sistemas de información geográfica en astronomia
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Charla sobre SIG en Astronomía en la Agrupación Astronómica de Madrid SurTRANSCRIPT
Sistemas de Información Geográfica e Infraestructuras de Datos Espaciales en Astronomía
José Gómez CastañoGrupo de Astronomía Extragaláctica e Instrumentación Astronómica, Dept. Astrofísica y CC. Atmósfera (UCM)
Agrupación Astronómica de Madrid Sur23 de Marzo de 2013
Índice
Sistemas de Información Geográfica para una Arqueoastronomía prácticaAgrupación Astronómica de Madrid, 14 de febrero de 2012
ObjetivoQué es una IDELa IDE de España IDEEServicios de una IDEComponentes de una IDEUso en AstronomíaEjemplos prácticos
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Objetivo
Aplicar los Sistemas de Información Geográfica a la Astronomía
•Publicando las efemérides en formato vectorial, con la información geográfica almacenada en bases de datos espaciales
•Georreferenciando los resultados para poder publicarlos una vez analizados
•Utilizando las posibilidades del API de programación de los clientes de visualización, OpenLayers, Google Maps o gvSIG
•Publicando las efemérides en forma de capa cartográfica a través de WMS
•Creando clientes de los servicios de mapas que hagan uso de estas capas y de los datos georreferenciados
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Qué es una IDE
Conjunto de tecnologías que incluyen datos y atributos geográficos, junto a servicios que permiten la visualización de esta cartografía y su integración con otros sistemas
Evolución de los GIS tradicionales
Permiten integrar diferentes fuentes geográficas mantenidas por diferentes organismos junto a datos georreferenciados
El objetivo es compartir de forma eficaz la Información Geográfica para evitar duplicidades y garantizar el uso de un conjunto de datos geográficos básicos
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Qué es una IDE
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La IDE de España – www.idee.es
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La IDE de España – www.idee.es
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Servicios de una IDE
WMS (Web Map Service)
•Es un estándar que permite visualizar Información Geográfica.
•Proporciona una imagen del mundo real para un área solicitada.
•La fuente de esta imagen puede ser un fichero de datos de un SIG, de una Base de Datos espacial, un mapa digital, una ortofoto, una imagen de satélite
•Está organizada en una o más capas, que pueden mostrarse u ocultarse una a una
•Es posible la consulta de información relativos a elementos individuales del mapa
•Permite superponer visualmente datos vectoriales, raster, en diferente formato, con distinto Sistema de Referencia y Coordenadas y en distintos servidores, siempre devolviendo al usuario final una imagen rasterizada en un formato ampliamente usado como PNG, JPG o SVG.
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Servicios de una IDE
WFS (Web Feature Service)
•Permite acceder y consultar todos los atributos de un elemento espacial, representado en modo vectorial, con una geometría descrita por un conjunto de coordenadas.
•Los datos proporcionados están en formato GML (otro estándar OGC). Un WFS permite no sólo visualizar la información tal y como permite un WMS, sino también consultarla y descargarla libremente.
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Servicios de una IDE
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Ejemplo de IDE usando OpenStreetMaps
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Ejemplo usando Google Maps
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Componentes para una IDE
Base de Datos Espacial
Almacena los elementos que se representarán y sus atributos
Utiliza un lenguaje específico SFSQL
PostgreSQL PostGIS, Oracle Spatial o MySQL
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Componentes para una IDE
Software para Publicación. Servidor de mapas
Permite ofrecer los servicios WMS y WFS para visualizar la cartografía
GeoServer, MapServer, ArcGISServer
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Componentes para una IDE
Clientes de la IDE – Clientes pesados
Permite el tratamiento de los datos geográficos
gvSIG, ArcGIS,
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Componentes para una IDE
Clientes de la IDE – Clientes ligeros
Permite la visualización de los datos geográficos y su cruce con otras fuentes de datos
OpenLayers, ExtJS
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Componentes para una IDE
Elementos espaciales
Representan vectorialmente los elementos del terreno
LíneasPuntos
Polígonos Redes Ortoimágenes
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Componentes para una IDE
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Proceso de construcción de la información geográfica
Levantamiento TopográficoAlmacenamiento de datos georreferenciados en BDGeoprocesamientoPublicación de los elementos
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Proceso de construcción de la información geográfica
Imagen LIDAR de los alineamientos de StonehengeEstas imágenes se forman mediante la reconstrucción del terreno utilizando un laser y el rebote que produce sobre la superficie
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Proceso de construcción de la información geográfica
Modelos Digitales del Terreno – Misión SRTM
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Proceso de construcción de la información geográfica
Modelos Digitales del Terreno – Reconstrucción 3DZona Celta al Norte de Galicia - UCM
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Capas útiles
Modelo digital del terreno, elevacionesOrtofotografía PNOAImágenes de satéliteInformación Geodésica de referenciaMapa Topográfico NacionalVías de TransporteMunicipios, Provincias, CCAA
Específicas (arqueología, meteorología...)Cualquiera que cumpla estándares OGCImágenes de Satélite
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Aplicaciones en Astronomía
Planificación de observaciones
Cálculo de efemérides
Reducción y análisis de observaciones
Arqueoastronomía, Análisis histórico
Nueva Cartografía Planetaria
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Planificación de Observaciones
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Selección de lugares óptimos de observación, a partir de capas cartográficas del MTN25 y Google Maps, planificación de rutas, tiempos de llegada
Planificación y análisis de Observaciones – Imágenes de satélite
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Las imágenes de satélites tomadas en diferentes longitudes de onda, presentan el estado de la atmósfera durante las observaciones
Las imágenes se pueden georreferenciar para seleccionar una zona
Planificación y análisis de Observaciones – Imágenes de satélite
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Planificación y análisis de Observaciones – Imágenes de satélite
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Aplicaciones en Astronomía - Ejemplos
Análisis de mediciones de Cielo Oscuro
Arqueoastronomía
Cartografía Planetaria
Ocultaciones
Eclipses
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Cielo Oscuro
Representación geográfica de las medidas
Generación de cartografíaPublicación capa cartográfica en IDE
Clasificación de las medidas en función de
Distancia a núcleos urbanosPertenencia a MunicipiosInfluencia de la Luna
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Cielo Oscuro – Publicación de datos
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Cielo Oscuro – Análisis espacial de datos www.astroide.es/cielooscuro
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Cielo Oscuro – Análisis espacial de datos www.astroide.es/cielooscuro
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Cielo Oscuro – Análisis espacial de datos ISS
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Cielo Oscuro – Análisis espacial de datos www.astroide.es/cielooscuro
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Cielo Oscuro – Generación de Cartografía
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Cielo Oscuro – Generación de Cartografía
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Utilizando diferentes capas cartográficas se compone el mapa definitivo añadiendo escala y leyenda
Cielo Oscuro – Análisis SFSQL mediciones por municipio
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A partir de mediciones Georreferenciadas, se hacen consultas a la base de datos, que producen resultados espaciales directamente representables
Permite multiples funciones de cálculo de distancias, relaciones espaciales, etc
Cielo Oscuro – Análisis SFSQL mediciones por municipio
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Cielo Oscuro – Análisis ISS
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Cielo Oscuro – Análisis ISS
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Cielo Oscuro – Análisis ISS
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Cielo Oscuro – Ortofotografía sobre imagen de satélite anlizada
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Cielo Oscuro – Análisis vectorial, determinación del horizonte
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A partir de una localización, se calcula el horizonte a partir del modelo digital del terreno (modelo de elevaciones)
Cielo Oscuro – Análisis zonas de influencia
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Integración capas generadas con capas espaciales de otras IDEsMunicipios de Toledo sobre Imágenes de satélite DMSP
Cielo Oscuro – Análisis sobre imágenes de satélite SPOT
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Cielo Oscuro – Análisis sobre Ortoimágnes PNOA
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Cielo Oscuro – Isophotas a partir de ISS
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ISS30 – Zona Barajas – UCM - NASA
Cielo Oscuro – Zonificación e integración de capas y medidas
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DMSP2010 – UCM - NASA
Cielo Oscuro – Integración de mediciones en suelo y satélite
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ISS30 – UCM - NASA
Cielo Oscuro – Integración de mediciones en suelo y satélite
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ISS30 – UCM - NASA
ESTO NO ES ASTRONOMIA
ESTO NO ES ARQUEOASTRONOMIA
La IDE Arqueológica
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La IDE Arqueológica como herramienta
Problemática
•La cartografía de los yacimientos está dispersa•Diferentes formatos de almacenamiento de los datos •Dificultad de acceso
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•Integración de diversas fuentes de mapas de yacimientos arqueológicos en formato digital •Ponerlos a disposición de los investigadores a través de Internet a través de Servicios OGC
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La IDE como herramienta en Arqueoastronomía
La Astronomía es una herramienta eficaz a la hora de datar hechos históricos y la época de construcción de asentamientos
Problemática
•La cartografía de los yacimientos está dispersa•Dificultad de acceso•Dificultad de cruzar datos astronómicos con información de los yacimientos
Solución
•Consumir los servicios WMS y WFS mediante un cliente ligero añadir los datos astronómicos en función de la posición geográfica•Utilizar clientes pesados con geoprocesos que añadan la información astronómica•El formato de datos a utilizar será geoRSS
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La IDE Arqueológica
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Ciencia que estudia el escenario celeste en el pasado, teniendo en cuenta cualquier fuente de datos como la arqueología, antropología, etnografía, datos históricos y otros
La IDE Arqueológica
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La IDE Arqueológica
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Datos Astronómicos a representar
Orto Helíaco de las estrellas brillantes y los planetas, para la determinación de coincidencias con las alineaciones presentes en la cartografía
Datos de las circunstancias locales en eclipses de sol y luna, para la datación de fenómenos históricos
Azimut sobre el horizonte de orto, ocaso y paso por el meridiano del Sol durante los Solsticios y Equinoccios
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Orto Helíaco de un astro
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Primera aparición de un objeto, una estrella brillante por ejemplo, por el horizonte este, después de su periodo de invisibilidad por haber estado cercano al Sol y el brillo de este no permite verlo
Orto Helíaco de un astro
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Geometría del Orto Helíaco de un astro
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Orto Helíaco de un astro - Corrección de la precesión
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Fuente : Vondrak et al, New precession expressions, valid for long time intervals, Astronomy & Astrophysics Agosto 2011
Orto Helíaco de un astro
Salida de las Pleiades del 3000 a.c. hasta el 2000 d.c. para una latitud de 30ºNU
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Geometría del Orto Helíaco de un astro
Efecto de la refracciónUso
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Alineamientos
Alineamientos en Carnac 4410 AC - 3360 AC
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Alineamientos
Salida del sol en Stonehenge durante el Solsticio de Verano
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Alineamientos
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Los programas devuelven, por lo general, datos tabulares, pero para nuestro trabajo necesitamos que estos tuvieran una traducción en la vertiente geográfica
Hemos desarrollado unos programas para generar un fichero Shapefile con las geometrías de los puntos y orientaciones de estos
Estos ficheros son los que utilizamos como capa astronómica y superponerlos a la información arqueológica
Esquema de Procesamiento
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GPS + Servicios IDE MDE Geofísica
IDE Arqueológica
Datos Astronómicos + Servicios IDE
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Datos astronómicos calculados. Perfil del horizonte
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Datos astronómicos calculados. Perfil del horizonte
Datos astronómicos calculados. Cálculo del orto y ocaso solar para el 4000 a.c
Fuente: Gómez C y otros GIS Techniques in Archaeology: An Archaeoastronomical Approach
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Datos astronómicos calculados. Perfil del horizonte
Generación de una capa Shapefile con los datos astronómicos
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Datos astronómicos calculados.
Integración de la capa astronómica con la arqueológica
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Efemérides procedentes de Almanaques y propias
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Efemérides
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Cartografía Planetaria
Usar estándares cartográficos para intercambio
Almacenar datos en formato espacial
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Cartografía Planetaria
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Uso de servidores WMS de cartografía planetaria y satélites (Imágenes Raster)
Cartografía Planetaria
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Uso de servidores WMS de cartografía planetaria y satélites (Modelo Elevaciones)
Cartografía Planetaria
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Uso de datos espaciales
Cartografía Planetaria
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Superposición de capas raster y digitales para identificación de elementos
Cartografía Planetaria
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Superposición de capas raster y digitales para identificación de elementos
Cartografía Planetaria - pilot.wr.usgs.gov
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Cliente ligero para visualización planetaria
Eclipses
Representación geográfica de las efemérides
Cálculo de las circunstancias locales
Tratamiento de las zonas de visibilidad como elementos espaciales
Aplicación a la datación histórica
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Eclipses – www.astroide.es
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Proyección de la trayectoria de la sombra sobre cartografía para delimitarZonas de visibilidad
Eclipses – www.astroide.es
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Cálculo de las circunstancias locales a partir de la posición elegida y los elementos Besselianos,
Calculado para cada observador
Ocultaciones
Representación geográfica de las efemérides
Ayuda a la planificación de expediciones
Tratamiento de zonas de visibilidad como objetos espaciales
Mejora en la reducción de observaciones
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Ocultaciones por asteroides – www.astroide.es
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Representación de la trayectoria de la sombra y los límites norte y sur de visibilidad, así como la incertidumbre.
Ocultaciones Rasantes – www.astroide.es
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Representación de la trayectoria de una ocultación rasante por la luna
Ocultaciones por asteroides
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Para las ocultaciones rasantes por la luna, se debe realizar una corrección de la trayectoria debida a la altitud del lugar, lo que produce un desplazamiento de la línea
Ocultaciones por asteroides
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Comparación de altitudes entre Google Earth y GTOPO30
Ocultaciones por asteroides
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Comparación de altitudes entre Google Earth y GTOPO30
Meteoróides - Análisis en doble estación
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Meteoróides - Análisis en doble estación
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Meteoróides - Análisis en doble estación
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Direcciones de interés
www.meridi.eswww.astroide.es
Cielo oscuro www.astroide.es/cielooscurowww.meridi.es/astro/cielooscuro
IDE de España www.idee.es
Horizons JPL http://ssd.jpl.nasa.gov/?horizons Bureau des Longitudes www.bdl.frUSNO www.usno.navy.mil
Cartografía Planetaria: www.mapaplanet.org
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Muchas gracias