Este documento describe el diseño, construcción e implementación de una solución tecnológica open source SIG para la gestión y geoprocesamiento de redes de agua en línea para una empresa de servicios públicos. Se aplica la metodología de planificación SIG de Tomlinson, integrando tecnologías open source como PostgreSQL/PostGIS, QGIS y GeoServer. El sistema permitirá almacenar, visualizar y analizar datos espaciales y no espaciales de las redes de agua para mejorar la toma de decisiones.

1. DISEÑO CONSTRUCCION E IMPLEMENTACION DE UNA
SOLUCION TECNOLOGICA OPEN SOURCE – SIG PARA LA
GESTION Y GEOPROCESAMIENTO DE REDES DE AGUA ONLINE
Autor: Ing. José Mercedes Venegas Acevedo
Ingeniero de Computación y Sistemas especialista en análisis, diseño, construcción,
implementación e integración de bases de datos geográficas y transaccionales para
sistemas de información geográficos con 7 años de experiencia en el sector saneamiento.
Dirección: Manzana F lote 21 urbanización La esmeralda, Trujillo - La Libertad – Perú.
Teléfono: +51 955853768 RPM #955853768
Email: jvenegasperu@gmail.com
Tema VIII: ordenamiento territorial. VIII-Venegas-01. Modalidad de presentación oral.
Palabras clave: Datos espaciales, geo procesamiento, ordenamiento territorial, redes de
agua.

2. DISEÑO CONSTRUCCION E IMPLEMENTACION DE UNA
SOLUCION TECNOLOGICA OPEN SOURCE – SIG PARA LA
GESTION Y GEOPROCESAMIENTO DE REDES DE AGUA ONLINE
Introducción
En la actualidad los sistemas de información evolucionan constantemente incursionando
en nuevas ciencias como son la cartografía y geodesia que ha dado origen a los sistemas
de información geográficos (SIG). Las empresas de saneamiento por su actividad
operativa necesitan de información espacial para gestionar mejor sus procesos. Las
empresas prestadoras del servicio de agua potable y alcantarillado deben cumplir las
exigencias de los organismos reguladores quienes a través de la revisión de los planes
estratégicos y operativos supervisan los indicadores de gestión entre ellos los indicadores
de catastro técnico y comercial.
Ambos catastros son la base para realizar diversas funciones operativas, las empresas
cuenta con el catastro comercial actualizado relativamente a un 90% y viene realizando
un esfuerzo significativo para contar con el catastro técnico es decir la información de las
redes de agua y alcantarillado en cuanto su ubicación y otros datos importantes como el
diámetro, antigüedad, tipo de material, etc. en un formato accesible por todos los
usuarios.
Gran parte de esta información se encuentra en formato CAD sin embargo para gestionar
adecuadamente el catastro técnico y comercial se hace necesario la utilización de un
sistema de información geográfico online que permita mantener una planimetría de trabajo
única para todas las áreas de la empresa para absolver diversos problemas como:
localización de suministros y reclamos, metrados de redes de agua y alcantarillado,
inspecciones, usuarios por sectores de abastecimiento, entre otros.
Contar con un sistema de información geográfico online le permite a las empresas
gestionar su información espacial de la misma manera como lo hace con la información
transaccional alfanumérica de manera integral para todas las áreas de la empresa lo que
reduce de forma importante el tiempo y esfuerzo realizado logrando un trabajo más eficaz
y eficiente.
En consecuencia aquí se muestra como diseñar construir e implementar una solución
tecnológica open source para la gestión y geoprocesamiento de redes de agua online
aplicando un enfoque holístico basado en la metodología de Tomlinson, integrando
tecnologías open source logrando robustos servidores de base de datos accesibles desde
dispositivos cliente altamente funcionales desde pc hasta móviles.
Objetivo
Implementar una solución tecnológica open source para la gestión y geoprocesamiento de
redes de agua online para una EPS utilizando la metodología de planificación de SIG.

3. Metodología.
La metodología de Planificación de SIG responde inquietudes de ambos tipos de
profesionales los especialistas y los directivos, ofrece una plataforma común sobre la cual
se puede diseñar y evaluar con precisión las necesidades de una organización en cuanto
a SIG. Con este conocimiento se decide que hardware y software emplear o construir
para la solución tecnológica para la gestión y geo procesamiento de redes de agua online.
Los pasos empleados de esta metodología para este caso son:
1.- Propósito Estratégico: Identificar las metas, objetivos o mandatos, esta etapa asegura
que el proceso de planificación y la solución final se ajusten al contexto organizativo
2.- Preparar la planificación: Lo que es necesario hacer y lo que se requerirá para hacerlo
bien, se plasma en una propuesta de planificación interna de la organización, que
contiene la descripción del proyecto, visto como antecedentes, objetivos del proyecto y
resultados esperados, el análisis de necesidades y la lista de los involucrados.
3.- Impartir Conocimiento de la Tecnología SIG: Se explica al personal clave la naturaleza
del SIG sus beneficios potenciales y el alcance del proyecto, para lograr esto se puede
organizar reuniones de trabajo y preparar presentaciones y exposiciones.
4.- Descripción de los productos Informativos: Lo que el usuario desea se puede
proporcionar en forma de: mapas, listas, cuadros, informes, lo que se necesite para la
toma de decisiones informada y para hacer eficientes los flujos de trabajo.
5.- Definir las listas maestras de datos: Se determinan los datos a adquirir, el momento en
que se van a necesitar y el volumen de datos que debe manejarse, así mismo se debe
elaborar la lista maestra de datos de entrada (MIDL) por sus siglas en ingles. Y el
inventario de datos
6- Crear un diseño de datos: Los datos espaciales son relativamente complicados, en
cuanto a su visualización, representación para el intercambio de datos y la súper posición
de los mismos, en esta etapa debe quedar claramente definida la escala del origen de los
datos, la disponibilidad de vista de los datos en las diferentes escalas utilizadas, la
proyección utilizada así como la tolerancia al error según el uso de los datos
7.- Escoger un modelo lógico de datos: Se revisan las ventajas y desventajas de los 3
modelos lógicos que existen para SIG: relacional, orientado a objetos, o de objetos a
datos relacionales. Se modela la organización de los datos según uno u otro el que
permita guardar y manipular los datos para crear los productos informativos.
8.- Determinar los requisitos del sistema: Aquí se concibe todo lo que se necesita que el
SIG proporcione, la funcionalidad del SIG, el prototipo de la interfaz del usuario, se define
el hardware, software requerido, y los servicios web que se puedan necesitar.

4. 9.- Estudio Económico de la Implementación: Se identifica los costos por año para obtener
los productos informativos, se calculan los beneficios por año para cada producto
informativo y se definen los perfiles del equipo de implementación, sus cargos y sus
funciones para la implementación, así como los costos del hardware y software requerido.
Actividades desarrolladas
Se identificó el propósito estratégico, para el catastro de la empresa, se hizo la propuesta
de planificación y se impartió conocimiento de Tecnología SIG, posteriormente se
elaboraron los productos informativos, las listas maestras, se diseñó la base de datos y se
construyó la solución tecnológica integrando diversas tecnologías open source.
A continuación se incluyen muestras de la documentación de algunas actividades
desarrolladas, donde una adecuada y bien analizada DPI de cada producto informativo es
determinante para el desarrollo de las soluciones open source SIG.
Muestra del DPI 002 Metrado de Redes Agua y Alcantarillado por Diámetro en una
poligonal cualquiera elaborada por el usuario.
A) Solicitante
Ing. Manuel Vertiz Malabrigo - Ing. de Catastro Integral, áreas que trabajan con
planimetría (operaciones y mantenimiento, sub gerencia de proyectos y obras, desarrollo
empresarial).
B) Sinopsis
El sistema calcula el metrado por diámetro de las redes de agua potable y alcantarillado,
después que el usuario ha trazado un polígono cualquiera en el mapa, al mismo tiempo
que muestra los componentes sanitarios catastrados, en función de la información de los
tramos trazados en QGIS por parte del área de catastro integral, en cuanto a la
funcionalidad a nivel de sistema el usuario trazara un polígono sobre el mapa en el área
requerida utilizando el mouse para la gráfica en un navegador a través del entorno web,
mismo que deberá estar disponible también para las sucursales por internet.
C) Requisitos para Mapas
Las capas que el sistema deberá analizar y geo procesar ya deberán estar colocadas
dentro de la base de datos geográfica incluyendo su información de las tablas de datos
alfanumérica contemplando cada uno de los atributos requeridos como son diámetro,
profundidad, material, etc. El diseño de la tabla debe ser flexible para permitir
posteriormente incluir nuevos campos de información que puedan ser mostrados como
temáticos en los mapas para cada capa de trabajo requerida. Inicialmente las capas de
trabajo requeridas, así como su tipo de grafica requerida y su representación en el mapa
se muestran en la siguiente tabla.

5. Tabla: Capas de requisitos para mapas
D) Requisitos de Listas
Este producto informativo debe emitir un reporte que muestre el total de metrados de
agua y alcantarillado dentro del polígono dibujado, el detalle de la cantidad de metros
encontrados por cada calle y diámetro dentro del polígono trazado, además deberá
mostrar un gráfico de barras que permitan identificar el diámetro preponderante en el área
de trabajo. Así mismo el usuario deberá poder elegir si desea obtener la información de la
red de Agua o de Alcantarillado, a fin de tener un reporte limpio de cada tipo de red que
evite confusiones en la información mostrada. Una vez obtenido el resultado el sistema
debe permitir exportar la información en formato Excel.
Muestra de resultado esperado para el producto informativo
Nombre de Capa Tipo Representación
Zonas de Trabajo Polígono Uniforme
Distritos Polígono Uniforme
Manzanas Polígono Uniforme
Lotes Polígono Uniforme
Vías Linestring Uniforme
Red Agua Linestring Categoría de Colores
Red Alcantarillado Linestring Categoría de Colores
Buzones Punto Uniforme
Hidrantes Punto Uniforme
Cajas de Agua Punto Uniforme
Cajas de Alcantarillado Punto Uniforme

6. E) Cuadro de necesidades para generar el producto
F) Frecuencia de Uso de funciones de trabajo
Para la elaboración de este producto se debe haber realizado las funciones de frecuencia
de uso del DPI 001. A continuación se muestra la frecuencia de uso de la función obtener
metrado de un polígono cualquiera para un año.
Oficina
Cantidad de
Personas
Veces de Uso
por Semana
Veces de Uso
por Mes
Veces de Uso
por Año
SGPO 2 6 48 576
GDE 1 4 16 192
SGO 1 4 16 192
Totales 4 14 80 960
Tabla: Frecuencia de Uso para DPI 002 (elaboración propia)
# Descripción Datos Necesarios Función Necesaria
1
Definir la clasificación de
componentes catastrales y los
diámetros de la red de Agua y
Alcantarillado
- simbología y atributos de componentes
catastrados
- Lista de diámetros para la red de Agua
- Lista de diámetros para la red de
Alcantarillado
- Documentar listas de diámetros
2
Trazar el plano de la Red de
Agua y Alcantarillado en
formato DWG de Auto CAD
y/o directamente sobre la
base de datos geografica
con Qgis
Coordenadas de lotes
Coordenadas de Vías
Coordenadas de Buzones
Coordenadas de Hidrantes
Coordenadas de cajas de Desague
Coordenadas de cajas de agua
Coordenadas de red de agua
Coordenadas de red alcantarillado
Tabla de datos de la red de agua
Importación de coordenadas de Estación
Total a Auto CAD.
Trazado directo de geometrias en base de datos
geografica
Colocar coordenadas en capas según
directiva sedalib 2007.
Unir puntos de coordenadas en Auto CAD para
capas de tipo polígono y línea
Colocar Simbolo de acuerdo a capa para capas
3 Importar el plano de la Red de
Agua y Alcantarillado a una
base de datos Espacial
- Archivos AutoCAD por cada Capa
- Mecanismo de importación de entidades
CAD a Base de datos Espacial
4
Adquirir o elaborar software
SIG con funcionalidad para
calcular el metrado de Red
de Agua y Alcantarillado de
acuerdo a poligono trazado
Base de datos espacial con tablas
relacionales por cada capa de
trabajo, misma que debera contar
con la Importación de la información
en AutoCAD
Adquirir o desarrollar SIG con
funcionalidad para calcular longitud de líneas
y numero de objetos encontrados asociadas a
un filtro de geometria poligono elaborada por
el usuario
5
Capacitar al personal para
utilizar la funcionalidad del SIG
Idem a nro 4 + frontend para la
interacción del usuario
Capacitación sobre uso de la función o funciones
necesarias para obtener el metrado de red de
acuerdo a los listados específicos.
6 Utilizar la funcionalidad del SIG
para obtener el metrado de red
Idem a nro 4 + frontend para la
interacción del usuario
Usar la funcionalidad de metrado de red del SIG
7
Procesar y calcular el metrado
de red
Idem a nro 4 + frontend para la
interacción del usuario
- Consulta Espacial (por región) definida por
diámetros
- Consulta Espacial diferencia de distancia para
líneas que sobrepasen la región consultada
- Sumar distancias resultantes y agrupar por
diámetro.
- crear tabla con los resultados obtenidos
- Mostrar al usuario el resultado obtenido en
el formato de las listas definidas.

7. G) Vinculaciones Lógicas
Este cuadro debe contener todas las vinculaciones necesarias para la obtención de la
información por ejemplo no contemplar el hecho de relacionar la caja de Agua con el
Medidor la red a la que está conectada y la unidad de uso a la que pertenece podría
significar volver a lugar para el levantamiento de información. Sin embargo cada
vinculación de ser mostrada línea a línea a fin de posteriormente verificar si se efectuó la
vinculación requerida.
Aquí una demostración de las vinculaciones para este DPI
Lista a Entidad Grafica
Identificador a cada manzana (polígono)
Identificador a lote (polígono)
Identificador a cada buzón (punto)
Identificador a cada válvula (punto)
Identificador a cada Grifo (punto)
Identificador a cada Caja de Agua (punto, polígono)
Identificador a cada Caja de Alcantarillado (punto, polígono)
diámetro a cada segmento de red de agua (línea)
diámetro a cada segmento de red de alcantarillado (línea)
Capa a Capa
Capacidad de hacer superposición de gráficas para establecer
relaciones de pertenencia y proximidad por localidad,
Sector, Manzana y lote
Atributo a Atributo
Identificador de localidad a cada sector
Identificador de localidad a cada manzana
Identificador de sector a cada manzana
Identificador de localidad a cada lote
Identificador de sector a cada lote
Identificador de manzana a cada lote
Identificador de sector a cada buzón
Identificador de localidad a cada grifo
Estas vinculaciones lógicas muestran cómo se organizan los datos para obtener este
producto informativo para dar una idea clara de cuáles son las dependencias o
asociaciones, sin embargo en la lista de vinculaciones atributo a atributo no se
aprecia una asociación de tipo identificador de polígono a cada segmento de la red
de agua y alcantarillado, pues en el último paso para la creación de este producto
informativo se especifica claramente consulta espacial por región y consulta espacial de
diferencia de distancias, para líneas que sobre pasen la región. En ese sentido se utilizan
vinculaciones espaciales de pertenencia y proximidad entre otras.

8. H) Tolerancia al Error
I) Tolerancia de Espera y Respuesta
El tiempo de espera para este producto es de 3 minutos como máximo, mientras que el
tiempo de respuesta máximo es de medio día
J) Costo Actual sin SIG y estimado con SIG
El siguiente cuadro muestra el costo de este producto informativo con un promedio
estimado de uso de 960 veces al año en las diferentes áreas de Sedalib SA
K) Análisis de Beneficios Esperados
Ahorros financieros
En este caso con la utilización del SIG se logra un ahorro del 99% del costo para la
elaboración de este producto informativo.
Beneficios directos
Se obtiene un beneficio de disponibilidad de 1896 horas hombre del puesto de diseñador
CAD que se pueden utilizar en otras tareas, considerando que podría estar realizando otra
Tipo Error Resultado del Error Efecto sobre los beneficios
Tolerancia al
error
identificación de diámetro erróneo Metrado de Red Erróneo 5%
Información errónea sobre el
metrado de red
desperdicio de tiempo al
calcular los metrados de red
0%
el cálculo del metrado no se puede
efectuar
metrado no realizado
el segmento de red errado no se
incluirá en el cálculo del metrado
Calculo de Metrado
incompleto
Sitio Erróneo para la excavación Aumento del Costo in
situ
± 0.3 metro
por tramo
Válvula en otra posición aumento del tiempo en
la localización
± 0.5 metros
de la posición
R E L A T I V O Ubicación de segmento
de red de agua debajo
de pista
Ubicación de válvula
errónea
T O P O L O G I C O No se estableció el
vínculo entre diámetro y
el segmento de red
0.5% se requiere
topología
completa, los
vínculos entre el
diámetro y el
segmento de
red son muy
importantes
Ruptura en la topología
de la redes de agua y
alcantarillado
Sucesos Posibles
R E F E R E N C Error de diámetro
Error de identificador de
polígono por localidad
empleado kw Energia
(PC)
empleado kw Energia
(PC)Cant. de unidades 1 1 1 1
Cant. Horas Trabajadas 4 4 0.05 0.05
Costo x Hora 6.04 0.44 6.04 0.44
Veces por Año 960 960 960 860
Sub Totales 23,193.60$ 1,689.60S/. 289.92$ 18.92S/.
3.30S/. 3.30S/.
512.00$ 5.73$
Total $ 23,705.60 $ 295.65
COSTOS DPI 002 Costos sin SIG Costo estimado con SIG

9. tarea paralela mientras prepara la información requerida por lo que esta cifra se obtiene
considerando una dedicación parcial asumiendo solo un 50% de tiempo efectivo de
trabajo.
Beneficios para externos o indirectos
Las instituciones o ciudadanos que solicitan información a Sedalib sobre los metrados de
red de agua y alcantarillado de una zona determinada podrían ser atendidos un 99% más
rápido
Visto Bueno
Este producto informativo se valida por el ingeniero de catastro integral, un usuario
representante de cada área usuario y el analista sig.
Tabla 1: Objetivos referidos a SIG Fig 1: Borrador de Producto Informativo
Fig 2: Arquitectura Tecnologica Fig 3: Muestra diseño de base de datos
Fig 4: Diseño basico de Interfaz web Fig 5: Muestra de listas requeridas

10. Muestra de MIDL para Manzanas común para todos los DPI.
Este cuadro debe ser revisado al iniciar el proceso para la elaboración de los productos
informativos y luego elaborarse una segunda versión con los productos informativos
implementados a fin de modificar, mejorar o completar la información la información
acerca de la disponibilidad de la capa de trabajo de acuerdo al uso y visibilidad que se le
dará en cada producto informativo.
Componente Detalle Descripción
oficina origen Catastro Integral
ubicación en red/internet //ypichen/catastro/dwg
metadatos disponibles no
Medio de los datos de origen archivo de datos digital
formato de los datos digitales DWG
% disponible en formato digital 70% Geo Referenciado 30% Ref.
Disponibilidad Completa al 100% 31/10/2013
tipo de registro principal polígono
volumen total de datos 13469
Tipo de Geometría polígono
Cantidad 4040 mz aprox. faltantes
Cantidad de campos 1
campos requerido idmanzana
% cobertura disponible 70%
restricciones al uso ninguna fuente propia
costo de adquisición de los datos S/. 18,622.63
derechos de adquisición y uso levantamiento topográfico propio
Tamaño de Hoja de trabajo A1
Proyección de mapa/datum SRID=32717
consideraciones de dato típico
coordenadas de tipo 707177.67890
9087653.8765
área promedio de 3000 metros
cuadrados polígono generalmente
cuadrado de 125 x 24 metros
promedio
Descripción
General
Esta capa de trabajo se encuentra en proceso de georeferenciación sin
embargo se utiliza la información referencial para poder manejar una
Parte Grafica
Parte
Alfanumérica
Disponibilidad
y costo de los
datos
Características de los datos
Trabajo de
Digitalización
Consideracione
s del volumen
de Datos
Identificación
de los datos

11. Muestra de Modelamiento de base de datos geográfica
Modelamiento de objetos orientados a datos relacionales para maximizar la compatibilidad
con el resto de sistemas empresariales.
Clave Primaria/Identificador
Atributos de la capa/tabla
Identificador de clave primaria
Atributo para indexar ordenamiento
Restricciones para cumplir estándares
y validar los datos
Comportamientos/Acciones del Objeto
Nombre del Objeto
Comportamientos e del
Objeto
Atributos del Objeto

12. Resultados obtenidos
Se implementó una serie de componentes que en su conjunto son la solución tecnológica
open source – sig para la gestión y geo procesamiento de redes de agua online aquí se
enumeran solo algunos de ellos.
- Base de datos geográfica que integra el catastro técnico y comercial con postgres
- Sistema de información geográfico online con mapserver, pmapper y leaflet (SIG)
- Implantación de QGis para edición geométrica y generación de los atlas de trabajo
- Funcionalidad para metrados online delimitar el área y listo
- Funcionalidad para ruteo automático de lectura y distribución con QGis y postgres
- Sistema para gestionar permisos de productos informativos y CRUD de objetos
geométricos
Fig 1: Metrado de Redes online Fig 2: Rutas de Lectura/Distribución
Fig 3: SIG web Vista de Incidencias Fig 4: Permisos de Usuarios
Fig 5: SIG escritorio en operación Fig 6: Atlas de Reservorios por Distrito

13. Conclusiones y Recomendaciones
La elaboración de (04) productos informativos contribuyo al cumplimiento de los objetivos
y metas, que se determinaron producto de las reuniones con el Jefe de Catastro Integral.
Se determinaron (9) funciones específicas de los productos informativos resultado del
análisis de las DPI, así mismo el análisis de las herramientas permitieron elegir postgres
como motor espacial y mapserver como servidor de mapas y QGis como editor.
Se usó el modelo lógico de objetos orientados a datos relacionales porque permiten el uso
de BD tradicionales que permite integración con los demás sistemas de la empresa.
El estudio económico de la implementación permitió demostrar un ahorro de $ 210,939.54
dólares anualmente frente a métodos convencionales.
La elaboración de productos informativos demostró que la solución tecnológica puede
generar beneficios de disponibilidad de horas hombre hasta por 7084 horas al año.
Se recomienda mantener un equipo permanente encargado del diseño e implementación
productos informativos para la mejora continua de beneficios para la empresa.
Se recomienda capacitar al personal para mejorar sus destrezas en importación y
exportación de planimetría con el formato CAD.
Se recomienda capacitar al personal de informática en el uso y administración de todas
las herramientas open source integradas a fin de garantizar la conectividad con las bases
de datos transaccionales y la adecuada performance del sistema implantado.
Si se desea hacer un trabajo similar se recomienda mostrar las interfaces a los usuarios
desde las primeras versiones beta para que las revisiones permitan mejorar la ergonomía
y funcionalidad para su trabajo.
Se recomienda el uso de la tecnología open source porque la independencia tecnológica
es un factor estratégico y crítico en el desarrollo de las naciones y las organizaciones.
Referencias
Tomlinson, Roger (2007) “Pensando en el SIG” 3era Edición, Estados Unidos de América.
QGIS (2014) “Documentación QGIS” Consultado el 14 de Mayo del 2014, de
http://www.qgis.org/es/docs/index.html
Mapserver (2014) “Documentación Mapserver” Consultado el 15 de Mayo del 2014, de
http://www.mapserver.org/es/documentation.html
Peña Llopis Juan (2008) “Sistemas de Información Geográfica aplicados a la gestión del
territorio”, 3era edición, Alicante España.
Pérez Navarro, Antoni (2011) “Introducción a los sistemas de información geográfica y
geo telemática”, 1era Edición, Barcelona España.