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Parte1: Revisión de conceptos.1.1. Definiciones generales.

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Introducción.

• El uso de información geográfica cada vez es más extenso y cotidiano.

Esta información puede ser ubicada en una posición geográfica.

¿Qué es un SIG?

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• Masificación de la información geográfica.

• Desarrollo tecnológico.

• La generación de cartografía no es mas un privilegio exclusivo de expertos.

• En una sociedad «tecnológica» los SIG son sin lugar a dudas la tecnología referente para el uso de la información geográfica (Olaya, 2012).

• Infinidad de aplicaciones científicas.

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Algunas ejemplos de aplicación:

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Algunos ejemplos:AEIG - 2014

Hidroglaciología:

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Algunos ejemplos:Gestión del riesgo:

• Susceptibilidad a inundaciones (ODEPLAN, DESINVENTAR)

CURSO QSIG AEIG - 2014 6

Algunos ejemplos: Cubierta del suelo:

Uso del suelo

USO

Arboricultura Tropical

Area Erosionada

Bosque Intervenido

Bosque Natural

Bosque Plantado

Cuerpo de Agua Natural

Cultivos Indiferenciados

Cultivos de Banano

Cultivos de Caña de Azucar

Cultivos de Ciclo Corto

Cultivos de Maiz

Cultivos de Palma Africana

Nieve

Paramo

Pasto Cultivado

Pasto Natural

Vegetacion Arbustiva

Zona Urbana

Zonas Erosionadas

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Algunos ejemplos:

Publicación de Cartografía en Internet.

Masificación de los SIG:- Geotagging.- GoogleMaps- OpenMaps.- Facebook.

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Algunos ejemplos:

Control de incendios

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Pero ¿¿qué mismo??.• SIG es un acrónimo de:

•Sistema de•Información.•Geográfica

• Es usual escuchar la expresión genérica GIS que es el acrónimo en inglés.

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Pero ¿¿qué mismo??.• Varias definiciones y aproximaciones:

• Tomlin, 1990: «Elemento que permite analizar, presentar e interpretar hechos relativos a la superficie terrestre»

• Star et al, 1990: «Sistema diseñado para trabajar con datos referenciados mediante coordenadas espaciales o geográficas» Base de datos con capacidades específicas, para datos georeferenciados «mapas de orden superior».

• «Sistema que integra tecnología informática,personas e información geográfica y cuya principalfunción es capturar, analizar, almacenar, editar yrepresentar datos georreferenciados» (Korte, 2001;en Olaya, 2012)

SIG: Sistema que engloba algunos componentes que aislados no se entienden como SIG.

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Objetivos de un SIG.• Consultar y analizar información a través de su representación

espacial y sus atributos asociados.

Sistema de

Información

Datos Espaciales: Ubicación

Datos Descriptivos:- Tablas.- Bases de

datos

Datos

Geográficos

SIG

Integración

Objetivos de un SIG.• Conocer el comportamiento espacial de los datos

para resolver situaciones y problemas del mundo real.

Riesgo de inundación

Planificación.

Ordenamiento.

Gestión del riesgo.

Componentes de un SIG

Tomado de Olaya, 2012. CURSO QSIG AEIG - 2014 14

Necesidades:

• Velocidad de procesamiento.

• Capacidad de almacenamiento.

• Resolución gráfica.

• Se incluyen toda clase de computadores: GPS, PDAs, Tablets, Teléfonos, PCs, entre otros.

• Capacidades de intercambio de datos (redes).

Componentes de un SIG -Hardware

Ligado al desarrollo tecnológico.

Hardware.

• Manejo de gran cantidad de información.

Componentes de un SIG

Imagen Satelital Landsat:Peso en Mb: - 212 (Comprimida)- 620 (Descomprimida)- 1300 (Corregida)

Se analizan series de varios años, con frecuencias inframensuales.

Software (Aplicaciones).

«Es un grupo de programas de computadora y datos relacionados, que proveen las instrucciones para decirle a la computadora que hacer y como hacerlo»

En relación con los SIG:

• El software proporciona las herramientas y funciones necesarias para almacenar, gestionar, analizar y desplegar la información geográfica.

Componentes de un SIG.

Tipos de software SIG.• Dos grandes grupos:

- Comerciales: ArcGIS, MapInfo, IDRISI, ERDAS, MiraMon, entre otros.

- Código abierto: Quantum GIS, SavGIS, GvSIG, Grass, SAGAGIS, entre otros.

Tipos de software SIG.• Ventajas del software libre.

Costo.

Independencia tecnológica.

Funcionalidad a largo plazo.

• Desventajas del software libre.

Mayor dificultad de aprendizaje.

No existe garantía ante errores.

Interfaces gráficas poco amigables/en desarrollo.

Tipos de software SIG.• Ventajas del software comercial.

Interfaces más intuitivas.

Curva de aprendizaje menos pronunciada.

Soporte más extenso (bugs, errores de aplicación).

• Desventajas del software comercial.

Costo.

Desactualización.

No personalizable.

Problemas de distribución.

Quantum SIG.

• Interface bastante elaborada.

• Programado en C++

• Soporta un buen número de formatos.

• Expansión mediante módulos.

SagaGIS.

• Desarrollado en Alemania.

• Buena interfaz gráfica.

• Amplia gama de herramientas.

• Únicamente desarrollado para Windows.

• No se puede conectar con servidores.

SavGIS.

• Desarrollado por el IRD y Marc Souris.

• Interfaz menos intuitiva.

• Buena colección de herramientas.

ArcGIS.

• Pertenece a ESRI.

• Familia de aplicaciones: ArcMap, ArcCatalog, ArcGlobe.

• La licencia académica bordea los $2000*

• Muy desarrollado.

• Interfaz muy lograda e intuitiva.

* a abril de 2014.

Sin los datos ninguno de los elementos de un SIG tiene sentido.

Los datos geográficos son la razón de ser de los SIG.

Es necesario comprender la naturaleza de los datos, con detalle, pues de ellos depende lo que se pueda realizar (procesos) y todo lo que se pueda obtener de ellos (resultados).

Los Datos

Componentes de un SIG – Los datos.

Dato: Representación simbólica (numérica, alfabética, algorítmica, entre otros) de un atributo o característica de una entidad.

• Distintos orígenes: captura directa, teledetección, digitalización.

Aparte de lo mencionado, en un SIG los datos guardan relación con la forma de gestión de los mismos en el SIG.

Gestión de bases de datos.

Se debe considerar el volumen de datos a manejar.

Calidad de los datos.

Integración (distintos orígenes).

Los Datos

Componentes de un SIG – Los datos.

Usualmente se expresa como números, debido a lanaturaleza de los sistemas de coordenadas.

Expresan una posición concreta de los eventos,fenómenos u objetos que intentamos representar.

Existen varios tipos de SRC, los cuales se ampliaránposteriormente. Ejemplos:

• -78.2 E, 2 N.

• (625444, 9652852)m.

Los Datos – Componente espacial

Componentes de un SIG.

Adaptado de Olaya, 2012.

Variable fundamental, soportada por una componente espacial.

Esta componente por su parte, puede ser de diversa naturaleza.

• Numérica (Ordinal, Nominal, Intervalos, Razones, entre otras).

• Alfanumérica: atributos escritos

Tener en cuenta la naturaleza de las componentes de los datos, pues algunas operaciones se condicionan por esta (operaciones matemáticas).

Los Datos – Componente temática

Componentes de un SIG.

Adaptado de Olaya, 2012.

• Olaya menciona a esto como “División vertical”

• La información dentro de un SIG se divide en “capas” temáticas, que agrupan información de similares características (geométricas por ejemplo).

• Se puede idealizar esto como el clásico ejemplo del retroproyector y las láminas de acetato.

• Cada lámina correspondería a una capa (layer) .

• La realidad puede representarse como una sobreposición de capas conteniendo diferente información.

Los Datos - Distribución

Componentes de un SIG.

Adaptado de Olaya, 2012.

Los Datos - Distribución

Componentes de un SIG.

Tomado de Schuurman, 2004.

• En este sentido los SIG permiten la integración de información de distinta naturaleza, para su aprovechamiento.

• La información se mezcla de forma sencilla y limpia.

• La idea de capa permite dividir la información espacial en niveles y manejarla de forma independiente.

• Toda la información se maneja en capas.

• Las capas vienen en diversos formatos:• Vectoriales: .shp, .vct, .vec…

• Raster: .jpg, .tif, .img…..

Los Datos

Componentes de un SIG.

Lectura recomendada: Olaya. V. 2012. Parte II Los datos. Pp 63 – 69. Sistemas de Información Geográfica. Disponible bajo licencia de Creative Commons en http://wiki.osgeo.org/wiki/Libro_SIG.

Los Datos

Componentes de un SIG.

Recursos Humanos.

Personas que se encargan de administrar el sistema así como de desarrollar un proyecto basado en el mundo real, entre los que se involucran analistas, desarrolladores, administradores, programadores, y usuarios1.

• Ingreso de datos, complejidad.

• Conceptualizar y elaborar las bases de datos.

• Toma de decisiones.

Componentes de un SIG.

1.2. La forma de la Tierra.

CURSO QSIG AEIG - 2014 34

La forma de la tierra.

Superficie compleja de representar.

Se relaciona con la geodesia.

Se sabía que era esférica (o similar) desde Grecia.

Estudios posteriores han afinado esta asunción.

Elipsoide, Geoide y Datum.

• Forma de la tierra

- Circunferencia: 40030,20 km.

- Superficie irregular: montañas, valles……

- Radio: 6378 km.

- A escalas planetarias: efectos relativos.

- Se consideraba que era una esfera, pero ahora se sabe que no es así.

Elipsoide.• Representación de la tierra mediante un elipsoide de

revolución.

• Factor de aplanamiento:

f =(a - b) / a

• Se han definido varios modelos:

• Internacionalmente se acepta el WGS84.

Elipsoide.Valors dels el·lipsoides més usats

Any Nom Radi a (m) f

1830 Everest 6377.276 300.80

1830 Airy 6377.563 299.32

1841 Bessel 6377.397 299.15

1860 Struve 6378.298 294.73

1866 Clarke 6378.206 294.98

1880 Clarke 6378.249 293.46

1909 Hayford 6378.388 297.00

1924 International 6378.388 297.00

1940 Krasovsky 6378.245 298.30

1965 Australian 6378.160 298.25

1966 WGS 66 6378.145 298.25

1972 WGS 72 6378.135 298.26

1984 WGS 84 6378.137 298.257

1Aplanament (1/ )

298

a bf

a

Geoide.• Representación más fiel de la tierra.

• Es función de la masa terrestre.

• Se obtiene por técnicas gravimétricas.

• Geoide sobre el elipsoide en el continente.

• Geoide bajo el elipsoide en los océanos.

Gráficos: Olaya, 2012; NASA.

Geoide.

• Debido a la densidad irregular de la tierra, presenta protuberancias y depresiones.

• La superficie de la tierra no es estática, por ende existen diversos geoides de referencia.

• Las diferencias entre el geoide y el elipsoide se denominan alturas geoidales y generalmente están en el rango +/-100m.

Gráficos: Olaya, 2012; NASA.

Datum.• Punto tangente del elipsoide y el geoide.

• Cada datum esta compuesto:

- Un elipsoide (a, b).

- Un punto fundamental (coordenadas).

«Es un conjunto de puntos de referencia en la superficie terrestre en base a los cuales las medidas de la posición son tomadas»

• Datum comunes:

- WGS84( América del norte y Sur), PSAD56 (SurAmérica), NAD27, ED50 (España), ETRS89 (Europa).

Datum WGS84.• World Geodetic System (1984).

- Sistema de coordenadas geodésicas, referido al centro de masa de la tierra (origen).

- El sistema de GPS se base en WGS84.

- En Ecuador: Punto fundamental: Nivel medio del Mar en La Libertad, Guayas.

- Hasta el 2000 se usaba PSAD 56, con punto fundamental en la Canoa, Venezuela y elipsoide de Hayford.

Sistema de referencia.

“Conjunto de convenciones usadas por un observador para poder medir la posición y otras magnitudes de un sistema”

“Marco de observación concreto, respecto al cual se describe el movimiento de las cosas”

INEGI, 2013.

Sistema de referencia ≠ Sistema de coordenadas.

Es usual confundir los términos pero son diferentes.

Sist. Referencia: Marco de observación.

Sist. Coordenadas: Parámetros para describir el movimiento.

INEGI, 2013.

• Sistema de referencia de coordenadas.

Sistema de Coordenadas

Datum

Sistema de referencia de coordenadas

Tutorial Mips: http://www.microimages.com/documentation/Tutorials/CoordRef.pdf

Proporciona la relación del sistema de coordenadas a la superficie y forma de la tierra.

Lectura recomendada: http://eltamiz.com/2011/05/04/mecanica-clasica-i-sistemas-de-referencia/

Tipos de sistemas de coordenadas.

• Geográficas.

«Se utiliza una superficie esférica de tres dimensiones para definir ubicaciones en la Tierra, para hacer referencia a un punto se utilizan sus valores de latitud y longitud. La longitud y la latitud son ángulos medidos desde el centro de la Tierra hasta un punto de la superficie de la Tierra» (ESRI)

Coordenadas geográficas.• Latitud: Distancia angular entre el

ecuador y otro punto en la tierra a lo largo del meridiano en el cual se encuentra dicho punto.

• Los valores de latitud y longitud se miden tradicionalmente en grados decimales o sexagesimales. Hemisferio norte (N), Hemisferio Sur (S).

• Va de 0 a 90°

• Paralelos: Líneas de intersección de los infinitos planos perpendiculares al eje de la tierra y la superficie de la misma.

Coordenadas geográficas.• Longitud: Distancia entre cualquier

punto y el meridiano de Greenwich, sobre el meridiano que pasa por ese punto.

• Meridiano: Líneas de intersección entre la superficie de la tierra y los infinitos planos que contienen al eje de la tierra.

• Se expresa en grados decimales o sexagesimales.

• Entre 0 y 180°

• Si estan a la derecha de Greenwich (E) y a la izquierda (O).

• Greenwich longitud 0 °.

0°

90° N

90° S

Tomado de: Fernández -Coppel

Coordenadas del punto «P»:

http://www.colegioglenndoman.edu.co/2009a%20geografia%20clase%2011.htm#Ejercicio 1: Reconocimiento de coordenadas en GoogleEarth.

Consideraciones.

• Útiles cuando se trabajan en zonas muy extensas (continentes, países extensos).

• No es un sistema cartesiano.

• Medir áreas o distancias es complicado.

• Se debe tener en cuenta el elipsoide al cual se refieren las coordenadas.

• Con un SIG se pueden realizar conversiones entre sistemas.

• La mejor forma de representar a la tierra es como un globo.

• Pero presenta dificultades: no se puede medir, ni almacenar, ni reproducir.

• Solución práctica: Una proyección cartográfica plana.

• Las coordenadas geográficas se transforman en coordenadas planas o cartesianas (X,Y) en metros usualmente.

• Los sistemas de proyección respetan solo uno de los parámetros.

Proyecciones:

http://www.cartovirtual.es/aprendizaje/cursoTIG/tipos_de_proyecciones_cartogrficas.html

La proyección UTM

CURSO QSIG AEIG - 2014 55

Introducción.

- Universal Transversa de Mercator.

- Existen cientos de proyecciones.

- La difusión de uso es relativa.

- Una de las proyecciones más extendidas es la UTM.

- Se desarrolló por el ejército de los EEUU.

- No son coordenadas absolutas, sino que se refieren a rectángulos de una cuadrícula en la que se ha dividido a la tierra.

Existen Coordenadas absolutas: referidas a un mismo origen y relativas: referidas a varios orígenes

Es una proyección cilíndrica, conforme (mantiene los ángulos) y transversal. Es

un estándar internacional de coordenadas.

60 Husos (de 6º)Con 20 zonas (de 8-12º)

a cada Huso

Husos

ZO

NA

S

Proyección transversa

Tomado de Ninyerola, 2012.

La Proyección Universal Transversa de Mercator (UTM).

HUSOS y ZONAS.

• Se divide a la tierra en 60 husos de 6° de amplitud cada uno.

• Ecuador se extiende sobre los husos 17 y 18.

Husos.

- Posición geográfica de todos los puntos comprendidos entre dos meridianos.

- Cada huso tiene 6 grado de longitud.- Existe un meridiano central (3°).- Se les asigna un número, empezando

desde los 180° al oeste del meridiano de Greenwich.

- Por las deformaciones de la proyección, es válida solo entre los 80°S y los 84°N.

Zonas.

- Cada huso se divide en 20 zonas.- De 8 grados de latitud cada una.- Se genera una cuadrícula (grid).- Hasta los 84° norte y 80 ° sur (latitud).- Para las zonas polares se usa el sistema

UPS (Universal Polar Stereographic).- Se les designa letras.- Existen dos zonas de 12 °.

Ecuador en UTM• Ecuador (país) tiene una ubicación particular.

• Se encuentra atravesado por el ecuador (línea).

• Por ende pertenece a dos hemisferios.

• Ecuador se extiende en las zonas 17 y 18 M y N.

• Galápagos pertenece a las zonas 15 y 16 M y N.

• Verificar en: http://www.dmap.co.uk/utmworld.htm

• Genéricamente se indica únicamente el hemisferio: Norte o Sur (Norte=zona N y Sur=zona M).

Tomado de GoogleEarth .

Ventajas.

- Expresado en metros.

- Fácil manejo.

- Conserva los ángulos.

- No distorsiona las superficies grandes (dentro de los límites de aplicación).

- Empleo universal.

#Ejercicio 2: Reconocimiento de la proyección UTM en GoogleEarth.

Descripción de las coordenadas UTM.

- Cada zona UTM tiene como bordes dos meridianos separados 6°.

- El origen del SC es el meridiano central en su intersección con el ecuador.

- Tiene dos valores en función del hemisferio:- (500 km, 0 km) H. Norte.

- (500 km, 10000 km) H. Sur.

- Las zonas UTM se estrechan conforme se acercan a los polos.

http://www.elgps.com/documentos/utm/coordenadas_utm.html

http://www.elgps.com/documentos/utm/coordenadas_utm.html

- Las distancias conforme se alejan del Ecuador, se reducen.

- Deformación.

- Es necesario corregir estos errores.

Consideraciones:

- Tiene dos valores en función del hemisferio:

- (500 km, 0 km) H. Norte. - (500 km, 10000 km) H. Sur.

- Las coordenadas X no se pueden expresar en valores de más de 6 dígitos.

- Las coordenadas Y no se pueden expresan en valores de más de 7 dígitos.

Consideraciones.- Nunca existirán puntos de coordenadas 0 y 1000 km

en el eje X.- El ancho de una zona mide 668 km en Ecuador.

- Se considera que la zona tiene 1000 km de amplitud para evitar valores negativos.

- De igual manera en el eje Y, no pueden superar los 1000000 m.

http://ocw.upm.es/proyectos-de-ingenieria/fundamentos-de-los-sistemas-de-informacion-geografica/contenidos/Material-de-clase/tema10.pdf

Localización de un punto.

- Se expresa a través de dos coordenadas:- X:773482.40; Y:9955330.68

- De por si, las coordenadas no indican:- Unidades.

- Hemisferio.

- Huso.

- Datum.

- ¿A qué lugar corresponden las coordenadas proporcionadas?

Localización de un punto.

- Para que un punto quede perfectamente localizado se debe indicar:

- X:773482.40; Y:9955330.68

- Huso 17.

- Zona Sur.

- Datum: WGS84.

- ¿A dónde corresponde ese punto?- Dirigirse a googleearth, agregar un placemark y

definir el sitio.

#Ejercicio 2: Ubicación de puntos en GoogleEarth.

Transformación y conversión de coordenadas.

- Es habitual, al trabajar con SIG, tener información en distintos SRC.

- Para Ecuador: PSAD56 y WGS84.

- Antes de trabajar es necesario homogeneizar la información geográfica.

- El cambio es obligatorio.

Transformación y conversión de coordenadas.

- ¿Para qué transformar?

Trabajar con SRC diferentes, en función de la escala puede provocar errores (desplazamientos).

Adicionalmente en Ecuador, se tienen condicionesparticulares, que se deben considerar: está en doshemisferios y 4 husos UTM diferentes.

-Conversión de coordenadas: Los sistemas de origen y de destino, comparten el mismo datum. Es una transformación exacta.- Por ejemplo convertir coordenadas geográficas WGS84 a UTM WGS 84.

-Transformación: El datum es distinto en los sistemas de origen y destino.- Por ejemplo transformar de PSAD56 a WGS84.

Bibliografía.

- Fernández, I. “Proyección UTM”. Departamento de Ingeniería Agrícola y Forestal. Universidad de Valladolid.

- Olaya., V. 2012. “Sistemas de Información Geográfica”.

- http://www.um.es/geograf/sigmur/temariohtml/index.html