Módulo 2 Parte 1

Universidad Del Zulia
Facultad de Arquitectura y Diseño
Instituto de Investigaciones
Diplomado Básico en Tecnologías de
Información Geográfica

Módulo 2: Análisis de Datos Espaciales

José A Indriago A, MSc Arq

jindriago@luz.edu.ve , indriago@gmail.com

CONTENIDO

Módulo 2: Análisis de Datos Espaciales

•Sistemas de Referencias
Sistemas

•Sistemas de Información Geográfica (SIG)

•Desarrollo d aplicaciones GIS
D ll de li i

•Implementación de un SIG

•Modelos cartográficos en SIG

•Modelos y Estructuras de Datos espaciales

•Estadística espacial: Métodos de Análisis espacial / Modelamiento /
Simulación / Geoestadística

•Métodos de interpolación

SISTEMAS DE INFORMACIÓN 1

Es un sistema hombre-máquina que
E i t h b á i
procesa datos a fin de:

1. Registrar los detalles originados por
g g p
las transacciones que ocurren y las
entidades que forman una
organización y

2. Proporcionar información que
facilite la ejecución de actividades,
operaciones y funciones en una
organización.

1 Montilva, Jesús. (1992). Desarrollo de Sistemas de Información. Consejo de Publicaciones, Universidad de los Andes, Mérida, Venezuela

SISTEMAS DE INFORMACIÓN

Desde el punto de vista de los sistemas,
una organización es un “un conjunto de
cosas y personas que están
interrelacionadas de diferentes maneras
generalmente complejas que forman un
todo inidentificable, caracterizado por la
existencia de objetivos comunes”
(Fulmer, 1979).

Toda organización para lograr sus
objetivos, ejecuta un conjunto de
actividades o tareas en forma
interrelacionada y coordinada. Estas
tareas deben ser organizadas,
planificadas, controladas y dirigidas con
la finalidad de lograr l metas
l fi lid d d l las t

James Senn clasifica las funciones gerenciales de la siguiente manera:

1. Planificación: consiste en establecer metas y desarrollar estrategias,
políticas, procedimientos o programas que garanticen la ejecución de las
actividades.
2. Organización: permite agrupar actividades, establecer estructuras
organizacionales y procedimiento que garanticen la ejecución de las
actividades.
actividades
3. Administración de personal: esta función permite seleccionar y entrenar el
personal requerido por la organización.
4. Control: mide el rendimiento en relación a las metas y objetivos planteados
y desarrolla los procedimientos convenientes para realizar el ajuste o
correctivo.
5. Comunicación: transfiere información sobre metas, objetivos y rendimiento
al personal de la organización y a su ambiente
ambiente.
6. Dirección: esta función abarca los aspectos de relaciones interpersonales
en la organización, por lo que el liderazgo, guía y motivación del personal
son aspectos fundamentales.
7. Coordinación: esta f
7 C di ió t función está estrechamente li d a l d l control y
ió tá t h t ligada la del t l
consiste en coordinar las actividades de la organización mediante una
programación adecuada de costos, tiempos y recursos.

Estas funciones gerenciales se basan en la detección y localización de
g
problemas y conflictos de la organización, además de la generación y selección
de alternativas, que permitan corregir tales problemas y evitar que la
organización desvié el rumbo, que le permita alcanzar los objetivos. Este
proceso se denomina toma de decisiones, cuyo fin es seleccionar entre
decisiones
diferentes alternativas un curso de acción que permita alcanzar un objetivo,
resolver un problema o solucionar un conflicto.

La toma de decisiones vas más allá de la simple selección de alternativas e
incluye un conjunto de pasos (Davis, 1974):

1.Reconocimiento
1 Reconocimiento del problema o de la necesidad de decidir
decidir.

2.Formulación y análisis de alternativas.

3.Selección d alternativas.
3S l ió de lt ti

4.Comunicación e implantación de la decisión (acción).

5.Seguimiento de la acción y retroalimentación de resultados originados por la
decisión tomada.

Datos e información

La información constituye el recurso esencial
en el proceso de toma de decisiones y en la
solución de problemas en una organización.
De esta manera podemos pensar que el
sistema de información es un subsistema de
la organización encargado de producir la
información necesaria para la operación y
toma de decisiones de cada unidad de la
organización.

Para que el sistema de información pueda
producir información, han de producirse en la
organización hechos o eventos cuyas
características puedan ser representadas
simbólicamente mediante lo que
denominamos datos. Los datos son por lo
tanto,
t t capturados y procesados por el sistema
t d d l i t
con el objeto de producir información.

La información (G.V. Davis,
(G V Davis
1974) se define como “ datos
que han sido procesados en una
forma que es significativa para
quien l
i los utiliza y que son d
ili de
valor real y perceptible en
decisiones actuales y futuras”.
Por lo tanto, los datos
constituyen la materia prima para
producir información y se definen
como “grupos de símbolos no
aleatorios
l t i que representan
t
cantidades, acciones, cosas,
etc”.

Funciones de un sistema de Información

1.Procesamiento de Transacciones: consiste en capturar o recolectar,
clasificar, ordenar, calcular, resumir y almacenar los datos originados por
las transacciones que tienen lugar durante la realización de actividades
en la organización.

2.Definición de
2 D fi i ió d archivos: consiste en almacenar l d t capturados por
hi i t l los datos t d
el procesamiento de transacciones de acuerdo a (1) una estructura u
organización de almacenamiento adecuada (base de datos o archivos);
( )
(2) un método que facilite su almacenamiento, actualización y acceso y
q ,
(3) un dispositivo apropiado de almacenamiento (disco, cintas, diskette,
etc).

3.Mantenimiento
3 Mantenimiento de archivos: los archivos o bases de datos del sistema
deben mantenerse actualizados. Las operaciones básicas de
mantenimiento son la inserción, la modificación y la eliminación de datos
en los medios de almacenamiento.

Funciones de un sistema de Información

4.Generación de reportes: se encarga de producir la información
requerida y transmitirla a los puntos o centros de información que la
soliciten. Algunos de los reportes pueden ser: Reportes de Errores,
Reportes de Actividad. Reportes Regulares, reportes de Excepción,
Reportes no Planeados, Reportes Especiales.

5.Procesamiento de Consultas: responder a interrogantes predefinidas,
de respuesta corta denominadas consultas interactivas. Son las que
facilitan el acceso a los datos , y el procesamiento de información que
transforma los datos almacenados en información.

6.Mantenimiento de la Integridad de los Datos: los datos mantenidos por
el sistema d i f
l i t de información d b
ió deben ser confiables y veraces por l que
fi bl lo
una de sus funciones debe garantizar la integridad de tales datos y
protegerlos contra accesos indebidos o no autorizados y contra de
modificaciones mal intencionadas.

Clasificación de los Sistemas de Información

1.Sistemas de Comunicación: transmiten información entre los diferentes
subsistemas de una organización. Estos subsistemas pueden ser
personas o equipos electrónicos. El objetivo de esta red es impartir
conocimientos pensamientos, ideas, percepciones, propiedades, órdenes
y datos organizados entre los subsistemas que lo componen.

2.Sistemas de Información Informal: red no estructurada de comunicación
informal entre personas dentro o en el ambiente de la organización. No
tiene objetivo definido, aunque puede ser utilizado como un medio muy
eficiente, pero poco confiable, d t
fi i t fi bl de transmisión y di l
i ió divulgación d
ió de
información útil a la organización.

3.Sistema de Información Organizacional: formado por flujos de
g p j
información que transmiten mensajes entre diferentes niveles jerárquicos
de la organización. Los mensajes trasmitidos están relacionados con los
objetivos, metas, normas, estándares, procedimientos, órdenes o
directivas para ejecutar tareas de la organización así como resultados
organización, resultados,
rendimientos, productividad, etc., originados al ejecutar las tareas.

Clasificación de los Sistemas de Información

1.Sistemas de Apoyo para la Toma de Decisiones: se caracteriza por
procesar datos para realizar automáticamente parte o todo el proceso de
toma de decisiones e indicar la acción que se debe tomar para mantener a
la organización dentro de condiciones normales de funcionamiento.

2.Sistemas de Información Gerencial: proporcionan la información a los
gerentes para ejecutar procesos de toma de decisiones y solución de
problemas en una organización.

3.Sistemas d i f
3 Si t de información operativos: recogen, mantienen y procesan l
ió ti ti los
datos ocasionados por la realización de operaciones básicas en la
organización. El objetivo es el de preparar y mantener los registros de
datos originados por la operaciones elementales o rutinarias de la
g p p
organización.

4.Sistemas de Procesamientos de Datos: su objetivo exclusivo es transformar
datos en información útil y fácil de entender y utilizar Con un fin especifico
utilizar. especifico,
y utilizada en la realización de las tareas o actividades de los usuarios.

SISTEMAS DE INFORMACION GEOGRÁFICA

El término SIG procede del acrónimo
de Sistema de Información
Geográfica (en inglés GIS,
Geographic Information System).
Un SIG puede ser definido como un
sistema d
i t de h d
hardware, software y
ft
procedimientos diseñados para
soportar la captura, administración,
manipulación, análisis, modelado y
p , ,
graficación de datos u objetos
referenciados espacialmente, para
resolver problemas complejos de
planeación y administración Una
administración.
definición más sencilla es: Un sistema
de computador capaz de mantener y
usar datos con localizaciones exactas
en una superficie terrestre. 2
2 Carmona, Álvaro; Monsalve, Jhon Jairo (s.f.). Sistemas de Información Geográficos: [disponible en línea] http://www.monografias.com/trabajos/gis/gis.shtml [consulta
2005, abril 26]

QUE ES UN SIG?

L
Los Si t
Sistemas d
de I f ió
Información
Geográfica, son sistemas que
combinan una serie de procedimientos
sobre una base de datos
alfanuméricos (no gráficos) o
descriptivas de objetos de mundo real,
que son posibles de representar de
manera gráfica y que además son
susceptibles de algún tipo de medición
respecto a su dimensión, tamaño o
ubicación relativa la superficie de la
tierra. Además del uso de base de
dato no gráficas, los SIG poseen una
base de datos gráfica con información
georeferenciada,
georeferenciada o información
espacializada, que está relacionada de
alguna manera a la base de datos
alfanumérica. En este caso la
información es considerada geográfica
si es mesurable y tiene ubicación.

QUE ES UN SIG?
En general un SIG debe tener la capacidad de dar respuesta a las
g p p
siguientes preguntas:

•¿Dónde está el objeto A?
•¿Dónde está A con relación a B?
•¿Cuantas ocurrencias del tipo A hay en una distancia D de B?
•¿Cuál es el valor que toma la función Z en la posición X?
•¿Cuál es la dimensión de B (Frecuencia, perímetro, área, volumen)?
•¿Cuál es el resultado de la intersección de diferentes tipos de
información?
•¿Cuál es el camino más corto (menor resistencia o menor costo) sobre el
terreno desde un punto (X1 Y1) a lo largo de un corredor P hasta un punto
(X1,
(X2, Y2)?
•¿Qué hay en el punto (X, Y)?
•¿Qué objetos están próximos a aquellos objetos que tienen una
combinación d características?
bi ió de t í ti ?
•¿Cuál es el resultado de clasificar los siguientes conjuntos de información
espacial?
•Utilizando el modelo definido del mundo real, simule el efecto del proceso
Utilizando
P en un tiempo T dado un escenario S.

VENTAJAS DE UN SIG

Facilidad de Revisión,
Representación Gráfica Mantenimiento y Integración de Datos de
I t ió d D t d
Actualización diversas Fuentes,
Resoluciones y escalas

Naturaleza
Interdisciplinaria
Datos centralizados
Formato Estándar
SIG

Análisis Matemático y
Estadístico con Salidas Apoyo en la Toma de
Gráficas Posibilita el Análisis Decisiones.
Espacial

COMPONENTES DE UN SIG

Equipos (Hardware)
Es donde opera el SIG. Hoy por hoy, programas de SIG se pueden ejecutar en
un amplio rango de equipos, desde servidores hasta computadores personales
usados en red o trabajando en modo "desconectado“.
Programas (Software)
Los programas de SIG proveen las funciones y las herramientas necesarias para
almacenar, analizar y desplegar la información geográfica. Los principales
componentes de los programas son:
∙HHerramientas para l entrada y manipulación d l i f
i t la t d áfi
i l ió de la información geográfica.
ió
∙ Un sistema de manejador de base de datos (DBMS).
∙ Herramientas que permitan búsquedas geográficas, análisis y visualización.
∙ Interface gráfica para el usuario (GUI) para acceder fácilmente a las
g p ( ) p
herramientas.

COMPONENTES DE UN SIG

Datos
Probablemente la parte más importante de un sistema de información
geográfico son sus datos. Los datos geográficos y tabulares pueden ser
adquiridos por quien implementa el sistema de información, así como por
d i id i i l t l i t d i f ió í
terceros que ya los tienen disponibles. El sistema de información geográfico
integra los datos espaciales con otros recursos de datos y puede incluso
utilizar los manejadores de base de datos más comunes para manejar la
j p j
información geográfica.

Recurso humano
La tecnología de los SIG está limitada si no se cuenta con el personal que
opera, desarrolla y administra el sistema; Y que establece planes para
aplicarlo en problemas del mundo real.

Procedimientos
Un SIG operará acorde con un plan bien diseñado y con unas reglas claras
del negocio, que son los modelos y las prácticas operativas características de
cada organización
organización.

CUALES SON LAS FUNCIONES DE LOS COMPONENTES DE UN SIG.?

CUALES SON LAS FUNCIONES DEUN SIG.?

COMO FUNCIONA UN SIG

Un SIG almacena
información sobre el mundo
como una colección de
niveles temáticos que pueden
relacionarse por geografía.
Este concepto simple pero
extremadamente potente y
versátil ha probado ser
invaluable para resolver
muchos problemas, desde
rastrear vehículos de
repartición, hasta registrar
detalles de aplicaciones de
planificación, hasta modelar
la circulación atmosférica
global.

COMO FUNCIONA UN SIG
La información geográfica contiene ya
sea una referencia geográfica
Clientes explícita tal como latitud y longitud o
una coordenada de un sistema
d d d i t
nacional, o una referencia implícita tal
Edificios como domicilio, código postal, nombre
de área censal, identificador del stand
,
Calles de un bosque, o nombre de calle. Las
referencias implícitas pueden ser
derivadas de referencias explícitas
utilizando un proceso automatizado
llamado "geocodificación." Estas
Realidad referencias geográficas permites
localizar características (tales como
negocios o stand de bosque) y
eventos (como un terremoto) en la
superficie de la tierra para análisis.

INGRESO DE DATOS

Antes de que los datos geográficos
puedan utilizarse en un SIG, deben ser
convertidos a un formato digital
adecuado. El proceso d convertir
d d de ti
datos de mapas analógicos en papel a
archivos de computación se denomina
digitalización. Tecnologías modernas
g g
de SIG tienen la capacidad de
automatizar este proceso
completamente para grandes
proyectos; proyectos menos
importantes pueden requerir alguna
digitalización manual.

Hoy en día, muchos tipos de datos
geográficos existen en formatos
compatibles con SIG. Estos datos
pueden obtenerse de proveedores y
ser cargados en un SIG.

INGRESO DE DATOS

Mapas Impresos
Datos Digitales

Coordenadas Datos
GIS
480585.5, 3769234.6
483194.1,
483194 1 3768432.3
3768432 3
485285.8, 3768391.2
484327.4, 3768565.9 GPS
483874.7, 3769823.0

MANIPULACION

Es probable que los tipos de datos
requeridos para un proyecto particular de
SIG necesitarán ser transformados o
manipulados de alguna forma para
hacerlos compatibles al sistema. Por
ejemplo, la información geográfica está
disponible en diferentes escalas (archivos
(
de ejes de calles pueden estar
disponibles a una escala de 1:100.000;
códigos postales a 1:10.000, y límites de
áreas censales a 1:50 000)
1:50.000).

Hay muchos otros ejemplos de
manipulación de datos que se efectúan
rutinariamente en SIG. Estos incluyen
cambios de proyección, agregación de
datos y generalización (limpiar de datos
innecesarios).
innecesarios)

ALMACENAMIENTO

Se pueden representar elementos geográficos en formato vector o ráster
ráster.

Vector

El modelo de datos tipo vector representa elementos geográficos en
forma muy similar a como lo hacen los mapas: usando puntos, líneas, y
áreas. Un sistema de coordenadas x,y (cartesiano) referencia ubicaciones
del mundo real
real.

ALMACENAMIENTO
Ráster

En vez de representar los elementos
geográficos por sus coordenadas x,y,
el modelo d d t
l d l de datos ráster asigna
á t i
valores a las celdas que cubren
ubicaciones de coordenadas. El
formato ráster calza bien con el
análisis espacial y también es
apropiado para el almacenaje de datos
coleccionados en formato de malla
(grid).
(grid) La cantidad de detalle que
usted puede mostrar para una imagen
en particular depende del tamaño de
las celdas en la malla. Esto hace el
formato ráster inapropiado para
aplicaciones en donde las fronteras
discretas deben conocerse, tales
como en la administración de
parcelas.

ALMACENAMIENTO

•Bases de Datos
•Textos
•Videos
•Animaciones
•Sonidos

MANEJO/ADMINISTRACION

Para proyectos menores de SIG,
puede ser suficiente almacenar
información geográfica como
archivos de computación. Se
hi d t ió S
llega a un punto, sin embargo,
cuando los volúmenes de datos
son grandes y el número de
g
usuarios de los datos se
convierte en más que unos
pocos, en que es mejor usar un
sistema de manejo de bases de
datos (SMBD) para ayudar a
almacenar, organizar y manejar
datos. Un SMBD no es más que
un software para manejar una
base de datos -una colección
integrada de datos.


La información en un GIS es almacenada en cuatro grandes conjuntos de
bases de datos:

· Bases de datos de imágenes: Estas imágenes representan fotográficamente
el terreno.

·BBases d d t complementarios d i á
de datos l t i de imágenes: E t b
Esta base d d t contiene
de datos ti
símbolos gráficos y caracteres alfanuméricos georeferenciados al mismo
sistema de coordenadas de la imagen real a la que complementan.

· Bases de datos cartográficos: Almacena la información de los mapas que
representan diferentes clases de información de una área específica.
Corresponden a las coberturas o categorías.

· Bases de datos de información descriptiva: Esta base facilita el
almacenamiento de datos descriptivos en las formas mas comunes de tal
forma que puedan ser utilizados por otros sistemas


Información Gráfica

Información Tabular


Permite la modificación y actualización de
la información. Las funciones de edición
son particulares de cada programa SIG.
Las funciones deben incluir:

•Mecanismos para la edición de entidades
Mecanismos
gráficas (cambio de color, posición,
escala, dibujo de nuevas entidades
gráficas, etc.).

•Mecanismos para la edición de datos
descriptivos (modificación de atributos,
cambios en la estructura de archivos,
actualización de datos, generación de
nuevos datos, etc.).

CONSULTAS

Una vez que se tiene un SIG en
funcionamiento, conteniendo la
información geográfica, puede comenzar
a realizarse preguntas tales como:

• ¿Dónde se encuentran todos los sitios
adecuados para construcción de nuevas
casas?
• ¿Cuál es tipo de suelo dominante para
un bosque de determinado tipo?
• Si se construye una nueva autopista en
i
un determinado lugar, ¿cómo afectará al
tránsito?

Ambas consultas simples y sofisticadas,
utilizando más de un nivel de datos,
pueden proveer información necesaria a
analistas y administradores por i
li t d i i t d igual.
l

CONSULTAS
•Identificación de elementos geográficos

Un tipo común de consulta de GIS es
determinar qué existe en una ubicación
p p ,
particular. En este tipo de consulta, el usuario
comprende dónde están los elementos
geográficos de interés pero quiere saber qué
características están asociadas con ellos. Esto
se puede lograr con el GIS debido a los
elementos espaciales se ligan a las
características descriptivas.

•Identificación de elementos geográficos
basados en condiciones

Otro tipo de consulta GIS consiste en
determinar las ubicaciones que satisfacen
ciertas condiciones. En este caso, el usuario
necesita saber cuáles características son
importantes y quiere saber dónde estos
features están que tienen esas características.

CONSULTAS

 Identificando elementos específicos

 Identificando elementos
basados en condiciones

Condados de Florida
C d d d Fl id con una
población mayor a 300,000

CONSULTAS

Las formas de extraer o recuperar información de los SIG son muy variadas y
pueden llegar a ser muy complejas. Las formas básicas para extraer la
información son:

•Extracción mediante especificación geométrica.
Consiste en extraer información del SIG mediante la especificación de un
dominio espacial definido por un punto, una línea o una área deseada. Por
ejemplo: seleccionar por medio del apuntador gráfico un río en un mapa una
mapa,
tubería en un plano.

•Extracción mediante condición geométrica
Extraer por medio de un dominio espacial y una condición geográfica
entidades gráficas. Por ejemplo: las poblaciones que se encuentren en un
radio de 5 Km alrededor de una fuente de agua.

•Extracción mediante especificación descriptiva.
Extracción de las entidades espaciales que satisfagan una condición
descriptiva determinada. Por ejemplo todos los predios que tengan el mismo
dueño.
d ñ

CONSULTAS

•Extracción mediante condición descriptiva o lógica.
Extracción de entidades espaciales que cumplan la condición descriptiva y
una expresión lógica cualquiera relacionada con uno algunos de sus atributos
espaciales asociados. Por ejemplo, todos los predios que pertenezcan al
mismo dueño, con áreas superiores a 500 hectáreas y perímetro superior a
10.000 metros.

ANÁLISIS
Permite realizar las operaciones analíticas
necesarias para producir nueva información
con base en la existente, con el fin de dar
solución a un problema específico.

Las operaciones de análisis y modelado se
pueden clasificar en:

•Generalización cartográfica: Capacidad de
generalizar características de un mapa o
presentación cartográfica, con el fin de hacer
el modelo final menos complejo
complejo.

•Análisis espaciales: Incluye las funciones
que realicen cálculos sobre las entidades
gráficas. Va desde operaciones sencillas
como longitud de una línea, perímetros,
áreas y volúmenes, hasta análisis de redes
de conducción intersección de polígonos y
conducción,
análisis de modelos digitales del terreno.

ANÁLISIS

C l parcelas estan a 50 metros
Cuales l t t
de la carretera?

Proximidad

Tipo de pozo Perforado
Propietario Smith
Tipo de Suelo Arenoso
Sobreposición

Redes

ANÁLISIS
Se puede ejecutar análisis para obtener las
respuestas a una pregunta en particular o
p p g p
encontrar soluciones a un problema particular.
El análisis geográfico usualmente involucra más
de un conjunto de datos geográficos y requiere
que el análisis proceda a través de una serie de
pasos para llegar a los resultados. Hay tres
tipos de análisis geográficos:

Análisis de proximidad

•¿Cuántas casas yacen dentro de 100 metros
de esta tubería principal?
• ¿Cuál es el número total de clientes dentro de
100 kilómetros de esta tienda?
•¿Qué proporción de la cosecha de alfalfa cae
dentro de 500 metros de este pozo?

Para contestar estas preguntas, la tecnología
GIS usa un proceso llamado buffering para
determinar la proximidad entre los elementos
geográficos.

ANÁLISIS
Análisis de superposición:

Un proceso de superposición combina los
elementos de dos capas para crear una
nueva capa que contiene los atributos de
ambos. La capa resultante puede ser
analizada para determinar cuáles
elementos se traslapan o para encontrar
cuanto de un elemento está en una o más
áreas. Una superposición puede ser hecha
para combinar capas de suelos y
vegetación para calcular el área de cierto
tipo de vegetación en un tipo específico de
ó íf
suelo.

ANÁLISIS

A áli i d redes
Análisis de d

Este tipo de análisis examina cómo los
p
elementos lineales pueden ser conectados y
qué tan fácilmente pueden fluir a través de
ellos recursos.

ANÁLISIS

Los diferentes tipos de análisis que un SIG debe realizar son:

•Contigüidad: Encontrar áreas en una región determinada.
C ti üid d E t á ió d t i d

•Coincidencia: Análisis de superposición de puntos, líneas, polígonos y áreas.

•Conectividad. Análisis sobre entidades gráficas que representen redes de
conducción, tales como:

•Enrutamiento: Como se mueve el elemento conducido a lo largo de la
red.

•Radio de acción: Alcance del movimiento del elemento dentro de la red.

•Apareamiento de direcciones: Acople de información de direcciones a las
entidades gráficas.

ANÁLISIS

Análisis Espacial

ANÁLISIS

Análisis
Tridimensional
(3D)

ANÁLISIS

A áli i G t dí ti
Análisis Geoestadístico

ANÁLISIS

Análisis de Recorridos

VISUALIZACIÓN

P
Para muchos ti
h tipos d operaciones geográficas, el resultado fi l se visualiza
de i áfi l lt d final i li
mejor como un mapa o gráfico.
Los mapas son muy eficientes para almacenar y comunicar información
g g q g p p ,
geográfica. Mientras que los cartógrafos han creado mapas por milenios, los
SIG proveen herramientas nuevas y emocionantes para extender el arte y la
ciencia de la cartografía.

Los mapas pueden ser
integrados con reportes, vistas
tri-dimensionales, imágenes
fotográficas, y otros medios
digitales.

RESULTADOS

Mapas Impresos Internet

Datos
GIS
Imagen Documento
Florida.jpg Florida.mxd

RESULTADOS

El compartir
resultados de la labor
geográfica es una de
las justificaciones
primarias para l
i i la
investigación de
recursos en un GIS.

Un método poderoso para compartir los resultados
creados a través de un GIS es producirlos en formato
distribuible. Entre más opciones de resultados
ofrezca un GIS, mayor potencial tiene para alcanzar
la audiencia correcta con la información correcta.

RESULTADOS

Internet
SIG Movil
PDA-Smartphone

ORGANIZACIÓN DE DATOS ESPACIALES

Un SIG organiza y guarda información
acerca del mundo como una colección de
capas temáticas que pueden ser ligadas
t áti d li d
por la geografía. Cada capa contiene
elementos con atributos similares, como
calles y ciudades, que son localizadas en
, q
la misma extensión geográfica.


SIG VECTORIALES La analogía de
cebolla

Piensen en el mundo como una cebolla
grande. Cuando pela la cebolla, se ve que
está compuesta de muchas capas. Las
entidades d l mundo real pueden ser vista
tid d del d l d i t
de la misma manera; la tierra puede ser
“pelada” de sus muchas capas, cada una
representando un tema diferente.
p

Por ejemplo, ustedes pueden poner todas
las calles en una capa y todas áreas de uso
en otra capa Como se puede imaginar la
capa. imaginar,
complejidad de la tierra le permite a usted
crear tantas capas como quiera. La
pregunta llega a ser entonces cómo mejor
organizar estas entidades del mundo real en
formas geométricas (puntos, líneas, áreas) y
almacenarlas digitalmente.

Abstracción de entidades del
mundo real

Es imposible capturar toda la
realidad dentro de una
computadora. En vez, los
usuarios de GIS deben de alguna
manera abstraer l
b t los f ó
fenómenos
del mundo real, o las entidades,
en representaciones geométricas
de esas entidades.

Hay tres formas geométricas básicas usadas para los elementos
geográficos: puntos líneas y áreas Estas formas pueden ser llamadas
puntos, líneas, áreas.
objetos geométricos, elementos geométricos, o tipos de elementos.

Existen diferentes métodos de hacer estas entidades digitales, incluyendo el
escaneo y la digitalización.

D t eI f ió
Datos Información

Dato: Es la base desde donde se fundamenta la información, formalmente un dato es una
categoría asignada a una variable de una unidad de análisis. Por ello todo dato tiene
al menos tres componentes:
Unidad de análisis  Elemento del cual se predica una propiedad y característica
Variable  Característica, propiedad o atributo que se predica de la unidad de
análisis
Categoría Cada una de las posibles variaciones de una variable

Dato Dato intrínsecamente referenciado en el espacio real
Geográfico:
Data:
D t Grupo d d t
G de datos, f
forma plural l ti d l palabra D t
l l latina de la l b Dato

Información: Dato o grupo de datos que expresan un significado específico. La información tiene
tres atributos básicos: Estabilidad (estática o dinámica), Linealidad (lineal, no lineal),
Continuidad (continua, discreta)

Información Es una información sustentada en datos espacialmente referenciados y cuyo
Geográfica: significado está asociado a una dimensionalidad geográfica.


Que es un objeto geográfico
En el contexto geo-informático un objeto geográfico tiene las siguientes
geo informático
características:

Características de los Objetos Geográficos
Es un elemento objeto del mundo real que tiene posibilidad de ser representado
en el ámbito geográfico.
• Identificador.
Id tifi d
• Posición
• Propiedades espaciales
• Propiedades
P i d d no espaciales i l
• Relaciones con el entorno
• Meta Datos

C t í ti d l Obj t G áfi
Identificador: Es un valor único que Identifica cada objeto dentro de un
conjunto de objetos del mismo tipo y que enlaza al objeto con su tabla de
atributos.
t ib t
Posición: Indica la ubicación del objeto en el espacio geográfico, lleva
implícita información respecto a su dimensionalidad (adimensional,
unidimensional,
unidimensional bidimensional y tridimensional) y su respectiva forma
forma.
Propiedades no espaciales. variables cualitativas que representan atributos
físicos no asociados a la posición geográfica pero que son parte del sistema
de información.
Ejemplo: Características de un sembradío de hortalizas

Relaciones con el entorno: son los parámetros que hacen posible establecer
las l i
l relaciones espaciales entre l objetos geográficos y su entorno. P d
i l t los bj t áfi t Pueden
codificarse de forma explícita en la base de datos asociada al objeto o estar
implícita en la codificación de su localización espacial. Pueden dar lugar a la
creación de tipos compuestos (redes, mapas de polígonos, etc.).


Relaciones Topológicas: relaciones de
proximidad
i id d inmediata
i di t
independientemente de la naturaleza de
los objetos vecinos.
Ejemplo: relación entre línea de borde
je p o e ac ó e t e ea bo de
de playa y los objetos geográficos
que representa el mar y la playa.

Relaciones Físicas: son aquellas que
provienen de la naturaleza del elemento
que se esta representando.
Ejemplo : cauces tributarios que se
j p q
conectan al cauce principal).


Meta Datos: son los grupos de datos que ofrecen información auxiliar
acerca de los objetos geográficos. Generalmente esta información auxiliar
es la siguiente:

• Método de obtención de los datos
• Fecha de obtención de datos
• Definición de objetos, su topología y sus atributos
• Calidad de los datos Precisión con que se ha medido
• Sistema de proyección en que son presentados los datos
geográficos
• Orígenes de la data
• Observaciones
• Et
Etc.

SIG Vectoriales


 La escala del mapa determina el tamaño y forma de los elementos

Ciudad
Mayor Escala
Área mas pequeña
Á
Más detalle
1:500 1:24000

Ciudad
Menor Escala
Área más Grande
Menor detalle
1:24000 1:250000

Componentes generales de la Información
Geográfica.

GEOMETRIA

REGLAS

ATRIBUTOS

SIG Vectoriales

SIG Vectoriales: son sistemas que utilizan vectores definidos por pares de
coordenadas relativas a un sistema cartográfico, para describir los
elementos u objetos geográficos. Existe varios métodos para la
geográficos
conformación de la topología vectorial, pero la más utilizada por los SIG es
la topología arco-nodo, que se explica a continuación:

“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
nodos, 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.” 3
3 Ortiz, Gabriel (s.f.). Sistemas de Información Geográficos: [disponible en línea] http://recursos.gabrielortiz.com

SIG Raster

El formato raster se obtiene cuando se "digitaliza" un mapa o una
fotografía o cuando se obtienen imágenes digitales capturadas por
satélites. En ambos casos se obtiene un archivo digital de esa
información.

La captura de la información en este formato se hace mediante los
siguientes medios: scanners, imágenes de satélite, fotografía aérea,
cámaras de video entre otros.

Se basan en imágenes de mapa de bits (bitmap o imágenes raster), que
están formadas por una rejilla (matriz) bidimensional de celdas cuadradas,
y cada celda se denomina píxel (Picture Element, Elemento de Imagen).
Cada elemento de la grilla o píxel, tiene asignado un valor de ubicación
(coordenada), código de identificación, valor de color, que permite que el
píxel sea una unidad e información georreferenciada, más no de medida,
ya que una celda puede representar en un mapa unidades pequeñas, 10
centímetros o unidades grandes como10 ó 30 metros.
tí t id d d 10 t

SIG Raster


SIG Orientados a Objetos: este tipo de sistema plantea un “cambio en la
cambio
concepción de la estructura de las bases de datos geográficas”. Los SIG
vectoriales y raster soportan su información sobre la estructura de capas, los
SIG orientados a objetos buscan organizar la información geográfica a partir
del objeto geográfico y sus relaciones con otros elementos.

Los últimos avances del modelado de datos orientados a objeto (OO) en SIG
y CAD han abierto la oportunidad de la construcción de modelos de datos en
CAD,
muchas áreas, incluyendo el diseño urbano. Evolucionando desde los CAD,
el modelado de datos orientados a objetos, se ha materializado en un nuevo
concepto denominado diseño basado en modelo (model-based design), el
último desarrollo metodológico en diseño basado en CAD.

Modelos de diseño de un SIG

La tecnología de los SIG en la muchos casos, se ha desarrollado sin una
L t l í d l l h h d ll d i
profundización teórica que sirva de base para su diseño e implementación;
para sacar el mayor provecho de esta técnica, es necesario ahondar en
ciertos aspectos teóricos y prácticos que los especialistas no deben perder
p p q p p
de vista, partiendo de que no se puede confundir el SIG con digitalizar y
teclear datos en el computador.

Al iniciar el estudio para diseñar un SIG debe pensarse que se van a
SIG,
manejar objetos que existen en la realidad, tienen características que los
diferencien y guardan ciertas relaciones espaciales que se deben
conservar; por lo tanto, no se puede olvidar en ningún caso que se va a
desarrollar en el computador un modelo de objetos y relaciones que se
encuentran en el mundo real.

Modelos de diseño de un SIG

Para garantizar que el esquema anterior se pueda obtener, se construye
una serie de modelos que permitan manipular los objetos tal cual como
aparecen en la realidad, con esto, se convertirán imágenes de fenómenos
l lid d iá i á d f ó
reales en señales que se manejan en el computador como datos que harán
posible analizar los objetos que ellas representan y extraerles información.

Normalmente se llevan a cabo tres etapas para pasar de la realidad del
terreno al nivel de abstracción que se representa en el computador y se
maneja en los SIG y que definen la estructura de los datos, de la cual
dependerán l
d d á los procesos y consultas que se efectuarán en l etapa d
lt f t á la t de
producción:


Modelo conceptual

Es la conceptualización de la realidad por medio de la definición de objetos
de la superficie de la tierra (entidades) con sus relaciones espaciales y
características (atributos) que se representan en un esquema describiendo
esos fenómenos del mundo real. Para obtener el modelo conceptual, el
primer paso es el análisis de la información y los datos que se usan y
producen en la empresa que desarrolla el SIG; el siguiente paso es la
determinación de las entidades y los atributos con las relaciones que
aquellas guardan de acuerdo con el flujo de información en los diferentes
guardan,
procesos que se llevan a cabo en la empresa.

Existen diversos métodos para desarrollar tanto el modelo conceptual como
los demás modelos, por cuanto este es la base para obtenerlos; entre ellos
tenemos :

•Entidad Asociación (EA)
Entidad
•Modelo Entidad Relación (MER)

Modelo conceptual


En los SIG, sobre todo si tienen
algo de complejidad, se debe
pensar siempre en el MER que
garantiza la organización de
todas las entidades con sus
relaciones en un solo esquema
de representación de las cosas
como son en la realidad. Con
este modelo se obtiene un
medio efectivo para mostrar los
requerimientos de información
información,
organización y documentación
necesarios para desarrollar el
SIG y la clases de datos que se
estarán manipulando.
á i l d


Modelo lógico

Se ppuede definir como el diseño detallado de las bases de datos q que
contendrán la información alfa – numérica y los niveles de información
gráfica que se capturarán, con los atributos que describen cada entidad,
identificadores, conectores, tipo de dato (numérico o carácter) y su longitud;
además,
además se define la geometría (punto línea o área) de cada una de ellas
(punto, ellas.

Como se trata de manipular en el sistema los elementos del paisaje, se
tienen que codificar para poder almacenarlos en el computador y luego
manipularlos en forma digital y además, darles un símbolo para su
representación gráfica en la pantalla o en el papel.

Es en esta etapa que se elaboran las estructuras en que se almacenarán
todos los datos, tomando como base el modelo conceptual desarrollado
anteriormente. Se trata de hacer una descripción detallada de las entidades,
los procesos y análisis que se llevarán a cabo, los productos que se espera
obtener y l preparación d l menús d consulta para l usuarios.
bt la ió de los ú de lt los i

Modelo lógico
En esta parte de diseño del SIG se definen los diferentes tipos de análisis que
se estarán llevando a cabo más adelante y las consultas que se vayan a
realizar comúnmente, esto por cuanto de la estructura de las bases de datos
(gráficas y alfa – numéricas) dependen los resultados obtenidos al final; es por
lo anterior, que en esta etapa, se hace un diseño detallado de lo que
l t i t t h di ñ d t ll d d l
contendrá el SIG y de la presentación que tendrán los productos normalmente,
definiendo los tipos de mapas con sus leyendas, contenido temático y demás,
reportes o tablas que se espera satisfagan los principales requerimientos de
los usuarios y clientes; con estos se agilizarán los procesos que envuelvan
directamente a los usuarios, ya que la mayoría de sus consultas podrán ser
respondidas inmediatamente mientras las no convencionales tomarán un poco
más de tiempo.

No todas las posibles consultas estarán resueltas desde este momento, por
cuanto muchos clientes tienen requerimientos específicos o particulares que
no permiten que todas las preguntas sean "montadas de antemano",
montadas antemano
sobretodo en casos como el de catastro, en que debido a la gran variedad de
información y de usuarios y clientes, los requerimientos diarios son muy
diversos. No se trata de desarrollar un SIG cerrado que amarre a la gente a
determinadas consultas, d l que se t t es d ganar en eficiencia para
d t i d lt de lo trata de fi i i
satisfacer mejor y más rápido a los clientes.


Una vez definido el modelo
conceptual y el lógico, se conoce
cuales mapas se han de digitalizar
y que información alfanumérica
debe involucrarse.

Tanto el modelo conceptual como
el lógico, son independientes de
los programas y equipos que se
vayan a utilizar y de su correcta
concepción d
ió depende el é it d l
d l éxito del
SIG.

Diseño y Desarrollo
de un SIG

Mundo Real

SISTEMA DE Captura de Datos
Toma de Decisiones
INFORMACIÓN
GEOGRÁFICA

Información Desarrollo de base
de datos

Procesamiento y Análisis

Topología
Es la definición de unidades de representación espacial y de las relaciones
entre ellas.

Unidades de representación espacial:

Puntos
P t Líneas
Lí Áreas
Á

-Distancia -Distancia
-Distancia
-Angulo -Angulo
-Angulo
-Intersección -Vecindad


Relación: Toque:

Adaptado de Clementi et al. (1993)


Relación: Contenido por:



Relación: Cruzar – Intersección - Separar:


Ej l d E t t ió T ló i
Ejemplo de Estructuración Topológica

ABSTRACCION

APLICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE
INFORMACIÓN GEOGRÁFICA?

La utilidad principal de un Sistema de
Información Geográfica radica en su
capacidad para construir modelos o
representaciones del mundo real a partir
de las bases de datos digitales y para
g p
utilizar esos modelos en la simulación de
los efectos que un proceso de la
naturaleza o una acción antrópica
produce sobre un determinado escenario
en una época específica. La construcción
de modelos constituye un instrumento
muy eficaz para analizar las tendencias y
determinar los factores que las influyen
así como para evaluar las posibles
consecuencias de las decisiones de
planificación sobre los recursos existentes
en el área de interés.

APLICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE
INFORMACIÓN GEOGRÁFICA?

En el ámbito municipal pueden desarrollarse aplicaciones que ayuden a
resolver un amplio rango de necesidades, como p ejemplo:
p g por j p

•Producción y actualización de la cartografía básica.
•Administración de servicios públicos (acueducto, alcantarillado, energía,
teléfono s etc )
s, etc.).
•Inventario y avalúo de predios.
•Atención de emergencias (incendios, terremotos, accidentes de tránsito,
etc.)
•Estratificación socioeconómica.
•Regulación del uso de la tierra.
•Control ambiental (saneamiento básico ambiental y mejoramiento de las
condiciones ambientales educación ambiental)
ambientales, ambiental).
•Evaluación de áreas de riesgos (prevención y atención de desastres).
•Localización óptima de la infraestructura de equipamiento social
(educación, salud, deporte y recreación).
•Diseño y mantenimiento d l red vial.
Di ñ t i i t de la d i l
•Formulación y evaluación de planes de desarrollo social y económico.

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