIG surge en 1962-63 en Canadá creado por Roger F. Tomlinson (Lam et al., 2009; Tomlinson, 1998). Carl Steiniz desarrolló las primeras ideas sobre su aplicación en planificación urbana y análisis del paisaje (Scholten, van de Velde, & van Manen, 2009), pero no se comercializaron hasta los años 80, ligado al desarrollo de los CAD (programas de diseño asistido por computadora) (Vinyoli, 2007) cuando se convierten en una herramienta con un coste-beneficio eficiente usada para la gestión de datos espaciales por parte del estado, organizaciones no gubernamentales, universidades y la industria ayudando a la toma de decisiones. Potenciado por la difusión de Internet, como hemos visto, los avances en la capacidad del hardware y el software, los dispositivos móviles y la disponibilidad de datos espaciales los SIG se expandieron más allá de los laboratorios de informática hacia un uso mucho más social (Thomas R. Baker et al., 2012; Joseph J. Kerski et al., 2013). Los SIG se llevan enseñando en las universidades dentro de una gran diversidad de departamentos para planeamiento, prospecciones, ciencias forestales y arquitectura (Kemp, Goodchild, & Dodson, 1992) además de en geografía, ciencias ambientales o biología.
2.1. Tipologías de SIG
2.1.1. Desktop SIG
El SIG de escritorio es la versión inicial y clásica del SIG que utiliza como un componente del hardware un ordenador personal –de escritorio o portátil- al cual se le instala un software SIG, almacena los datos en la máquina local o conecta directamente mediante FTP (protocolo de transporte de archivos) con un servidor que los almacena, pero siempre trabajando en local. Al Desktop SIG se le puede aplicar por defecto todos los rasgos que hemos comentado anteriormente.
2.1.2. Web SIG
Un Web SIG es una aplicación de visualización y análisis geográfico mostrada en un navegador web. En los últimos años este tipo de SIG ha aumentado su precisión, velocidad y capacidad equiparándose con algunos de los Desktop SIG más básicos. Un Web SIG realiza funciones básicas como el zoom, arrastrar y navegar por una imagen de los datos e identificar –consultar la base de datos por objeto-, pero también suelen tener otras
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herramientas como la creación de agrupaciones o localizar centros (Thomas R. Baker, 2015). Un Web SIG permite utilizar los datos en nube mediante repositorios de mapas, capas y servicios geoespaciales sin necesidad de descargarlos o almacenarlos en una máquina local (Milson, 2011a).
2.1.3. Mobile SIG
Un Mobile SIG es un SIG utilizable en un dispositivo móvil. Entendemos por dispositivo móvil aquel que tiene capacidades de comunicación, un procesador, RAM, almacenaje local en el disco duro, puede navegar por Internet y conectarse a GPS; un Smartphone, un PDA (ayudante de datos personales) y una computadora de bolsillo son ejemplos de dispositivos móviles. Por tanto un Mobile SIG es la habilidad de un dispositivo móvil de desplegar datos geoespaciales y recibir, procesar y recuperar las peticiones de carácter SIG del usuario. Estrictamente nos referiremos a los Mobile SIG instalados en esos dispositivos, no a la capacidad de los mismos de utilizar un navegador para un Web SIG. Podemos encontrar dos tipos de Mobile SIG: de trabajo de campo –especializados en recolectar datos, actualizarlos y validarlos- y de servicios de localización –centrados en navegación, creación de rutas, encontrar localizaciones o seguimiento de vehículos- (Hussein, Eibrahim, & Asem, 2011).