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TEMARIO OPOSICIONES SIG. COMUNIDAD DE MADRID
Tipo: Apuntes
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María Luisa Morea Rodríguez
Juan Carlos Huerta Rodríguez
alfanuméricos, procedimientos y sistemas en un proyecto SIG
Los Sistemas de información geográfica están inmersos en los mas genéricos “Sistemas de información” cuyo objetivo es dar respuesta a preguntas no predefinidas de antemano.
Geográfica BASES DE DATOS Alfanumérica SISTEMA DE INFORMACIÓN Análisis PROCEDIMIENTOS Manipulación Consulta Representación
Recientemente han ido apareciendo aplicaciones sencillas de visualización, consulta y análisis de datos con componente espacial para sistemas microordenadores mucho más baratos. Su denominación en inglés es Desktop MAPPING (DM) “Cartografía de escritorio”.
Estas herramientas permiten el uso de datos espaciales (posiblemente creados y estructurados en un SIG) pero que se manejan de una forma muy sencilla por las aplicaciones desarrolladas para tal fin. Los DM permiten ver, actualizar, manipular, calcular.. los atributos de la componente espacial y de esta forma generar nuevos datos cartográficos. Sobre estas aplicaciones por medio de programaciones relativamente sencillas se pueden realizar desarrollos concretos que trabajen con datos espaciales, como pueden ser desarrollos para el seguimiento y control de ambulancias, aplicaciones verticales para banca...
Este tipo de programas tiene un mercado más amplio que el propio SIG ya que sí es una herramienta de cliente final, para profesionales, para directivos, analistas... ya que permite crear un modelo geográfico del funcionamiento de un negocio, organización, parque natural... El hecho de que aproximadamente un 80% de las bases de datos ya existentes contengan una componente geográfica permite que los DM muestren patrones, relaciones, tendencias, que de otra manera sería difícil englobar.
En cuanto al uso de un DM como complemento de un SIG hacemos notar que algunos trabajan directamente con los mismos tipos de datos que un SIG, mientras que otros tienen formatos propios de datos, por lo que habría que transformar estos datos. Estos programas son en muchas ocasiones los puestos de trabajos que complementan al SIG ya que permiten a éste que haya mucha más gente que acceda a su forma de trabajo sin que tengan que ser especialistas.
Las principales características de un DM deben ser (José Antonio Báguena):
Alguna de las limitaciones de los DM con respecto a los SIG son:
determinar la localización de un nuevo hospital y el departamento de arquitectura usará CAD para diseñarlo.
1.4.2.- Disponibilidad de cartografía digital y bases de datos.
La toma de decisiones en el mundo empresarial y en el de los servicios públicos se realiza en base a grandes volúmenes de información que proporcionan modelos de la realidad social o económica. Hoy en día no es suficiente con tener estadísticas públicas o datos de venta, es necesario analizar donde se producen y como se distribuyen. La cartografía digital se hace por tanto necesaria. Debido a la creciente demanda de este tipo de información, los organismos públicos responsables están poniendo a disposición de la sociedad la información básica ya en formatos digitales, de forma que sean de fácil integración en los sistemas de los usuarios.
Alguno de los organismos con producción cartográfica digital son:
Centro Nacional de Información Geográfica (CNIG): que comercializa la cartografía y datos geográficos básicos elaborados por el Instituto Geográfico Nacional:
Servicio Geográfico del Ejercito , que está trabajando en una serie del Mapa Topográfico Nacional a escala 1:50.000 del todo el territorio español en formato digital.
Instituto Tecnológico Geominero de España. Está elaborando el proyecto MAGNA , cartografía geológica a escala 1:50.000 en formato digital de toda España. También está con las bases metodológicas en fase de proyecto piloto del Plan Nacional de Cartografía Temática Ambiental PNCTA para un trabajo conjunto entre el Ministerio de Medio Ambiente y las CCAA, que se realizará de toda España a escalas 1:50.000 y 1:25.000 según la Comunidad Autónoma y que contempla los siguientes mapas temáticos: mapa litológico, mapa geomorfológico, mapa de suelos, mapa de vegetación actual y potencial, mapa de patrimonio natural y mapa de paisaje.
En todas las Comunidades Autónomas existen departamentos con distinto nombre que tienen entre otras funciones confeccionar cartografías en formato digital y de uso público que sirvan como base a trabajos que se desarrollen en la Comunidad. Así por ejemplo la Comunidad de Andalucía ha realizado una cartografía topográfica a escala 1:10.000 con un alto grado de detalle que puede servir para trabajos de planificación y ordenación. Podemos tener ejemplos en todas las CCAA y en distintos departamentos de las mismas; en la Comunidad Autónoma de Madrid se realiza cartografía automatizada en la Consejería de Política Territorial (Planeamiento a escala 1:25.000) y en la antigua Agencia de Medio Ambiente.
El Centro de Gestión Catastral y Cooperación Tributaria está realizando el llamado catastro de rústica de todo el territorio Nacional con una cartografía digital a escala 1:5.000 y en las zonas muy parceladas a escala 1:2.000. Así mismo el Catastro de urbana también se está elaborando con cartografía digital y que maneja escalas 1:1.000 y 1:500 de todos los núcleos urbanos.
El Instituto Nacional de Estadística está desarrollando un proyecto de cartografía digitalizada de las secciones censales para que sirvan de soporte a las estadísticas y censos que realiza a nivel nacional.
Los Ayuntamientos están generando gran cantidad de información digital en diversos formatos, dependiendo del sistema que tiene cada uno.
1.4.3.- Prospectiva a corto plazo.
El sector SIG abarca, en nuestra opinión, un amplio aspecto de actividades y productos, que va ensanchándose con el tiempo. El crecimiento del sector SIG se cifra en un 20% anual, cifrándose como volumen de ventas en unos 7.000 millones de pesetas al año.
La dificultades económicas han hecho que la implantación de estos sistemas en las Administraciones públicas como herramientas de planificación se haya ralentizado en estos últimos años, pero se ve que poco a poco, incluso los Ayuntamientos de tamaño medio van introduciéndose, al haber firmado muchos de ellos convenios de colaboración con el Centro de Gestión Catastral y Cooperación Tributaria por la que se responsabilizan del mantenimiento del Catastro, tanto de los datos alfanuméricos como de la cartografía digitalizada, que ellos pueden aprovechar para sus diferentes departamentos.
Haciendo un repaso por los diferentes pliegos de condiciones de trabajos y estudios en los que de alguna manera entra la componente geográfica, se ha visto que ya en su mayoría se pide esta información en formato digital, cuando no ya integrada en un proyecto SIG.
La demanda de productos y de datos está centrada en las Administraciones Públicas con una cuota del 80%, y dentro de ellas el cliente más importante es el de las CCAA, representando un 60% de la demanda de las administraciones públicas. Las empresas de servicios públicos (agua, teléfono, electricidad) proveen al mercado con una
Un dato es el “antecedente necesario para el conocimiento exacto de una cuestión”. El atributo geográfico le dota de un componente espacial indicando su localización y su valor cualitativo y/ó cuantitativo en una porción del territorio.
La entidad “dato geográfico” se puede descomponer en dos partes bien diferenciadas:
Ejemplo: en un plano parcelario de un casco urbano, los soportes serían parcela, manzana, calle, distrito... y las variables serían propiedad, alturas, edificabilidad, servicios urbanos (pavimentación, agua, alcantarillado, electricidad...).
Es muy importante contemplar los datos geográficos a partir de sus relaciones topológicas como concepto fundamental en un SIG. Para entender bien este término, es preciso distinguir en la entidad geográfica dos tipos distintos de localización:
Las relaciones topológicas entre los datos geográficos son básicas en un SIG puesto que son el punto de partida de todo tipo de análisis territoriales.
En definitiva, el reconocimiento de las relaciones topológicas entre elementos geográficos junto con sus relaciones geométricas (localización absoluta), más la posibilidad de manejar las características temáticas (atributos) asociadas a cada soporte, conforman un todo interactuante que el SIG debe gestionar mediante procedimientos adecuados para producir resultados territoriales no predeterminados.
Una vez conocidos los componentes de un SIG en sus aspectos básicos, podemos distinguir los posibles análisis que se pueden abordar con la información y los procedimientos disponibles en el sistema.
En primer lugar podemos contemplar solamente los datos temáticos (bases de datos alfanuméricas) y trabajar con ellos sin introducir la variable espacial. En esta perspectiva el análisis se inscribe en la solución a través de procedimientos de análisis de datos alfanuméricos o puramente estadísticos. Son trabajos comunes con otros sistemas no espaciales que se aplican a los SIG.
En segundo lugar, si nos ceñimos exclusivamente a la componente espacial, estudiaremos solo sus características geométricas, sin tener en cuenta las variables temáticas con lo que conseguiremos análisis espaciales puros.
Por último y entrando de lleno en los análisis SIG, al abordar conjuntamente los dos aspectos anteriores, la aproximación a la problemática es desde un todo territorial, estudiando en su interacción, varias variables temáticas sobre sus distintos soportes geográficos.
Una definición genérica sería : despliegue gráfico de elementos espacialmente distribuidos, llamados datos, objetos o elementos que se corresponden con entidades geográficas en el mundo real.
Tradicionalmente, los mapas en soporte papel han respondido a la necesidad de sintetizar una parte de la información total del terreno, almacenando los datos de una manera económica y lo más explícita posible. Los datos geográficos tienen las dos componentes ya mencionadas, soporte y variable, y en función del objetivo cartográfico se seleccionan elementos de la realidad, asignando a cada uno de ellos atributos que definan sus características.
Así, existen dos tipos de cartografía; la básica y la temática. La primera de ellas se caracteriza por la representación de elementos geográficos concretos, lo más variado posible y con unos atributos temáticos muy generalistas y extensivos. Por contra la cartografía temática se centra en la representación de uno o varios atributos sobre uno o varios tipos de soportes. La cartografía básica busca unas relaciones geométricas precisas entre los elementos, siendo estos muy variados, lo que permite mediante una selección de los que nos interesan añadirles las variables cualitativas ó cuantitativas para producir una cartografía temática que nos facilite el conocimiento de la estructura espacial de la variable representada.
En una cartografía temática, atendiendo a las características del soporte y de las variables, hemos de diferenciar además dos hechos que condicionan el mapa final; las escalas de medida y las características espaciales de los datos.
mapa. Cuando observamos que la escala es 1:2.000 interpretamos que cada unidad medida en el mapa (por ejemplo 1 mm.) es en realidad 2.000 mm, es decir 2 m. La escala establece la relación entre la distancia real entre dos puntos y la representada en el mapa. En cualquier proyecto SIG, la elección de la escala de trabajo, es una de las primeras decisiones que se debe tomar en función de los objetivos deseados.
Los datos geográficos pueden ser de diversas dimensiones, los puntos no tienen dimensiones topológicas. las líneas están definidas por una dimensión, los planos por dos dimensiones y los volúmenes por tres. Siempre debemos pensar que son representaciones de objetos reales y que en función de la escala, en el mapa el mismo dato se puede representar como entidades distintas. Por ejemplo una ciudad a una escala 1:5.000 se puede representar como un polígono pero a escala 1:1.000.000 se representa como un punto.
Es importante señalar el diferente tipo de análisis que se puede efectuar sobre los objetos cartográficos en función de sus características geométricas, lo que evidentemente condicionará los resultados que se pueden obtener. Pensemos que si por ejemplo el objetivo perseguido, es hallar la superficie de suelo urbano en una Comunidad Autónoma, si tenemos las ciudades representadas como puntos en ningún caso podremos obtener los resultados apetecidos.
La información cartográfica tradicional se presenta siempre en forma analógica, es decir representa la realidad de manera continua, mientras que la información cartográfica, necesaria para implementarla en un SIG debe ser analítica, es decir en formato digital de manera discreta. Por ello, las primeras fases del proyecto SIG están dirigidas a la obtención de cartografía digital debiendo cumplir dos requisitos fundamentales:
3.2.1.- Geocodificación directa. Para cada dato geográfico se determinará su localización espacial absoluta con respecto a un sistema de ejes de coordenadas. Los ejes de coordenadas son ortogonales y cada objeto está definido por su distancia a cada uno de los ejes y por los signos + ó - según estén a un lado u otro de los mismos, quedando el objeto geográfico biunívocamente relacionado con un par de coordenadas X e Y. Los sistemas más utilizados son los de coordenadas planas para porciones reducidas de la superficie terrestre, como por ejemplo el territorio español, y entre ellos mencionamos el sistema de coordenadas UTM (Universal Transversal Mercator) que forma un sistema cartesiano con dos ejes perpendiculares X e Y y coordenadas en metros tomando como ejes de referencia la línea del ecuador y la de un meridiano central. Los meridianos van definiendo Husos (conforman como los gajos de una naranja) sobre toda la superficie terrestre con la finalidad de que las coordenadas no sean números demasiado grandes (pensemos que son metros y que la longitud del meridiano de la tierra es de 40.000 km. aproximadamente.)
3.2.2.- Geocodificación indirecta. Generalmente se define la geocodificación indirecta como la posibilidad de localizar geográficamente los elementos a partir de los valores de un atributo de una entidad. El atributo puede ser una dirección, el código postal, el código de municipio, distritos censales... Pensemos en la gran cantidad de bases de datos públicas y privadas que mantienen campos susceptibles de geocodificarse de una manera indirecta y nos daremos cuenta de la enorme importancia que tiene esta posibilidad, ya que si tenemos una base cartográfica preparada para ello se podrán posicionar geográficamente todos sus
A. Coordenadas de puntos singulares (nodos y vértices). Los campos que componen la tabla son el identificador de cada arco, el identificador del nodo origen y final, las coordenadas del nodo origen y final, el indicador de cada vértice y sus coordenadas. Esta tabla nos define las características geométricas de todos los puntos representantes de elementos geográficos y su topología. Por ejemplo un polígono aislado sería igual que un punto, pero se distingue al tener vértices intermedios y el resto de los arcos quedan definidos por sus nodos iniciales. Tengamos presente que al indicar si el nodo es inicial ó final, estamos explícitamente definiendo el sentido de un arco (importante cuando se está hablando por ejemplo del sentido de circulación de una calle, sentido del agua en una tubería...)
B. Topología de nodos. En esta tabla con solo dos campos se determinan los arcos que confluyen en el, almacenándose el identificador del arco y del nodo.
C. Topología de arcos. Se define el arco con el campo de su identificador y se añaden los dos campos de los identificadores del nodo inicial y del nodo final y se completa con otros dos campos donde se guarda el identificador del polígono por la derecha y por la izquierda.. Así queda claramente especificada la relación topológica entre todos y cada uno de los elementos geográficos.
D. Topología de polígonos. La última tabla se estructura asignando a cada polígono, registrado por su identificador, todos y cada uno de los arcos que conforman su perímetro y en orden. Si dentro del polígono existiera otro polígono, un arco o un punto, también se registraría pero con un signo - para diferenciarlo del resto.
Las cuatro tablas almacenan toda la información referente a la geometría, utilizando los arcos y nodos de forma ordenada para que mediante relaciones entre las tablas se estructuren las relaciones topológicas entre todos y cada uno de los elementos geográficos, base para todo tipo de análisis geográfico que queramos efectuar.
3.3.3.- Base de datos espacial y temática
Además de la descripción digital de sus características espaciales, un sistema de información geográfica debe llevar asociado todas las variables temáticas necesarias para poder trabajar en el análisis territorial, De esta manera, junto a la base de datos topológica del soporte de cada uno de los elementos geográficos del mapa, tiene que convivir otra base de datos temáticos que asigna información en forma de atributos a cada uno de los soportes. Para ello existen varias soluciones resumidas en dos filosofías:
3.3.4.- Sistema de gestión de base de datos
En este apartado vamos a aproximarnos de una manera muy somera a la componente temática de un SIG, representada por la base de datos de los atributos temáticos.
Definimos una base de datos como “un conjunto de datos reunidos en uno o más ficheros que se almacenan de forma no redundante y que pueden ser utilizados por un sistema de gestión”. El sistema de gestión de la base de datos es un conjunto de procedimientos para la recuperación y manejo lógico de los datos de la base. La base de datos temáticos y su sistema de gestión deben estar diseñados y estructurados de tal manera, que por un lado estén correctamente relacionados con la base de datos geográfica mediante un identificador interno, y por otro mantengan un orden lógico entre sus elementos internos con el fin de poder gestionarlos según el fin que se persiga con el SIG. Por ello, la labor analítica del diseño de la base de datos temática es un paso importante en un proyecto de análisis territorial. Este análisis se realiza en la mayoría de los SIG según el modelo de entidad-atributo-relación con una organización relacional de los datos.
A.- Modelo entidad-atributo-relación. Las partes en que se estructura este modelo de bases de datos son tres:
- Entidades : Es el conjunto de datos geográficos interesantes para el proyecto SIG. Se definen según el objetivo del proyecto. Corresponde al soporte del dato geográfico.
La interacción de los tres elementos supone el sistema de gestión más empleado para la resolución de problemas territoriales siempre que se definan de la manera más exacta posible en función de nuestras necesidades.
B. Organización de los datos de la base temática.
Existen varias maneras de organizar los datos para gestionarlos según el modelo descrito; mediante un solo fichero simple (cada dato geográfico es un registro en una sola tabla), de manera jerárquica (estructuración mediante un árbol jerárquico en donde cada tipo de dato solo se relaciona con otro de tipo inferior y/0 superior a él), y relacional u orientada a objeto que se comenta a continuación.