Definición de Sistema de Información Geográfica (SIG)

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Un Sistema de Información Geográfica (SIG) es un sistema que integra software, hardware e información geográfica con el objetivo de manipular, analizar, almacenar y mostrar todo tipo de información geográfica. En inglés se llama Geographic Information System (GIS).

Estos sistemas suelen utilizarse en investigaciones científicas, la gestión de los recursos, gestión de activos, la arqueología, la evaluación del impacto ambiental, la planificación urbana, la cartografía, la sociología, la geografía histórica, el marketing, la logística, etc.

Introducción

Un Sistema de Información Geográfica (SIG) es un sistema para crear, almacenar, analizar y gestionar datos espaciales y atributos asociados. En el sentido más estricto, es un sistema informático capaz de integrar, almacenar, editar, analizar, compartir y mostrar información de referencia geográfica. En un sentido más genérico, el SIG es una herramienta que permite a los usuarios crear consultas interactivas (búsquedas creadas por el usuario), analizar la información espacial y editar los datos. La Ciencia de la Información Geográfica es la ciencia que subyace a las aplicaciones y sistemas, enseñada como un programa de grado por varias universidades.

La tecnología de los sistemas de información geográfica puede utilizarse para investigaciones científicas, gestión de recursos, gestión de activos, evaluación del impacto ambiental, planificación del desarrollo, cartografía y planificación de rutas. Por ejemplo, un SIG podría permitir a los planificadores de emergencias calcular fácilmente los tiempos de respuesta a las emergencias en caso de un desastre natural, o podría utilizarse un SIG para encontrar humedales que necesiten protección contra la contaminación.

Historia del desarrollo

Hace 35.000 años, en las paredes de las cuevas cerca de Lascaux, Francia, los cazadores de Cro-Magnon hicieron dibujos de los animales que cazaban. Asociado con los dibujos de animales están las líneas de las pistas y los recuentos que se cree que representan las rutas de migración. Aunque son simplistas en comparación con las tecnologías modernas, estos primeros registros imitan la estructura de dos elementos de los modernos sistemas de información geográfica, una imagen asociada a la información de atributos.

Posiblemente el primer uso del método geográfico, en 1854 John Snow describió un brote de cólera en Londres utilizando puntos para representar la ubicación de los casos individuales. Su estudio de la distribución del cólera condujo a la fuente de la enfermedad, una bomba de agua contaminada en el corazón del brote. Si bien los elementos básicos de la topología y el tema existían anteriormente en la cartografía, el mapa de John Snow era único, ya que utilizaba métodos cartográficos para representar por primera vez grupos de un fenómeno geográficamente dependiente. A principios del siglo XX se desarrolló la "foto-litografía", en la que los mapas se separaban en capas. El desarrollo del equipo informático impulsado por la investigación de armas nucleares conduciría a aplicaciones de "cartografía" informática de propósito general a principios de los años sesenta. El año 1964 vio el desarrollo del primer SIG verdaderamente operativo del mundo en Ottawa, Ontario, por el Departamento Federal de Energía, Minas y Recursos. Desarrollado por Roger Tomlinson, se llamó "Sistemas Canadienses de Información Geográfica" (CGIS) y se utilizó para almacenar, analizar y manipular los datos recogidos para el Inventario de Tierras de Canadá (CLI), una iniciativa para determinar la capacidad de las tierras para el Canadá rural mediante la cartografía de información sobre suelos, agricultura, recreación, vida silvestre, aves acuáticas, silvicultura y uso de la tierra a una escala de 1:250.000. También se añadió un factor de clasificación de clasificación para permitir el análisis.

El CGIS fue el primer "sistema" del mundo y supuso una mejora con respecto a las aplicaciones de "cartografía", ya que proporcionó capacidades de superposición, medición y digitalización/escaneo. Apoyaba un sistema de coordenadas nacionales que abarcaba todo el continente, codificaba las líneas como "arcos" con una verdadera topología incorporada y almacenaba la información de atributos y localización en archivos separados. Como resultado de esto, Tomlinson se ha convertido en el "padre de los SIG".

El CGIS duró hasta los años 90 y construyó la mayor base de datos digital de recursos terrestres de Canadá. Se desarrolló como un sistema basado en una computadora central en apoyo de la planificación y gestión de los recursos federales y provinciales. Su punto fuerte fue el análisis de conjuntos de datos complejos en todo el continente. El CGIS nunca estuvo disponible en forma comercial. Su desarrollo inicial y su éxito estimularon varias aplicaciones cartográficas comerciales que vendían proveedores como ESRI, MapInfo, Intergraph y CARIS para incorporar con éxito muchas de las características del CGIS, combinando el enfoque de primera generación para la separación de la información espacial y de atributos con un enfoque de segunda generación para organizar los datos de atributos en estructuras de base de datos. El crecimiento de la industria en los decenios de 1980 y 1990 fue impulsado por el uso creciente de los SIG en estaciones de trabajo Unix y en la computadora personal. A finales del siglo XX, el rápido crecimiento de diversos sistemas se había consolidado y normalizado en relativamente pocas plataformas y los usuarios empezaban a exportar el concepto de visualización de datos de SIG por Internet, lo que requería normas de formato y transferencia de datos. Más recientemente, hay un creciente sabor a paquetes de SIG gratuitos y de código abierto, como el SIG GRASS y el SIG Quantum, que funcionan en una serie de sistemas operativos y pueden personalizarse para realizar tareas específicas .

Técnicas utilizadas en el SIG

Creación de datos

Las modernas tecnologías de los SIG se basan en la información digital, para la cual existen varios métodos de recopilación. El método más común de creación de datos es la digitalización, en la que se transfiere un mapa impreso o un plano de prospección a un medio digital mediante el uso de un programa de dibujo asistido por computadora (CAD) y capacidades de georreferenciación. Muchos programas de SIG facilitan este tipo de captura de datos en un entorno integrado. Otras fuentes de datos espaciales cada vez más disponibles son los estudios del GPS, las imágenes de satélite de teledetección y los sensores aéreos como el LIDAR

Relacionar la información de diferentes fuentes

Si pudiera relacionar la información sobre las precipitaciones de su estado con fotografías aéreas de su condado, podría saber qué humedales se secan en ciertas épocas del año. Un SIG, que puede utilizar información de muchas fuentes diferentes en muchas formas diferentes, puede ayudar con tales análisis. El principal requisito para los datos de la fuente consiste en conocer la ubicación de las variables. La ubicación puede ser anotada por las coordenadas x, y, y z de longitud, latitud y elevación, o por otros sistemas de geocódigos como los Códigos Postales o por marcadores de millas de carreteras. Cualquier variable que pueda ser localizada espacialmente puede ser introducida en un SIG. Los organismos gubernamentales y las organizaciones no gubernamentales están produciendo varias bases de datos informáticas que pueden introducirse directamente en un SIG. Se pueden introducir en un SIG diferentes tipos de datos en forma de mapa.

Un SIG también puede convertir la información digital existente, que tal vez no esté aún en forma de mapa, en formas que pueda reconocer y utilizar. Por ejemplo, las imágenes digitales de satélite generadas mediante la teleobservación pueden analizarse para producir una capa de información digital similar a un mapa sobre las cubiertas vegetales. Otro recurso bastante desarrollado para nombrar objetos de SIG es el Tesauro Getty de Nombres Geográficos (GTGN), que es un vocabulario estructurado que contiene alrededor de 1.000.000 de nombres y otra información sobre lugares[1].

Asimismo, los datos de censo o los datos tabulares hidrológicos pueden convertirse en forma de mapa, sirviendo como capas de información temática en un SIG.

Representación de datos

Los datos del SIG representan objetos del mundo real (carreteras, uso de la tierra, elevación) con datos digitales. Los objetos del mundo real pueden dividirse en dos abstracciones: objetos discretos (una casa) y campos continuos (cantidad de lluvia caída o elevación). Hay dos amplios métodos utilizados para almacenar datos en un SIG para ambas abstracciones: Raster y Vector.

El tipo de datos raster consiste en filas y columnas de celdas donde en cada celda se almacena un único valor. En la mayoría de los casos, los datos raster son imágenes (imágenes raster), pero además del color, el valor registrado para cada celda puede ser un valor discreto, como el uso de la tierra, un valor continuo, como las precipitaciones, o un valor nulo si no se dispone de datos. Mientras que una celda rasterizada almacena un valor único, puede extenderse utilizando bandas rasterizadas para representar los colores RGB (rojo, verde, azul), mapas de colores (un mapeo entre un código temático y un valor RGB), o una tabla de atributos extendida con una fila para cada valor de celda única. La resolución del conjunto de datos raster es su ancho de celda en unidades terrestres. Por ejemplo, en una imagen rasterizada LIDAR, cada celda puede ser un píxel que representa un área de 3 metros por 3 metros. Normalmente las celdas representan áreas cuadradas del suelo, pero también se pueden utilizar otras formas.

El tipo de datos vectoriales utiliza geometrías como puntos, líneas (series de coordenadas de puntos), o polígonos, también llamados áreas (formas delimitadas por líneas), para representar objetos. Entre los ejemplos se incluyen los límites de las propiedades de una subdivisión de viviendas representados como polígonos y las ubicaciones de pozos representados como puntos. Las características de los vectores pueden hacerse respetar la integridad espacial mediante la aplicación de reglas de topología como "los polígonos no deben superponerse". Los datos de los vectores también pueden utilizarse para representar fenómenos que varían continuamente. Las curvas de nivel y las redes irregulares trianguladas (TIN) se utilizan para representar la elevación u otros valores que cambian continuamente. Las TIN registran valores en lugares puntuales, que están conectados por líneas para formar una malla irregular de triángulos. La cara de los triángulos representa la superficie del terreno.

Existen ventajas y desventajas de utilizar un modelo de datos raster o vectorial para representar la realidad. Los conjuntos de datos raster registran un valor para todos los puntos de la zona cubierta que puede requerir más espacio de almacenamiento que la representación de datos en un formato vectorial que puede almacenar datos sólo donde se necesitan. Los datos rasterizados también permiten una fácil aplicación de las operaciones de superposición, que son más difíciles con los datos vectoriales. Los datos vectoriales pueden presentarse como gráficos de vectores utilizados en los mapas tradicionales, mientras que los datos rasterizados aparecerán como una imagen que puede tener un aspecto bloqueado para los límites de los objetos.

También pueden almacenarse datos no espaciales adicionales además de los datos espaciales representados por las coordenadas de una geometría vectorial o la posición de una célula rasterizada. En los datos vectoriales, los datos adicionales son atributos del objeto. Por ejemplo, un polígono de inventario forestal puede tener también un valor de identificación e información sobre las especies de árboles. En los datos rasterizados el valor de la celda puede almacenar información de atributos, pero también puede utilizarse como un identificador que puede relacionarse con los registros de otra tabla.

Captura de datos

La captura de datos -introducir información en el sistema- consume gran parte del tiempo de los profesionales del SIG. Hay una variedad de métodos utilizados para introducir datos en un SIG donde se almacenan en un formato digital.

Los datos existentes impresos en papel o en mapas de película PET pueden digitalizarse o escanearse para producir datos digitales. Un digitalizador produce datos vectoriales a medida que un operador traza puntos, líneas y límites de polígonos a partir de un mapa. El escaneo de un mapa da como resultado datos rasterizados que podrían ser procesados posteriormente para producir datos vectoriales.

Los datos de las encuestas pueden ser introducidos directamente en un SIG desde los sistemas de recopilación de datos digitales en los instrumentos de encuesta. Las posiciones de un Sistema de Posicionamiento Global (GPS), otro instrumento de prospección, también pueden introducirse directamente en un SIG.

Los datos de teledetección también desempeñan una función importante en la reunión de datos y consisten en sensores conectados a una plataforma. Los sensores incluyen cámaras, escáneres digitales y LIDAR, mientras que las plataformas suelen estar formadas por aviones y satélites.

La mayoría de los datos digitales proceden actualmente de la interpretación de fotografías aéreas. Las estaciones de trabajo de copia electrónica se utilizan para digitalizar características directamente a partir de pares estéreo de fotografías digitales. Estos sistemas permiten capturar datos en 2 y 3 dimensiones, con elevaciones medidas directamente de un par estereoscópico utilizando principios de fotogrametría. Actualmente, las fotos aéreas analógicas se escanean antes de ser introducidas en un sistema de copia digital, pero a medida que las cámaras digitales de alta calidad se vuelven más baratas este paso será omitido.

La teledetección por satélite proporciona otra importante fuente de datos espaciales. Aquí los satélites utilizan diferentes paquetes de sensores para medir pasivamente la reflectancia de partes del espectro electromagnético u ondas de radio que fueron enviadas desde un sensor activo como el radar. La teledetección recoge datos de trama que pueden ser procesados posteriormente para identificar objetos y clases de interés, como la cubierta terrestre.

Cuando se capturan los datos, el usuario debe considerar si éstos deben capturarse con una exactitud relativa o absoluta, ya que ello podría influir no sólo en la forma en que se interpretará la información sino también en el costo de la captura de los datos.

Además de recopilar e introducir datos espaciales, los datos de atributos también se introducen en un SIG. En el caso de los datos de vectores, esto incluye información adicional sobre los objetos representados en el sistema.

Después de introducir los datos en un SIG, normalmente se requiere su edición, para eliminar errores, o su posterior procesamiento. En el caso de los datos de vectores, deben hacerse "topológicamente correctos" antes de que puedan utilizarse para algún análisis avanzado. Por ejemplo, en una red de carreteras, las líneas deben conectarse con los nodos de una intersección. También deben eliminarse errores como los subimpulsos y los sobreimpulsos. En el caso de los mapas escaneados, tal vez sea necesario eliminar los defectos del mapa de origen del mapa resultante. Por ejemplo, una mancha de suciedad podría conectar dos líneas que no deberían estar conectadas.

Traducción de mapa de bits a vectorial

La reestructuración de los datos puede ser realizada por un SIG para convertir los datos en diferentes formatos. Por ejemplo, un SIG puede utilizarse para convertir un mapa de imágenes satelitales en una estructura vectorial generando líneas alrededor de todas las células con la misma clasificación, al tiempo que se determinan las relaciones espaciales de las células, como la adyacencia o la inclusión.

Un procesamiento de datos más avanzado puede tener lugar con el procesamiento de imágenes, una técnica desarrollada a finales del decenio de 1960 por la NASA y el sector privado para mejorar el contraste, la representación de colores falsos y una variedad de otras técnicas, incluido el uso de transformadas bidimensionales de Fourier.

Dado que los datos digitales se recogen y almacenan de diversas maneras, es posible que las dos fuentes de datos no sean totalmente compatibles. Por lo tanto, un SIG debe ser capaz de convertir los datos geográficos de una estructura a otra.

Proyecciones, sistemas de coordinación y registro

Un mapa de la propiedad y un mapa de los suelos podría mostrar datos a diferentes escalas. La información cartográfica en un SIG debe ser manipulada para que registre, o se ajuste, a la información recogida en otros mapas. Antes de que los datos digitales puedan ser analizados, es posible que tengan que ser objeto de otras manipulaciones -proyecciones y conversiones de coordenadas, por ejemplo- que los integren en un SIG.

La tierra puede representarse mediante diversos modelos, cada uno de los cuales puede proporcionar un conjunto diferente de coordenadas (por ejemplo, latitud, longitud, elevación) para cualquier punto determinado de la superficie terrestre. El modelo más simple es asumir que la tierra es una esfera perfecta. A medida que se han ido acumulando más mediciones de la Tierra, los modelos de la Tierra se han ido haciendo más sofisticados y más precisos. De hecho, hay modelos que se aplican a diferentes zonas de la Tierra para proporcionar una mayor precisión (por ejemplo, North American Datum, 1983 - NAD83 - funciona bien en América del Norte, pero no en Europa). Véase Datum para más información.

La proyección es un componente fundamental de la elaboración de mapas. Una proyección es un medio matemático de transferir información de un modelo de la Tierra, que representa una superficie curvada tridimensional, a un medio de papel bidimensional o a una pantalla de computadora. Se utilizan diferentes proyecciones para diferentes tipos de mapas porque cada proyección se adapta particularmente a ciertos usos. Por ejemplo, una proyección que represente con precisión las formas de los continentes distorsionará sus tamaños relativos. Véase Proyección de mapas para más información.

Dado que gran parte de la información de un SIG proviene de los mapas existentes, un SIG utiliza la potencia de procesamiento de la computadora para transformar la información digital, reunida de fuentes con diferentes proyecciones y/o diferentes sistemas de coordenadas, en un sistema común de proyección y coordenadas.

Análisis espacial con el SIG

Modelado de datos

Es difícil relacionar los mapas de humedales con las cantidades de lluvia registradas en diferentes puntos como aeropuertos, estaciones de televisión y escuelas secundarias. Sin embargo, se puede utilizar un SIG para representar las características bidimensionales y tridimensionales de la superficie, el subsuelo y la atmósfera de la Tierra desde los puntos de información. Por ejemplo, un SIG puede generar rápidamente un mapa con líneas de isopletes que indican diferentes cantidades de precipitaciones.

Tal mapa puede pensarse como un mapa de contorno de las precipitaciones. Muchos métodos sofisticados pueden estimar las características de las superficies a partir de un número limitado de mediciones puntuales. Un mapa de contorno bidimensional creado a partir de la modelización de la superficie de las mediciones de puntos de precipitaciones puede superponerse y analizarse con cualquier otro mapa de un SIG que cubra la misma área.

Además, a partir de una serie de puntos tridimensionales, o modelo digital de elevación, se pueden generar líneas isopletas que representen contornos de elevación, junto con análisis de pendientes, relieve sombreado y otros productos de elevación. Las cuencas hidrográficas pueden definirse fácilmente para cualquier alcance dado, calculando todas las áreas contiguas y ascendentes de cualquier punto de interés dado. Del mismo modo, a partir de los datos de elevación del SIG se puede calcular un camino esperado de los lugares por los que el agua de superficie querría viajar en corrientes intermitentes y permanentes.

Modelación topológica

En los últimos años, ¿había alguna gasolinera o fábrica operando junto al pantano? ¿Alguna a menos de dos millas y cuesta arriba del pantano? Un SIG puede reconocer y analizar las relaciones espaciales que existen dentro de los datos espaciales almacenados digitalmente. Estas relaciones topológicas permiten realizar complejos modelos y análisis espaciales. Las relaciones topológicas entre entidades geométricas tradicionalmente incluyen la adyacencia (qué es lo que linda con qué), la contención (qué encierra qué) y la proximidad (cuán cerca está algo de otra cosa).

Redes

Si todas las fábricas cercanas a un humedal liberaran accidentalmente productos químicos en el río al mismo tiempo, ¿cuánto tiempo tardaría una cantidad perjudicial de contaminantes en entrar en la reserva del humedal? Un SIG puede simular la ruta de los materiales a lo largo de una red lineal. Valores como la pendiente, el límite de velocidad o el diámetro de la tubería pueden incorporarse en la modelización de la red para representar el flujo del fenómeno con mayor precisión. La modelización de redes se emplea comúnmente en la planificación del transporte, la modelización de la hidrología y la modelización de la infraestructura.

Modelización cartográfica

El término "modelado cartográfico" fue (probablemente) acuñado por Dana Tomlin en su tesis doctoral y más tarde en su libro que lleva el término en el título. C.m. se refiere a un proceso en el que se producen, procesan y analizan varias capas temáticas de la misma área. Tomlin utilizó capas rasterizadas pero el método de superposición (ver más abajo) puede ser utilizado de manera más general. Las operaciones sobre las capas de mapa pueden combinarse en algoritmos, y eventualmente en modelos de simulación u optimización.

Superposición de mapas

La combinación de dos conjuntos de datos espaciales separados (puntos, líneas o polígonos) para crear un nuevo conjunto de datos de vectores de salida. Estas superposiciones son similares a las superposiciones matemáticas del diagrama de Venn. Una superposición de unión combina las características geográficas y las tablas de atributos de ambas entradas en una única y nueva salida. Una superposición de intersección define el área en la que ambas entradas se superponen y conserva un conjunto de campos de atributos para cada una. Una superposición de diferencia simétrica define un área de salida que incluye el área total de ambas entradas excepto el área de superposición.

La extracción de datos es un proceso del SIG similar a la superposición de vectores, aunque puede utilizarse en el análisis de datos vectoriales o rasterizados. En lugar de combinar las propiedades y características de ambos conjuntos de datos, la extracción de datos implica el uso de un "clip" o "máscara" para extraer las características de un conjunto de datos que caen dentro de la extensión espacial de otro conjunto de datos.

En el análisis de datos rasterizados, la superposición de los conjuntos de datos se realiza mediante un proceso conocido como "operación local en múltiples rasters" o "álgebra de mapas", a través de una función que combina los valores de cada matriz rasterizada. Esta función puede ponderar algunas entradas más que otras mediante el uso de un "modelo de índices" que refleja la influencia de diversos factores sobre un fenómeno geográfico.

Cartografía automatizada

Tanto la cartografía digital como el SIG codifican las relaciones espaciales en representaciones formales estructuradas. El SIG se utiliza en la modelización de la cartografía digital como proceso (semi)automatizado de elaboración de mapas, la llamada Cartografía Automatizada. En la práctica, puede ser un subconjunto de un SIG, dentro del cual equivale a la etapa de visualización, ya que en la mayoría de los casos no se utiliza toda la funcionalidad del SIG. Los productos cartográficos pueden estar en formato digital o en papel. Las potentes técnicas de análisis con diferentes representaciones de datos pueden producir mapas de alta calidad en un corto período de tiempo. Plantilla:Sect-stub

Geoestadística

Usando la Geoestadística para predecir campos desde puntos. Análisis de patrones de puntos. Una forma de ver las propiedades estadísticas de los datos espaciales. Lo que lo hace único de otros tipos de estadísticas es el uso de la teoría de gráficos y el álgebra de matrices para reducir el número de parámetros en los datos que se analizan. Esto es necesario porque en realidad son las propiedades de segundo orden de los datos del SIG las que necesitan ser analizadas.

Cuando medimos cualquier fenómeno, nuestros métodos de observación dictan la precisión de cualquier análisis posterior. Ya sea que nuestro estudio se refiera a la naturaleza de los patrones de tráfico en un núcleo urbano, o al análisis de los patrones climáticos sobre el Pacífico, siempre habrá una variable o un grado de precisión que se escape a nuestra medición; esto se determina directamente por la escala y distribución de nuestra recolección de datos, o los métodos de encuesta. Con el fin de aplicar la relevancia estadística al análisis espacial, se debe determinar un "promedio" para que los puntos, o gradientes, fuera de cualquier medición inmediata puedan ser incluidos en cuanto a su comportamiento previsto. Las limitaciones en la estadística y en la recolección de datos significan que es imposible medir directamente un continuo sin los métodos inferenciales de análisis, de los cuales, varias formas de interpolación son utilizadas para predecir el comportamiento de las partículas y de los lugares no medidos directamente.

La interpolación es el proceso por el cual se crea una superficie, generalmente un conjunto de datos rasterizados, mediante la introducción de datos recogidos en una serie de puntos de muestra. Existen varias formas de interpolación, cada una de las cuales trata los datos de manera diferente, dependiendo de las propiedades del conjunto de datos. Al comparar los métodos de interpolación, la primera consideración debe ser si los datos de la fuente cambiarán o no (exactos o aproximados). A continuación, se debe considerar si el método es subjetivo, una interpretación humana u objetivo. Luego está la naturaleza de las transiciones entre puntos, ya sean abruptas o graduales. Por último está si un método es global, utiliza todo el conjunto de datos para formar el modelo, o local, un algoritmo se repite para una pequeña sección de terreno. Modelos Digitales de Elevación (DEM), Modelos Digitales de Terreno (DTM), redes irregulares trianguladas (TIN), algoritmos de búsqueda de bordes, Polígonos de Theissen, análisis de Fourier, Promedios móviles ponderados, Distancia inversa ponderada, Promedios móviles, Kriging, Spline, Análisis de superficie de tendencias.

Geocodificación

La geocodificación es el cálculo de las ubicaciones espaciales (coordenadas X,Y) a partir de las direcciones de las calles. Se necesita un tema de referencia para geocodificar las direcciones individuales, como un archivo de línea central de carreteras con rangos de direcciones. Las ubicaciones de las direcciones individuales se interpolan, o se estiman, examinando los rangos de direcciones a lo largo de un segmento de carretera. Éstos se proporcionan normalmente en forma de tabla o base de datos. El SIG colocará entonces un punto aproximadamente donde esa dirección pertenece a lo largo del segmento de la línea central. Por ejemplo, un punto de dirección de 500 estará en el punto medio de un segmento de línea que comienza con la dirección 1 y termina con la dirección 1000. La geocodificación también puede ser aplicada contra los datos reales de las parcelas, típicamente de los mapas de impuestos municipales. En este caso, el resultado de la geocodificación será un espacio realmente posicionado en lugar de un punto interpolado.

Cabe señalar que hay varias advertencias (potencialmente peligrosas) que a menudo se pasan por alto al utilizar la interpolación. Véase la entrada completa de Geocodificación para más información.

Se utilizan varios algoritmos para ayudar a la correspondencia de direcciones cuando la ortografía de las mismas difiere. La información de las direcciones sobre las que una entidad u organización particular tiene datos, como la oficina de correos, puede no coincidir totalmente con el tema de referencia. Podría haber variaciones en la ortografía del nombre de la calle, el nombre de la comunidad, etc. En consecuencia, el usuario tiene generalmente la posibilidad de hacer más estrictos los criterios de coincidencia o de relajar esos parámetros de modo que se asignen más direcciones. Hay que tener cuidado de revisar los resultados para no cartografiar erróneamente las direcciones debido a parámetros de coincidencia demasiado estrictos.

Geocodificación inversa

La geocodificación inversa es el proceso de devolver un número estimado de dirección de calle en relación con una coordenada dada. Por ejemplo, un usuario puede hacer clic en el tema de la línea central de una calle (proporcionando así una coordenada) y obtener información que refleje el número estimado de la casa. Este número de casa se interpola a partir de un rango asignado a ese segmento de carretera. Si el usuario hace clic en el punto medio de un segmento que comienza con la dirección 1 y termina con 100, el valor devuelto estará en algún lugar cerca de 50. Tenga en cuenta que la geocodificación inversa no devuelve las direcciones reales, sólo estimaciones de lo que debería haber en función del rango predeterminado.

Salida de datos y cartografía

La cartografía es el diseño y la producción de mapas, o representaciones visuales de datos espaciales. La gran mayoría de la cartografía moderna se hace con la ayuda de computadoras, generalmente utilizando un SIG. La mayoría de los programas de SIG dan al usuario un control sustancial sobre la apariencia de los datos.

El trabajo cartográfico cumple dos funciones principales:

En primer lugar, produce gráficos en la pantalla o en papel que transmiten los resultados del análisis a las personas que toman decisiones sobre los recursos. Se pueden generar mapas de pared y otros gráficos que permiten al espectador visualizar y, por lo tanto, comprender los resultados de los análisis o las simulaciones de posibles acontecimientos. Los servidores de mapas en la web facilitan la distribución de los mapas generados mediante la tecnología de la web.

En segundo lugar, se puede generar otra información de base de datos para su análisis o utilización ulterior. Por ejemplo, una lista de todas las direcciones dentro de una milla de un derrame tóxico.

Pantalla gráfica Ls profunda

Los mapas tradicionales son abstracciones del mundo real, una muestra de elementos importantes retratados en una hoja de papel con símbolos para representar objetos físicos. La gente que usa los mapas debe interpretar estos símbolos. Los mapas topográficos muestran la forma de la superficie de la tierra con líneas de contorno; la forma real de la tierra sólo puede verse con el ojo de la mente.

Hoy en día, la visualización gráfica de las Ls profundas, como el sombreado basado en la altitud en un SIG, puede hacer visibles las relaciones entre los elementos del mapa, aumentando la capacidad de extraer y analizar la información. Por ejemplo, se combinaron dos tipos de datos en un SIG para producir una vista en perspectiva de una porción del condado de San Mateo, California.

- El modelo digital de elevación, que consiste en elevaciones de la superficie registradas en una cuadrícula horizontal de 30 metros, muestra las elevaciones altas como blanco y las bajas como negro.
- La imagen adjunta del Landsat Thematic Mapper muestra una imagen infrarroja de color falso mirando hacia abajo en la misma área en píxeles de 30 metros, o elementos de la imagen, para los mismos puntos de coordenadas, píxel por píxel, que la información de elevación.
Se utilizó un SIG para registrar y combinar las dos imágenes para obtener una vista en perspectiva tridimensional mirando hacia abajo de la Falla de San Andrés, utilizando los píxeles de la imagen del Mapeador Temático, pero sombreada utilizando la elevación de las formas del terreno. La visualización del SIG depende del punto de vista del observador y de la hora del día de la visualización, para renderizar adecuadamente las sombras creadas por los rayos del sol en esa latitud, longitud y hora del día.

ETL espacial

Las herramientas de ETL espacial proporcionan la funcionalidad de procesamiento de datos del software tradicional de Extracción, Transformación, Carga (ETL), pero centrándose principalmente en la capacidad de gestionar los datos espaciales. Proporcionan a los usuarios de SIG la capacidad de traducir datos entre diferentes estándares y formatos propietarios, mientras que transforman geométricamente los datos en ruta.

Software de SIG

Vea la lista de software de SIG.

El software de SIG es el principal método mediante el cual se accede, transfiere, transforma, superpone, procesa y muestra los datos geográficos. Diversos programas informáticos forman parte integrante de esta interfaz con los datos del SIG. Existen numerosos productos comerciales, de código abierto e incluso productos shareware que cumplen estas funciones. Los programas informáticos comerciales se utilizan principalmente en la industria, siendo el ESRI el líder, mientras que los departamentos gubernamentales y militares suelen utilizar programas informáticos personalizados, productos de código abierto, como GRASS, o productos más especializados. El público y las pequeñas organizaciones suelen utilizar lectores de SIG gratuitos, recursos en línea de rápida expansión o shareware.

Antecedentes

Originalmente hasta finales de los años 90, cuando los datos del SIG se basaban principalmente en grandes ordenadores y se utilizaban para mantener registros internos, el software era un producto independiente. Sin embargo, con el aumento del acceso a la Internet y a las redes y el crecimiento de la demanda de datos geográficos distribuidos, el software de SIG cambió gradualmente todo su enfoque hacia la entrega de datos a través de una red. El software de SIG se comercializa ahora generalmente como una combinación de varias aplicaciones y API interoperables.

Creación de datos

El software de procesamiento del SIG se utiliza para la tarea de preparar los datos para su uso dentro de un SIG. Esto transforma los datos geográficos brutos o heredados en un formato utilizable por los productos del SIG. Por ejemplo, puede ser necesario estirar (ortorectificar) una fotografía aérea para que sus píxeles se alineen con las gradaciones de longitud y latitud (o con cualquier gradación que se necesite). Esto puede distinguirse de las transformaciones realizadas en los programas de análisis de los SIG por el hecho de que estos cambios son permanentes, más complejos y llevan mucho tiempo. Este es un tipo de software especializado de alta gama que generalmente es utilizado por personas capacitadas en fotogrametría y/o en los aspectos de procesamiento de SIG de la informática. Además, AutoCAD, que se utiliza normalmente para la elaboración de proyectos de ingeniería, puede configurarse para la edición de mapas vectoriales, y tiene algunos productos que han migrado hacia el uso de los SIG. Es especialmente útil, ya que cuenta con un fuerte apoyo para la digitalización. Los datos geográficos brutos pueden editarse en muchas aplicaciones estándar de bases de datos y hojas de cálculo, y en algunos casos puede utilizarse un editor de texto siempre que se tenga cuidado de formatear adecuadamente los datos. Ejemplos de ello son OrthoEngine y ArcEditor.

Gestión y análisis

El software de análisis del SIG toma los datos del SIG y los superpone o combina de otra manera para que los datos puedan ser analizados visualmente. Puede dar como resultado un mapa detallado, una imagen o una película utilizada para comunicar una idea o un concepto con respecto a una región de interés. Lo suelen utilizar personas que han recibido formación en cartografía, geografía o un profesional de los SIG, ya que este tipo de aplicación es complejo y lleva cierto tiempo de dominio. El programa informático realiza la transformación de datos raster y vectoriales, a veces de diferentes datos, sistema de cuadrículas o sistema de referencia, en una imagen coherente. También puede analizar los cambios a lo largo del tiempo en una región. Este software es fundamental para el análisis y la presentación profesional de los datos del SIG. Ejemplos de ello son ArcView (antes ArcInfo), XMap y GRASS.

Estadística

El software estadístico del SIG utiliza consultas estándar de bases de datos para recuperar datos y analizarlos para la toma de decisiones. Por ejemplo, puede utilizarse para determinar cuántas personas con ingresos superiores a 60.000 viven en una determinada manzana. A veces se hace referencia a los datos con los códigos postales/zip y las ubicaciones de las calles en lugar de los datos geodésicos. Lo utilizan los informáticos y los estadísticos con conocimientos de CS, con el objetivo de caracterizar un área para la comercialización o las decisiones de gobierno. Se puede utilizar el SGBD estándar o programas informáticos especializados en estadística de SIG. Estos se configuran muchas veces en servidores para que puedan ser consultados con navegadores web. Algunos ejemplos son MySQL o ArcSDE.

Lectores

Se trata de un software gratuito que se distribuye para que el público pueda leer y ver libremente los datos del SIG, ya sea en CD-ROM, descargados o proporcionados en línea a través de servidores dedicados. Es fácil de usar y hace hincapié en la cobertura mundial, los datos de trama de luz visible y los datos de vectores accesibles. Google Earth, ArcReader y GeoPDF son ejemplos de ello.

Web API

Esta es la evolución de los guiones que eran comunes con la mayoría de los primeros sistemas GIS. Una interfaz de programación de aplicaciones es un conjunto de subrutinas (organizadas como programación orientada a objetos) diseñadas para realizar una tarea específica. Las API de los SIG están diseñadas para gestionar los datos de los SIG para su entrega a un cliente de navegador web desde un servidor de SIG. Se accede a ellas con un lenguaje de scripts de uso común como VBA o javascript. Se utilizan para construir un sistema de servidores para la entrega del SIG que se pondrá a disposición a través de una intranet o públicamente a través de Internet.

Transferencia móvil

Aunque no se trata estrictamente de una aplicación del SIG, hay aplicaciones que toman los datos y el formato del SIG y los transfieren de manera reducida y consciente de las limitaciones a los dispositivos receptores de PDA y GPS para que puedan utilizarse en aplicaciones sobre el terreno.

Software SIG de código abierto

La mayoría de los requisitos que se pueden establecer para un SIG se pueden satisfacer con software libre o de código abierto. Recientemente se ha creado una fundación internacional (OSGEO) para apoyar y construir el software geoespacial de código abierto de mayor calidad.

Con el amplio uso de formatos de datos abiertos y no patentados, como el formato Shape File para datos vectoriales y el formato Geotiff para datos rasterizados, así como la adopción de protocolos del Consorcio Geoespacial Abierto (OGC) como el Servicio de Cartografía en la Web (WMS) y el Servicio de Características de la Web (WFS), el desarrollo de los programas informáticos de código abierto sigue evolucionando, especialmente para aplicaciones orientadas a la web y a los servicios web.

Entre los programas informáticos de código abierto más conocidos se encuentran el GRASS GIS, el Quantum GIS, MapServer, GDAL/OGR, PostGIS, uDig, OpenJUMP, gvSIG, etc.

El futuro de los SIG

Muchas disciplinas pueden beneficiarse de la tecnología del SIG. Un mercado activo de SIG ha dado lugar a una reducción de los costos y a mejoras continuas en los componentes de hardware y software de los SIG. Estos desarrollos resultarán, a su vez, en un uso mucho más amplio de la tecnología en toda la ciencia, el gobierno, los negocios y la industria, con aplicaciones que incluyen los bienes raíces, la salud pública, la cartografía del crimen, la defensa nacional, el desarrollo sostenible, los recursos naturales, el transporte y la logística. El SIG también se está desviando hacia los servicios basados en la localización (LBS). LBS permite a los dispositivos móviles con GPS mostrar su ubicación en relación con los activos fijos (el restaurante más cercano, la gasolinera, la boca de incendios), los activos móviles (amigos, niños, el coche de policía) o transmitir su posición a un servidor central para su visualización u otro tipo de procesamiento. Estos servicios siguen desarrollándose con la creciente integración de la funcionalidad del GPS con la electrónica móvil cada vez más potente (teléfonos móviles, PDA, ordenadores portátiles).

Normas de la OGC

El Consorcio Geoespacial Abierto (OGC), en resumen, es un consorcio industrial internacional de 257 empresas, organismos gubernamentales y universidades que participan en un proceso de consenso para elaborar especificaciones de geoprocesamiento de acceso público. Las interfaces y los protocolos abiertos definidos por las especificaciones OpenGIS apoyan las soluciones interoperables que "geoposicionan" la Web, los servicios inalámbricos y basados en la localización, y la tecnología de la información en general, y permiten a los desarrolladores de tecnología hacer que la información y los servicios espaciales complejos sean accesibles y útiles con todo tipo de aplicaciones.

Productos conformes, es decir, productos de software que cumplen con las especificaciones OpenGIS® del OGC. Cuando un producto ha sido probado y certificado como conforme a través del Programa de Pruebas del OGC, el producto se registra automáticamente como "conforme" en este sitio.

Productos de implementación, es decir, productos de software que implementan las especificaciones OpenGIS pero que aún no han pasado una prueba de conformidad. (Las pruebas de conformidad no están disponibles para todas las especificaciones.) Los desarrolladores pueden registrar sus productos como especificaciones de implementación en borrador o aprobadas. (La OGC se reserva el derecho de revisar y verificar cada entrada.) Plantilla:Sect-stub

Mapeo de la web

Google Maps es diferente de otros servidores de mapas en la web (como MapQuest, Yahoo! Maps o Rand McNally) porque Google Maps expone una API que permite a los usuarios asociar atributos con mapas interactivos. Esto es en efecto un SIG. Sin embargo, Google Maps está en gran medida orientado a "puntos" y, aparte de utilizar diferentes marcadores de puntos, hay que hacer clic en los marcadores para obtener los metadatos.

Programa de cambio global e historia del clima

Los mapas se han usado tradicionalmente para explorar la Tierra y para explotar sus recursos. La tecnología de los SIG, como una expansión de la ciencia cartográfica, ha mejorado la eficiencia y el poder analítico de la cartografía tradicional. Ahora, a medida que la comunidad científica reconoce las consecuencias ambientales de la actividad humana, la tecnología de los SIG se está convirtiendo en una herramienta esencial en el esfuerzo por comprender el proceso de cambio mundial. Diversas fuentes de información cartográfica y satelital pueden combinarse en modos que simulan las interacciones de sistemas naturales complejos.

Mediante una función conocida como visualización, un SIG puede utilizarse para producir imágenes, no sólo mapas, sino también dibujos, animaciones y otros productos cartográficos. Estas imágenes permiten a los investigadores ver a sus sujetos en formas que literalmente nunca antes se han visto. Las imágenes a menudo son igualmente útiles para transmitir los conceptos técnicos de los sujetos de estudio del SIG a personas no científicas.

Añadiendo la dimensión del tiempo

La condición de la superficie, la atmósfera y la subsuperficie de la Tierra puede ser examinada alimentando datos satelitales en un SIG. La tecnología de los SIG permite a los investigadores examinar las variaciones de los procesos de la Tierra a lo largo de días, meses y años.

Por ejemplo, los cambios en el vigor de la vegetación a lo largo de una temporada de crecimiento pueden animarse para determinar cuándo la sequía fue más extensa en una región determinada. El gráfico resultante, conocido como índice normalizado de vegetación, representa una medida aproximada de la salud de las plantas. El trabajo con dos variables a lo largo del tiempo permitiría entonces a los investigadores detectar diferencias regionales en el desfase entre una disminución de las precipitaciones y su efecto en la vegetación.

La tecnología de los SIG y la disponibilidad de datos digitales a escala regional y mundial permiten realizar esos análisis. La salida del sensor del satélite que se utiliza para generar un gráfico de la vegetación es producida por el Radiómetro Avanzado de Muy Alta Resolución (AVHRR). Este sistema de sensores detecta las cantidades de energía reflejadas en la superficie de la Tierra a través de varias bandas del espectro para superficies de aproximadamente 1 kilómetro cuadrado. El sensor del satélite produce imágenes de un lugar determinado de la Tierra dos veces al día. El AVHRR es sólo uno de los muchos sistemas de sensores utilizados para el análisis de la superficie terrestre. Más sensores le seguirán, generando cada vez mayores cantidades de datos.

El SIG y la tecnología relacionada ayudarán en gran medida a la gestión y el análisis de estos grandes volúmenes de datos, permitiendo una mejor comprensión de los procesos terrestres y una mejor gestión de las actividades humanas para mantener la vitalidad económica mundial y la calidad del medio ambiente.

Además de la integración del tiempo en los estudios ambientales, también se está explorando el SIG por su capacidad de rastrear y modelar el progreso de los seres humanos a lo largo de sus rutinas diarias. Un ejemplo concreto de progreso en esta área es la reciente publicación de datos de población de tiempo específico por el Censo de los Estados Unidos. En este conjunto de datos, las poblaciones de las ciudades se muestran para las horas diurnas y nocturnas, destacando el patrón de concentración y dispersión generado por los patrones de desplazamiento de Norteamérica. La manipulación y generación de los datos necesarios para producir estos datos no habría sido posible sin el SIG.

Ver también

- Cartografía
- Gráfico de trama digital
- Geodesia
- Geoinformática
- Ciencia de la Información Geográfica
- Geoinformación
- Geomática
- Lista de programas de SIG
- Consorcio abierto de SIG
- La teledetección
- El globo virtual
- Topologically Integrated Geographic Encoding and Referencing (TIGER), una norma estadounidense para datos de SIG

Fuente: Citizendium: SIG

Citar la definición:
Alegsa.com.ar (2020). Definición de Sistema de Información Geográfica - ALEGSA © 2020-11-05 url: https://www.alegsa.com.ar/Dic/sistema de informacion geografica.php

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