sistemas de información geográfica

ESCUELA MILITAR DE INGENIERIA COCHABAMBA SISTEMAS DE INFORMACION GEOGRAFICA

Alumna: Suarez Rubi María Cecilia C1033‐2

NOMBRE: María Cecilia Suarez Rubi

CODIGO: C1033-2

MATERIA: Sistemas de Información Geográfica

DOCENTE: Ing. M.Sc Vito Ledezma Miranda

CURSO: 3º semestre

CARRERA: Ingeniería Civil

FECHA: 23-febrero-2008

“LA PATRIA DEBE VIVIR ASÍ TENGAMOS QUE MORIR”



Primera práctica 1º Parcial

Sistemas de Información Geográfica

1. Introducción

El dinamismo del avance tecnológico en los últimos tiempos, nos conduce hacia la optimización de nuestros recursos (datos), encaminados hacia una mejor gestión utilizando la información generada. Es por eso que nos introducimos al estudio del ArcView que es una herramienta desarrollada por la empresa estadounidense ESRI. Con ella se pueden representar datos georeferenciados, analizar las características y patrones de distribución de esos datos y generar informes con los resultados de dichos análisis.

2. Objetivo del trabajo

2.1 Objetivo general

• Introducirnos en el uso de software de Sistemas de Información Geográfica (S.I.G), para la visualización de bases de datos gráficos espaciales y alfanuméricos tabulares, en la elaboración de mapas temáticos.

2.2 Objetivos específicos • Introducirnos en el uso del software ArcView 3.2. • Visualizar claramente el procedimiento a seguir para generar mapas temáticos

inteligentes en un ambiente S.I.G. • Generar bases de datos gráficos espaciales a partir de los mapas proporcionados

por el docente. • Elaborar mapas raster. • Elaborar mapas vectoriales con sus tres características: polígonos, líneas y

puntos. • Generar bases de datos tabulares del departamento de Cochabamba sobre:

o Longitudes de población a población. o Anchos de las vías. o Materiales de revestimiento. o Transitabilidad. o Riesgos en las vías. o Pertenencia a la red fundamental. o Estado de las vías.



o Temperaturas y precipitaciones medias.

3. Marco teórico

3.1 Sistema de información geográfica

El término SIG procede del acrónimo de Sistema de Información Geográfica (en inglés GIS, Geographic Information System).

Técnicamente se puede definir un SIG como una tecnología de manejo de información geográfica formada por equipos electrónicos (hardware) programados adecuadamente (software) cuyo principal objetivo es manejar bases de datos de gran tamaño(información geográfica), heterogéneas y georeferenciadas. Interactuar el sistema-intérprete de manera flexible a fin de contribuir en la generación de la información dinámica válida, para la gestión de las diversas actividades y la correspondiente toma de decisiones.

Son por tanto cuatro los elementos constitutivos de un sistema de estas características:

1. Hardware. 2. Software. 3. Datos geográficos. 4. Equipo humano.

Aunque todos ellos han de cumplir con su cometido para que el sistema sea funcional, existen diferencias en cuanto a su importancia relativa. A lo largo del tiempo, el peso de cada uno de los elementos dentro de un proyecto S.I.G. ha ido cambiando mostrando una clara tendencia: mientras los equipos informáticos condicionan cada vez menos los proyectos S.I.G. por el abaratamiento de la tecnología, los datos geográficos se hacen cada vez más necesarios y son los que consumen hoy día la mayor parte de las inversiones en términos económicos y de tiempo.

Así, hoy día el condicionante principal a la hora de afrontar cualquier proyecto basado en SIG lo constituye la disponibilidad de datos geográficos del territorio a estudiar, mientras que hace diez años lo era la disponibilidad de ordenadores potentes que permitieran afrontar los procesos de cálculo involucrados en el análisis de datos territoriales.

Pero además de ser un factor limitante, la información geográfica es a su vez el elemento diferenciador de un Sistema de Información Geográfica frente a otro tipo de Sistemas de Información; así, la particular naturaleza de este tipo de información contiene dos



vertientes diferentes: por un lado está la vertiente espacial y por otro la vertiente temática de los datos.

Mientras otros Sistemas de Información (como por ejemplo puede ser el de un banco) contienen sólo datos alfanuméricos (nombres, direcciones, números de cuenta, etc.), las bases de datos de un S.I.G. han de contener además la delimitación espacial de cada uno de los objetos geográficos.

Mientras otros Sistemas de Información (como por ejemplo puede ser el de un banco) contienen sólo datos alfanuméricos (nombres, direcciones, números de cuenta, etc.), las bases de datos de un S.I.G. han de contener además la delimitación espacial de cada uno de los objetos geográficos.

Por ejemplo, un lago que tiene su correspondiente forma geométrica plasmada en un plano, tiene también otros datos asociados como niveles de contaminación. Pongamos otro ejemplo para que esto se entienda mejor:

supongamos que tenemos un suelo definido en los planos de clasificación de un planeamiento

urbanístico como "urbanizable". Este suelo urbanizable tiene una serie de atributos, tales como su uso, su sistema de gestión, su edificabilidad, etc. Pero es que además, el urbanizable tiene una delimitación espacial concreta correspondiente con su propia geometría definida en el plano.

Por tanto, el SIG tiene que trabajar a la vez con ambas partes de información: su forma perfectamente definida en plano y sus atributos temáticos asociados. Es decir, tiene que trabajar con cartografía y con bases de datos a la vez, uniendo ambas partes y constituyendo con todo ello una sola base de datos geográfica.

Esta capacidad de asociación de bases de datos temáticas junto con la descripción espacial precisa de objetos geográficos y las relaciones entre los mismos (topología) es lo que diferencia a un SIG de otros sistemas informáticos de gestión de información.

1.1.1 Componentes de un SIG



El diagrama adjunto, representa como ENTRADA, el ingreso de la información ya sea de forma digital o a digitalizar.

Respecto al MANEJO de la data, esta fase corresponde al almacenamiento, actualización de las correspondientes bases de datos geográficas, esto quiere decir que se encuentren georeferenciadas (latitud, longitud).

La interpretación, también denominada ANALISIS, permitirá utilizar nuestro método científico para la elaboración de modelos espaciales, normas, monitoreos y poseer de manera versátil la información.

La SALIDA de la información será a través de los diversos productos que requerimos, dependerá de la data que necesitemos para nuestras investigaciones o para los diversos usuarios.

Finalmente, cabe señalar que en la fase de ENTRADA, se ingresará la data que disponemos, en tanto que en la última fase (SALIDA), obtendremos un valor agregado intelectual (información multidisciplinaria). Asimismo, la calidad del producto está en función de los datos utilizados.

1.1.2 La construcción de bases de datos geográficas.

La construcción de una base de datos geográfica implica un proceso de abstracción para pasar de la complejidad del mundo real a una representación simplificada asequible para el lenguaje de los ordenadores actuales. Este proceso de abstracción tiene diversos niveles -como iremos viendo- y normalmente comienza con la concepción de la estructura de la base de datos, generalmente en capas; en esta fase, y dependiendo de la utilidad que se vaya a dar a la información a compilar, se seleccionan las capas temáticas a incluir.



Pero la estructuración de la información espacial procedente del mundo real en capas conlleva cierto nivel de dificultad. En primer lugar, la necesidad de abstracción que requieren las máquinas implica trabajar con primitivas básicas de dibujo, de tal forma que toda la complejidad de la realidad ha de ser reducida a puntos, líneas o polígonos.

En segundo lugar, existen relaciones espaciales entre los objetos geográficos que el sistema no puede obviar; es lo que se denomina topología, que en realidad es el método matemático-lógico usado para definir las relaciones espaciales entre los objetos geográficos.

Aunque a nivel geográfico las relaciones entre los objetos son muy complejas, siendo muchos los elementos que interactúan sobre cada aspecto de la realidad, la topología de un S.I.G. reduce sus funciones a cuestiones mucho más sencillas, como por ejemplo conocer el polígono (o polígonos) a que pertenece una determinada línea, o bien saber qué agrupación de líneas forman una determinada carretera.

Existen diversas formas de modelizar estas relaciones entre los objetos geográficos o topología. Dependiendo de la forma en que ello se lleve a cabo se tiene uno u otro tipo de Sistema de Información Geográfica dentro de una estructura de tres grupos principales:

-S.I.G. Vectoriales. -S.I.G. Raster. - S.I.G. Orientados a Objetos.

No existe un modelo de datos que sea superior a otro, sino que cada uno tiene una utilidad específica, como veremos a continuación.



1.1.3 Topologías, modelos de datos y tipos de S.I.G.

En función del modelo de datos implementado en cada sistema, podemos distinguir tres grandes grupos de Sistemas de Información Geográfica: SIG Vectoriales, SIG Raster y SIG con modelo de datos Orientados a Objetos. En realidad, la mayor parte de los sistemas existentes en la actualidad pertenecen a los dos primeros grupos (vectoriales y raster).

Aunque veremos posteriormente las diferencias entre ambos con más detalle, adelantaremos que los vectoriales utilizan vectores (básicamente líneas), para delimitar los objetos geográficos, mientras que los raster utilizan una retícula regular para documentar los elementos geográficos que tienen lugar en el espacio.



1.1.3.1 Los S.I.G. vectoriales

Son aquellos Sistemas de Información Geográfica que para la descripción de los objetos geográficos utilizan vectores definidos por pares de coordenadas relativas a algún sistema cartográfico.

Con un par de coordenadas y su altitud gestionan un punto (e.g. un vértice geodésico), con dos puntos generan una línea, y con una agrupación de líneas forman polígonos. De entre todos los métodos para formar topología vectorial la forma más robusta es la topología arco-nodo, cuya lógica de funcionamiento trataré de detallar en los siguientes esquemas:

La topología arco-nodo basa la estructuración de toda la información geográfica en pares de coordenadas, que son la entidad básica de información para este modelo de datos.



Con pares de coordenadas (puntos) forma vértices y nodos, y con agrupaciones de éstos puntos forma líneas, con las que a su vez puede formar polígonos. Básicamente esta es la idea, muy sencilla en el fondo.

Para poder implementarla en un ordenador, se requiere la interconexión de varias bases de datos a través de identificadores comunes. Estas bases de datos, que podemos imaginarlas como tablas con datos ordenados de forma tabular, contienen columnas comunes a partir de las cuales se pueden relacionar datos no comunes entre una y otra tabla.

Hemos visto en el esquema anterior cómo se forman las líneas a partir de puntos (pares de coordenadas). Veamos ahora cómo se forman los polígonos a partir de la agrupación de líneas:

En general, el modelo de datos vectorial es adecuado cuando trabajamos con objetos geográficos con límites bien establecidos, como pueden ser fincas, carreteras, etc.



1.1.3.2 Los SIG raster

Los Sistemas de Información Raster basan su funcionalidad en una concepción implícita de las relaciones de vecindad entre los objetos geográficos. Su forma de proceder es dividir la zona de afección de la base de datos en una retícula o malla regular de pequeñas celdas (a las que se denomina pixels) y atribuir un valor numérico a cada celda como representación de su valor temático. Dado que la malla es regular (el tamaño del pixel es constante) y que conocemos la posición en coordenadas del centro de una de las celdas, se puede decir que todos los pixeles están georeferenciados.

Lógicamente, para tener una descripción precisa de los objetos geográficos contenidos en la base de datos el tamaño del pixel ha de ser reducido (en función de la escala), lo que dotará a la malla de una resolución alta. Sin embargo, a mayor número de filas y columnas en la malla (más resolución), mayor esfuerzo en el proceso de captura de la información y mayor costo computacional a la hora de procesar la misma.

No obstante, el modelo de datos raster es especialmente útil cuando tenemos que describir objetos geográficos con límites difusos, como por ejemplo puede ser la dispersión de una nube de contaminantes, o los niveles de contaminación de un acuífero subterráneo, donde los contornos no son absolutamente nítidos; en esos casos, el modelo raster es más apropiado que el vectorial.

1.1.3.3 Los SIG orientados a objetos



No existe una definición clara ni un acuerdo general en la comunidad de usuarios acerca de la entidad de los modelos orientados a objetos, pero sí existe unanimidad en cuanto a las características que debe tener un S.I.G. de este tipo.

En primer lugar, los S.I.G. orientados a objetos plantean un cambio en la concepción de la estructura de las bases de datos geográficas; mientras los modelos de datos vectorial y raster estructuran su información mediante capas -como ya hemos dicho anteriormente- los sistemas orientados a objetos intentan organizar la información geográfica a partir del propio objeto geográfico y sus relaciones con otros. De este modo, los objetos geográficos están sometidos a una serie de procesos y se agrupan en clases entre las cuales se da la herencia.

En segundo lugar, los S.I.G. orientados a objetos introducen un carácter dinámico a la información incluida en el sistema, frente a los modelos de datos vectoriales y raster que tienen un carácter estático.

Por ello, el modelo orientado a objetos es más aconsejable para situaciones en las que la naturaleza de los objetos que tratamos de modelar es cambiante en el tiempo y/o en el espacio.

Para poner un ejemplo de organización de la información con este modelo de datos, pensemos en un sub compartimento forestal, dentro del cual se dan muchos árboles, cada uno de ellos sometido a unos procesos (por ejemplo el crecimiento); este crecimiento es heredado por el sub compartimento y da como resultado que la altura del mismo sea cambiante con el tiempo.

Por lo tanto, en este caso los atributos temáticos de cada objeto geográfico son el resultado de aplicar unas determinadas funciones que varían según las relaciones del objeto de referencia con su entorno.



Sin duda alguna, este modelo de datos es más aconsejable que cualquier otro para trabajar con datos geográficos, pero se encuentra con dificultades de implementación en los actuales Sistemas de Gestión de Bases de Datos (SGBD), y por lo tanto también con dificultades de implementación en los S.I.G. Hoy en día comienzan a verse implementaciones de este tipo de organización de datos en algunos GIS comerciales, si bien son a nuestro entender aproximaciones en cierto modo incompletas cuya su funcionalidad tiene que ser mejorada en los siguientes años.

La ventaja fundamental que permite esta estructura de datos frente a las demás es la dinamicidad de los datos. Es decir, a partir de una serie de parámetros establecidos en el comportamiento de los objetos geográficos, podemos simular su evolución futura, lo que constituye un gran avance si se trabaja en entornos en los que se requiere simulación de situaciones potenciales.

3.2 Software ampliamente utilizado para elaborar el SIG

El software más utilizado en los cinco continentes para el desarrollo y análisis de la información para el SIG tenemos:

• ARC-INFO • ARCVIEW • INTERGRAPH • ERDAS

3.3 Ventajas del SIG

• Capacidad de almacenamiento (varios niveles: público, institucional). • La data se almacena y se presenta de manera independiente, esto quiere decir

que las bases de datos (datos, tablas). Por otro lado, resulta de importancia señalar que la digitalización de las características de nuestro relieve o variable a trabajar (tsm, dinámica de las zonas marino-costeras, nutrientes, salinidad, entre otras).

• Manejo de la información, ya sea para la elaboración de las investigaciones o en su defecto para la actualización de la información, empleando las metodologías usualmente manejadas en todo SIG.

• Lo más importante radica en la habilidad del administrador para establecer la comunicación entre la data espacial y sus identificadores (ID) a fin de obtener su mejor utilización y manipulación.

• El desarrollo del análisis espacial, multidisciplinariamente nos permitirá elaborar diversos modelos de desarrollo en favor de nuestra gestión.



4. Desarrollo práctico

Primero se debe instalar el programa ArcView 3.2 suministrado por el docente.

Se debe crear una carpeta en los disco c, d, e ,f a elección, esta carpeta debe tener como nombre, nuestro apellido seguido de nuestro nombre, esta es la carpeta que utilizaremos para guardar todos nuestros archivos de ArcView y los mapas que deben ser bajados de nuestros correos de gmail.

Una vez guardados los mapas en nuestra carpeta personal debo seguir los siguientes pasos:

Ingresamos a el programa ArcView, nos aparecerá el recuadro que tenemos abajo, la opción que debemos elegir es la primera, que quiere decir “con una vista nueva”, damos click en OK. Después de este cuadro nos aparecerá otro y le debemos hacer click en NO.

Luego debemos entrar a FILE, elegir Extensions y elegir IMAGINEE image support.



Luego de continuar con esto, debemos buscar el icono Add Theme.

Después de elegir esta opción debo irme a la carpeta en la cual guarde mis mapas, seleccionarla e irme a IMAGEN DATA SOURCE en “Data Source Types”, inmediatamente me saldrán 2 archivos en img, son los mapas, debo seleccionarlos con Shift y poner OK.

Luego debo irme a la opción “View”, seleccionar “new theme” y elegimos la opción polígono, colocamos OK. Luego debemos gravar el archivo en la carpeta que abrimos al principio, le colocamos un nombre y OK. Y ya está lista para crear polígonos.

Luego debemos seleccionar un mapa, elegir la opción de polígono, después

una vez que estamos en el mapa hacer click derecho y sin soltar elegir la opción “disable

interacting spapping”, automáticamente aparecerá este icono: con el cual podre realizar mis snaps al vértice, borde, intersección.

-Los polígonos representan áreas, completamente cerradas, que normalmente en la realidad representan formas irregulares. Para digitalizar un polígono se debe recorrer con el ratón los límites del mismo, marcando vértices, y finalizar con un doble click en el vértice final.

Permite cortar polígonos

Añade un polígono adyacente



Los polígonos deben realizarse alrededor del mapa político de Cochabamba, al finalizar debería quedar así:

Al terminar tengo que adicionar un nuevo tema, entonces entro a “View”, selecciono “New theme”, pero en este caso elegiré la opción “line”, para realizar mis carreteras, debo abrir 2 tipos líneas, una para asfalto, y otra para ripio y tierra.

Añade una polilinea

Permite cortar líneas

Para las líneas, hay que ir haciendo click donde deseamos que la línea se inicie y sucesivos clicks a lo largo de su trayectoria; un doble click permitirá finalizar la línea.

Los mapas que son 2, deberían quedar así:



Y por ultimo creamos nuestros nuevos 2 temas, entramos al menú “View”, seleccionamos “New Theme” y colocamos point.

Añade puntos.

Los puntos se van añadiendo a la vista haciendo click con el botón izquierdo del ratón. Creamos 2 temas uno para mis municipios y otro para mis secciones el mapa final debería quedar asi al superponerlos:

Nuestro paso final seria llenar las tablas que fuimos creando al hacer cada tema nuevo.

Lo que debemos hacer es seleccionar el icono: luego se despliega la tabla de atributos del tema que se tiene activado en ese momento; la tabla de atributos es la que describe para cada elemento del tema (registro o fila) sus elementos temáticos (campo o columna). Al activar esta tabla cambian los menús, los botones y las herramientas de la interfaz de ArcView.



Las propiedades de la tabla pueden consultarse en el menú “Tables”, seleccionar “Properties”. Allí, se puede modificar el nombre de la tabla, colocar comentarios, y seleccionar que campos serán visibles o no.

Editar

Tenemos que llenar todas nuestras tablas y guardar nuestro trabajo.

5. Presentación de resultados



a) Polígonos: Mapa político de Cochabamba.



b) Líneas: mapa de carreteras de ripio y tierra de Cochabamba.



Mapa de las carreteras asfaltadas de Cochabamba.



c) Puntos: mapa de las secciones de Cochabamba.



Mapa de los municipios de Cochabamba.



6. Análisis de los resultados

Comenzaremos con el análisis de la población aproximada de las provincias de Cochabamba:

Aquí podemos apreciar el grafico creado en ArcView sobre la cantidad de habitantes en cada provincia de Cochabamba.

El error siempre está presente cuando hablamos de población ya que debemos tener también presente la tasa de natalidad y mortandad de cada provincia y aun así tenemos un error, estos datos por eso son aproximados.

Aquí tenemos las longitudes de las vías asfaltadas de Cochabamba, como los nombres no entrarían colocamos en “ID” en las tablas, números que los representen.



Como no halle las longitudes de todas las vías utilicé una herramienta del ArcView “Measure” que me sirve para medir longitudes. Luego utilice un dato exacto que encontré en ABC, que es la distancia QUILLACOLLO-Cochabamba que es de 13,45 km. , pero medido desde ArcView es 12 ya que este en las tablas redondeaba las distancias, entonces tendríamos como error:

13.45 12 . .

Entonces con esa diferencia calculamos el error que hay entre las vías.

Lo mismo sucede en el mapa de vías de tierra y ripio de nuestra ciudad, con el que seguimos el mismo procedimiento para su graficación en “ID” de las tablas les asigne un número.



7. Conclusiones.

El mundo en un sistema de información geográfico se puede representar de dos formas la vectorial y la raster.

En el modelo raster la información puede ser representada por un conjunto de unidades espaciales denominados celdas, que simbolizan unidades territoriales homogéneas de información espacial.

El modelo vectorial es una organización de bases de datos, donde se almacena la información espacial como líneas, puntos y polígonos a partir de sus coordenadas en un sistema de referencia determinada.

La provincia con mayor población en Cochabamba es la de Chapare. La provincia con menor población es la de Bolívar. Cochabamba tiene 31 vías asfaltadas que unen municipios y secciones. Cochabamba posee 95 vías de ripio y tierra que unen municipios y secciones. La carretera que tiene mayor aforo o Transitabilidad es la de Cochabamba-

Quillacollo.

No cumplí con todos los objetivos específicos ya que no pude recabar la información perteneciente a mi tema y la información que debía ser compartida no lo fue, en este informe están todos los datos que pude recolectar.

8. Recomendaciones

Tratar de ir a la Administradora Nacional de Caminos con una carta del jefe e carrera para facilitar el traspaso de información.

Tratar de conseguir la información desde el primer día ya que tarda unos cuantos días el traspaso de información.

Tomar apuntes en clase.

Instalarse ArcView y acrobat Reader writer desde que el docente lo diga.

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