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GeoPDF: UNA ALTERNATIVA PARA LA DIFUSIÓN DE LA INFORMACIÓN GEOGRÁFICA CATASTRAL

Francisco Javier Ariza López

Universidad de Jaén. [email protected]

José Luis García Balboa Universidad de Jaén. [email protected]

Manuel Antonio Ureña Cámara

Universidad de Jaén. [email protected] RESUMEN: La Dirección General del Catastro de España utiliza el formato PDF para algunas informaciones que proporciona a los usuarios (p.e. las consultas descriptivas y gráficas). Estas informaciones podrían suministrarse en formato GeoPDF permitiendo a los usuarios beneficiarse de las geocapacidades que permite este nuevo formato y sus herramientas de gestión. En este trabajo se presentan los aspectos técnicos más relevantes del formato PDF y de su extensión GeoPDF. También se analizan las capacidades de las herramientas GeoPDF Toolbar y GeoMark Toolbar que instaladas de manera gratuita sobre los visualizadores Acrobat Reader, permite permiten la gestión de los formatos GeoPDF. Palabras clave: GeoPDF, PDF, Catastro, información catastral, difusión información geográfica. 1. INTRODUCCIÓN Los formatos siempre han sido un aspecto crítico para el almacenamiento e intercambio de la información geográfica (IG), especialmente de la información de tipo vectorial. Son muy numerosos los formatos que han existido y muy numerosos los problemas que proporcionaba su intercambio y utilización posterior. Gracias al Open Geospatial Consortium y al buen hacer de algunas empresas del sector, hoy disfrutamos en el ámbito de los SIG profesionales de herramientas con amplias capacidades de importación de información geográfica, y muchas veces incluso de trabajo sobre los formatos nativos de otros sistemas. Sin embargo, de cara usuarios de la sociedad común el asunto no parece estar resuelto. Para muchos usuarios no expertos en la IG el recibir un fichero en formatos tipo dxf, dgn, shp, etc., puede ser realmente un problema. Esta situación se ha visto aliviada en gran parte por la posibilidad de acceso a globos virtuales (p.e. Google Earth, Virtual Earth, etc.) y a los visores de las Infraestructuras de Datos Espaciales. Otra opción bastante común pensada por los productores para los usuarios no expertos en IG ha sido la de ofrecer dicha información publicada al estilo tradicional, tipo mapa o documento papel, pero en un formato digital, la mayor de las veces cerrado. En este caso el formato PDF ha gozado de gran difusión, tanto en España como a nivel mundial. En el caso de España la Dirección General del Catastro ofrece diversos productos en formatos vectoriales (shp, dxf, FICC, SVG) y raster (GIFF), así como la descarga gratuita a través de la Oficina Virtual del Catastro de los documentos PDF de “Consulta descriptiva y gráfica de datos catastrales de bienes inmuebles de naturaleza rústica”, como la que se presenta en la Figura 1.

1er Congreso Internacional de Catastro Unificado y Multipropósito 1st International Congress on Unified and Multipurpose Cadastre

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Figura 1. Ejemplo de aspecto de fichero PDF correspondiente al resultado de una consulta descriptiva y gráfica de datos catastrales de bienes inmuebles de naturaleza rústica.

El objetivo de este trabajo es dar a conocer el formato GeoPDF como una alternativa de gran interés para la divulgación y publicación, para usuarios finales no especialistas en IG, de documentos de origen oficial que incluyan IG, y muy especialmente de los documentos catastrales. Además de esta introducción, este trabajo se estructura sobre otros 4 apartados. El primero de ellos presenta las principales características del formato PDF, las cuales resulta conveniente conocer para entender las capacidades del formato GeoPDF. El siguiente apartado se centra en las peculiaridades del propio formato GeoPDF, que es una extensión de claves y diccionarios compatibles con las versiones de PDF superiores a la 1.3. Como elemento más aplicado, se incluye un cuarto apartado donde se presentan las capacidades disponibles en las herramientas TerraGo que se incrusta en el entorno Acrobat Reader® y que se conforman como la interface común de acceso a las capacidades geográficas de los ficheros GeoPDF en un entorno de visualización de ficheros PDF. Finalmente se incluyen unas conclusiones. 2. EL FORMATO PDF El formato PDF (Portable Document Format) el formato nativo de los programas Acrobat (R) de la firma Adobe (R). Este formato, creado en 1993 por Adobe Systems para el intercambio de información, se basa en el lenguaje PostScript y su objetivo es permitir el intercambio y visualización cómoda y fiable de documentos electrónicos de manera independiente del entorno donde se crearon esto documentos. En la actualidad es la norma ISO/IEC 32000-1:2008. Si bien Adobe Systems posee el Copyright, sin embargo este formato nace con vocación de formato público de intercambio, concediéndose permiso para su uso, desarrollo de aplicaciones que lea/escriban PDF, y copiar la lista de operadores, estructuras y códigos de ejemplo para soportar las aplicaciones anteriores, la única condición que establece Adobe es la inclusión de la correspondiente nota de copyright a su favor.


Un fichero PDF deberá contener una o más páginas compuestas por una combinación de texto, gráficos, imágenes conformándose como un fichero de independiente de plataforma. La manera de generar este tipo de ficheros es mediante el uso de las aplicaciones PDFWriter, que se incorpora como una impresora del sistema con salida a fichero en los sistemas Windows de Microsoft o mediante el uso del Acrobat Distiller, que genera PDF a partir de ficheros PostScript. Entre otras, las características de este formato son:

¬ Abierto: Es una especificación abierta, para la que se han generado herramientas de software libre que permiten crear, visualizar o modificar documentos en formato PDF. Un ejemplo es la suite ofimática OpenOffice.org y el procesador de textos LaTeX.

¬ Acceso aleatorio: gracias a su sistema de indexado permite el acceso aleatorio a cualquier parte del fichero.

¬ Actualización incremental: la actualización del documento no requiere rehacerlo por completo, se actualiza añadiendo la información al final. Esta es una de las mayores comodidades que presenta el formato PFD dado que permite la actualización del fichero sin necesidad de volver a escribirlo entero, sólo hace falta incluir los cambios en un añadido que se hace al final del fichero con un “append”. Esto se consigue añadiendo una nueva sección (subsección) a la tabla de referencias cruzadas y un nuevo TRAILER.

¬ Compresión: Los ficheros PDF son ficheros binarios que utilizan el rango completo de los 8 bits, y que además se pueden comprimir por técnicas como JPEG, CCITT Grupos 3 y 4, y LZW.

¬ Encriptación: Los documentos PDF pueden ser encriptados, y de esta forma, las cadenas y flujos en un documento encriptado están protegidos. Se utiliza el algoritmo RC4 para la encriptación de todos los datos salvo para el propio diccionario de encriptación, lo que impide el uso desautorizado por simple eliminación del password. Los datos externos, dado que no pertenecen al PDF no se encriptan. Puede cifrarse para proteger el acceso o la modificación de sus contenidos, incluso firmarlo digitalmente

¬ Extensible: PDF se ha creado con la vocación de ser extensible y que los programadores incluyan objetos que todavía no han sido considerados.

¬ Generación en una sola pasada: la estructura del fichero permite que se genere en una sola pasada, escribiendo la información de interés para su gestión al final, lo que evita pasadas dobles.

¬ Independencia de fuentes: Otro de los aspectos de PDF es su independencia de las fuentes, de tal forma, que el lector del PDF deberá tener las fuentes apropiadas para poder visualizar correctamente el fichero, pues de lo contrario dichas fuentes serán sustituidas por las que asigna por defecto y puede presentar resultados indeseables, las alternativas son pues incluir las fuentes o rasterizar las páginas. Ambas opciones incrementan el tamaño de los ficheros.

¬ Independiente de dispositivo: La visualización es independiente de la impresora del sistema y se imprime igual en cualquier impresora.

¬ Modelo Adobe de representación: PDF utiliza el modelo Adobe de representación para textos y gráficos.

¬ Multimedia: Puede integrar cualquier combinación de texto, elementos multimedia como vídeos o sonido, elementos de hipertexto como vínculos y marcadores, enlaces y miniaturas de páginas.


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¬ Multiplataforma: Es soportado por los principales sistemas operativos (Windows, Unix/Linux o Mac), sin que se modifiquen ni el aspecto ni la estructura del documento original.

¬ Otras propiedades: Permiten funcionar como formularios, permiten la inclusión de sonido, la lectura de texto, la inclusión de acciones sobre el propio documento (saltar página, abrir otro PDF, etc.), inclusión de miniaturas, notas, enlaces, animaciones, sonidos, widgets, trap networks, anotaciones como líneas, círculos, subrayados, etc. Todo lo cual le da una gran versatilidad como soporte multimedia.

¬ Profesionalidad: Existen diversas versiones que se conforman como opciones muy especializadas para trabajos profesionales, por ejemplo: PDF/X para el sector de las artes gráficas (ISO 15930), PDF/A para archivos y librerías, PDF/E para el intercambio de dibujos de ingeniería, etc.

¬ Subconjunto de PostScript: La mayor diferencia con PostScript es que PDF no es un lenguaje de programación y por ello no contiene procedimientos, variables o estructuras de control, en PDF se reduce la flexibilidad en orden a aumentar la eficiencia.

¬ Uso por discapacitados: Los formatos PDF pueden ser creados de manera específica con características especiales para su utilización por personas discapacitadas.

La estructura del PDF se basa en cuatro componentes: los objetos, la estructura del fichero, la estructura del documento y la descripción de la página. Los objetos se corresponden básicamente con los tipos soportados por PostScript, la estructura del fichero determina cómo se almacena, accede y actualizan los objetos en el fichero PDF, la estructura del documento marca cómo se usan los objetos para representar los elementos de un documento concreto (páginas, anotaciones, enlaces, fuentes, etc.). Finalmente, la descripción de la página, si bien es parte del objeto página, se puede explicar de manera independiente de las otras componentes. 2.2. Objetos y estructuras de datos La información y las variables que permiten soportar PDF pertenecen a siete clases de objetos básicos: boleanos, números, cadenas, nombres, matrices, diccionarios y flujos. Los objetos pueden etiquetarse de tal forma que permiten ser referidos por otros objetos. Las características principales de estos siete tipos de objetos son:

¬ BOLEANO: expresa si una condición es verdadera o falsa.

¬ NÚMEROS: almacenan valores numéricos enteros (con signo o sin signo), y reales.

¬ CADENA: son cadenas de bytes (8 bits sin signo) formadas por una secuencia de caracteres y delimitados por paréntesis.

¬ TEXTO: Cadenas que deben poder ser leídas por personas (anotaciones, marcas, nombres, información del documento, etc.). Se codifican en Unicode o en PDFDocEncoding que es un superconjunto de ISOLAtin1.

¬ NOMBRE: como las cadenas, son una secuencia de caracteres. Deben empezar con una barra (/) y el intervalo de valores de los caracteres está limitado.

¬ ARRAY: secuencia de objetos PDF que se incluyen entre corchetes [ ].

¬ DICCIONARIOS: tabla formada por tuplas que asocian parejas de objetos: la clave y su valor. Se escriben entre los signos << y >>. Los diccionarios son un elemento fundamental de los ficheros PDF y toman su filosofía de PostScript.


¬ FLUJOS: es una secuencia de caracteres de las cuales las aplicaciones sólo pueden leer una parte de una vez. Por este motivo, las imágenes y las descripciones de página, que pueden ser voluminosas, se incorporan mediante este tipo de objeto. Los flujos consisten en un diccionario que describe la secuencia de caracteres, a los que sigue la información dentro de un bloque que se inicia con STREAM y acaba con ENDSTREAM.

¬ OBJETO NULO: La palabra clave NULL representa el NULL OBJECT del sistema.

¬ OBJETOS INDIRECTOS: Un objeto indirecto (boleano, númérico, texto, cadena, nombre, matriz, diccionario, flujo o nulo) es un objeto que ha sido etiquetado y puede ser referido por cualquier otro objeto. Este tipo de objetos es de gran utilidad en la generación de ficheros PDF en una pasada. Un objeto indirecto consiste en un identificador de objeto, un objeto y la palabra ENDOBJ. El identificador consiste en una doble clave formada por el número de objeto (entero) y un número de generación, que se cierra con la palabra clave OBJ.

A partir de los tipos de datos ya indicados (boleano, numérico, cadena, texto, etc.) se conforman estructuras de datos muy comunes en los ficheros PDF y que por tanto pueden ser consideradas como verdaderos tipos de objetos, entre ellas las que se presentan en la Tabla 1.

Tabla 1. Estructuras comunes de datos en PDF.

¬ RECTÁNGULO: matriz de 4 valores ([llx, lly, urx, ury])que indica la extensión de un rectángulo.

¬ FECHA: formato normalizado para la gestión de fechas en PDF.

¬ DESTINO: se puede especificar explícitamente como una matriz de valores o implícitamente con un nombre. El destino es la guía (página de destino, situación de la ventana de visualización, factor de zoom, etc.) de la acción que se desencadena al usar un marcador o anotación.

¬ ESPECIFICACIÓN DE FICHERO: cadena o diccionario que indica la localización de un fichero y que también puede incluir información sobre distintos sistemas operativos.

¬ FUENTES: se gestionan como diccionarios donde se especifica el tipo, el nombre, la codificación y las fuentes sustitutas.

¬ CODIFICACIÓN DE FUENTES: es la aplicación o enlace entre los códigos numéricos de los caracteres y los nombres de los caracteres, es decir, entre los códigos y las líneas que se trazan cuando se encuentran dichos códigos en un texto.

¬ ESPACIOS DE COLOR: estos espacios especifican cómo ha de realizarse la interpretación de los valores del color. En algunos casos esta especificación es implícita pero en otros casos los operadores requieren que se marque explícitamente. Se soportan un total de 11 espacios (dependientes, independientes de dispositivo y especiales).

¬ XOBJECTS: son recursos disponibles de tres tipos: imágenes, formularios y fragmentos de lenguaje PostScrip que se pasan al PDF mediante el operado DO. Permiten hacer enmascarados, transparencias, superposiciones, etc.

¬ FUNCIONES: Si bien PDF no es un lenguaje de programación facilita el uso de algunas funciones que permiten gestionar representaciones parametrizadas, principalmente orientadas a la rasterización para impresión de alta calidad y a la especificación del color para sombreados suaves (p.e. funciones de interpolación).

¬ MEDIOS TONOS: PDF gestiona algunos de los medios tonos diponibles el PostScript. En PDF son diccionarios o STREAMS según el tipo.

¬ SOMBREADO: permite la gestión de transiciones entre colores in la necesidad de indicar el número de pasos en la transición.


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2.3. Estructura del fichero La estructura canónica de un fichero PDF es bastante similar a la de otros lenguajes de descripción de página, básicamente consiste en cuatro partes

¬ Cabecera (Header): es la primera línea del fichero PDF y especifica la versión a la que se adhiere el fichero concreto, para el caso de las versiones más actuales esta cabecera es “%PDF-1.3”.

¬ Cuerpo (Body): El la secuencia de objetos indirectos que representan el documento. Pueden aparecer comentarios en cualquier lugar y su sintaxis es la misma que para el PostScrip (las líneas que empiezan por %).

¬ Tabla de referencias cruzadas (Cross Reference Table): es la única parte de los ficheros PDF con formato fijo y contiene las referencias que permiten el acceso aleatorio a los objetos indirectos presentes en el fichero. Si el fichero ha sido actualizado la tabla de referencias poseerá varias secciones. Cada sección contiene las entradas relativas a un rango contiguo de números de objetos. Cada sección comienza con una línea de cabecera que contienen dos números: el número del primer objeto en la sección y el número de entradas. Cada entrada ocupa exactamente 20 bytes y existen dos formatos, uno para los objetos en uso y otro para los eliminados. Para los objetos en uso se presenta su posición en el fichero (offset desde el inicio), su número de generación y la clave N. Si el objeto se borra, su referencia se marca como libre.

¬ Cola (Trailer), la cola permite que las aplicaciones lean rápidamente el PDF sin necesidad de un acceso secuencial dado que permiten llegar a la tabla de referencias de manera inmediata. Es así que las aplicaciones deberán leer los ficheros PDF desde el final.

Desde el punto de vista de sus contenidos, un documento PDF es un conjunto de páginas que contienen texto, gráficos, imágenes, enlaces de hipertexto, anotaciones, índices, miniaturas de las imágenes, etc. Un documento PDF no es más que la jerarquía de objetos que se establece en la sección central del fichero PDF. La mayoría de los objetos son diccionarios y las relaciones quedan establecidas mediante duplas que relacionan referencias indirectas. La Figura 1 presenta la estructura de este fichero. PDF utiliza las estructuras arbóreas para indexar y organizar la información que se incluye en el fichero favoreciendo las búsquedas y accesos a la información. Existe un catálogo que actúa como nodo raíz de todo el documento por lo que contiene referencias al árbol de hojas, al árbol de objetos que representa el guión del documento, etc. También contiene la información sobre si se deben visualizar las miniaturas al cargar o si se debe mostrar la primera página u otra al cargar el documento. El catálogo dispone de un amplio número de atributos que permiten gestionar el documento completo (p.e. preferencias de visualización, acciones de inicio, modo de página, etc.) A las páginas se accede desde el árbol de páginas. Para mayor rapidez, se trata de un árbol balanceado cuyos nodos interiores y raíz son diccionarios. Cada hoja de este árbol es un “Page Object”, el cual es un diccionario que describe el contenido de una página única (sus textos, sus gráficos e imágenes). Los Page Objetcs poseen numerosas propiedades y atributos para controlar su modo de presentación, duración, ocultamiento, transición, etc.


Figura 1. Estructura general de un fichero PDF.

2.4 Descripción de la página La página es el lugar donde se presentará un mapa y por ello interesa conocer esta estructura base de PDF. La descripción que se hace del contenido de una página PDF consiste en una secuencia de objetos gráficos con propiedades establecidas que se van colocando en posiciones dentro de la página y que tapan cualquier otro objeto sobre el que se superpongan. PDF posee cinco tipos de objetos gráficos:

¬ Camino (Path): cualquier forma construida con líneas, rectángulos y curvas cúbicas, que permite la autointersección, los huecos y desconexión entre partes. Posee múltiples opciones de relleno, trazo, recorte, etc.

¬ Texto: uno o más caracteres a situar en cualquier sitio de la página y con cualquier orientación.

¬ Imágenes: imagen a colocar en cualquier posición de la página y con cualquier orientación.

¬ Objeto Externo (Xobject): su interpretación depende del tipo.

¬ Sombreado: describe una transición de colores sobre un área de la página. El estado gráfico (Graphic State) es el conjunto de parámetros (ancho de línea, fuente, espaciado, etc.) que controla de forma exacta el trazado gráfico del objeto. Estos parámetros se agrupan en 4 clases: para textos, para colores, para operaciones genéricas de dibujo y para controlar el propio estado gráfico. Existe un estado gráfico especial (Special Graphics State) que se refiere a los parámetros que son de aplicación sobre los siguientes tipos de objetos gráficos: caminos, textos, imagen, y externos. Entre estos están: la matriz actual de transformación, el punto actual sobre el que se sitúa el inicio del trazado, etc. Otro conjunto de parámetros de interés es el denominado estado gráfico general (General Graphics State), que establece una serie de variables como el aplanamiento o máxima distancia


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en flecha en la aproximación de una curva por un segmento recto, tipo de fin de línea (redondeado, rectangular, etc.), patrón de línea, estilo de unión de líneas, anchura de línea, etc. Existe otro conjunto denominado COLOR que permite controlar los colores de relleno y de trazo, los sistemas de color, etc. 2.5. Sistemas de coordenadas La importancia de este aspecto es fundamental dado que es la base del desarrollo de GeoPDF. PDF utiliza distintos espacios o sistemas de coordenadas para organizar los valores concretos de los objetos. Estos sistemas de coordenadas son tanto los que gestionan la posición de los elementos sobre el “papel”, como aquellos que sirven para referirse a un objeto (p.e. texto, carácter, etc.) dentro de una colección o diccionario disponible de los mismos (espacio de nombres). El sistema de coordenadas define la rejilla sobre la cual se sitúan los objetos (textos, imágenes y gráficos) con sus propiedades básicas como posición, tamaño y orientación. PDF soporta básicamente los mismos sistemas de coordenadas que PostScript. Estos espacios son:

¬ Espacio dispositivo (Device Space): son las coordenadas expresadas en el sistema nativo de un dispositivo concreto (p.e. una impresora de una marca dada, un monitor, etc.). Los documentos expresados en estos sistemas de coordenadas presentan problemas de intercambio dado que son dependientes del dispositivo.

¬ Espacio Usuario (User Space): similar al utilizado por PostScript, es un sistema general de coordenadas que permanece independiente del dispositivo de visualización/impresión, lo que le permite la visualización correcta del documento con independencia de la resolución, origen, etc., del dispositivo de visualización/impresión que se esté utilizando en ese momento.

a)

b)

Figura 2. Espacios usados por PDF y relaciones . La transformación desde un sistema a otro se realiza mediante una matriz de transformación (Current Transformation Matrix). Por defecto, el sistema de usuario se define con una resolución de 72 puntos por pulgada y con los ejes X e Y creciendo hacia la derecha y hacia arriba respectivamente. Otros sistemas de coordenadas son los siguientes:


¬ Espacio Texto: las coordenadas del texto se definen en un espacio texto que permite luego pasar al espacio del usuario.

¬ Espacio caracteres: para una fuente dada, los caracteres se definen en un espacio de caracteres del que se puede pasar al espacio texto mediante una matriz.

¬ Espacio Imágenes: a las imágenes también se les asigna un espacio y existe una matriz de transformación fija entre este espacio y el de usuario. Todas las imágenes tienen un tamaño de 1x1 unidades en el espacio del usuario, independientemente de su tamaño.

¬ Espacio Formulario: PDF posee un objeto que se denomina FormXobjetc. Este objeto posee una secuencia de operadores. El espacio en el que se define el FormXObject es el FormSpace. Existe una matriz para pasar de este espacio al User Space.

¬ Espacio de patrones: el espacio en el que se definen los patrones es el Pattern Space. Existe una matriz para pasar de este espacio al User Space.

Dado que los sistemas de coordenadas se definen unos respecto a otros, la modificación de una matriz de transformación puede afectar al resultado sobre diversos elementos del sistema, por ejemplo, la modificación de la matriz de paso del espacio de usuario al espacio del dispositivo afectará a las transformaciones de todos los elementos que se encuentran a la izquierda de este componente en la Figura 2.b. 3. GEOPDF GeoPDF es otra innovación procedente del ámbito militar estadounidense que va a tener una gran repercusión en el ámbito cartográfico general, y que favorecerá la expansión del uso amigable y fácil de la IG por parte de un gran número de usuarios de medios informáticos pero sin conocimiento cartográfico o de los SIG. El objetivo de GeoPDF es difundir la inmensa cantidad de IG bloqueada en el interior de complejos sistemas cartográficos y SIG, en complejas aplicaciones de software, tal que puedan ser utilizadas por el gran público y por los soldados y ejércitos en cualquier lugar sin mayor complejidad. GeoPDF La idea de GeoPDF se inicia en el año 2001 con el apoyo de la National Geospatial Intelligency Agency (NGA) a cierta iniciativa privada de la actual empresa TerraGo TecnologiesTM (anteriormente denominada Layton Graphics). En su desarrollo también ha participado activamente el Cuerpo de Ingenieros del Ejército a través del Topographic Engineering Center (TEC). GeoPDF es una extensión del formato PDF de Adobe, versiones 1.3 y superiores, que incluyen capacidades SIG dentro de los ficheros PDF. Se trata de una extensión ideada y desarrollada por la firma TerraGo con la pretensión de utilizar todas las capacidades de uso y distribución del formato PDF en aplicaciones de información geográfica orientadas a la visualización, revisión, verificación, actualización, y sobre todo, la facilidad de impresión como si fuera cualquier otro documento en formato PDF, facilidad que permite tanto la impresión directa sobre el formato del papel de la impresora, como el control de la escala de impresión . Lo que aporta GeoPDF es la capacidad de asociar un sistema de coordenadas arbitrario sobre las ilustraciones de un fichero PDF. El formato GeoPDF retiene las coordenadas del mapa base pero también los elementos marginales y las leyendas. La aportación de GeoPDF consiste en soportar tres sistemas de coordenadas, el de coordenadas PDF, el proyectado y el geodésico. El sistema de coordenadas PDF se corresponde con las coordenadas página, el sistema proyectado es un sistema cartográfico y el sistema geodésico es el que modeliza la Tierra. TerraGo soporta más de 3200 sistemas de coordenadas registrados,


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pero también permite al usuario seleccionar las unidades métricas y angulares, el datum, la proyección, etc., según su necesidad. Los ficheros GeoPDF pueden ser de dos tipos, ráster y vectoriales. Ambos formatos permiten la visualización a escala e interactiva, de calidad. Los ráster se corresponden con mapas analógicos escaneados, con mapas digitales o mapas en formato PDF. Los vectoriales tienen la capacidad añadida de que el usuario puede marcar o desmarcar la visualización de capas según su necesidad. Los ficheros GeoPDF poseen una gran compresión y encapsulación lo que permite unas transferencias más ligeras y fáciles que cuando se utiliza IG en formatos SIG nativos. GeoPDF no es un sustituto de los formatos SIG nativos pues éstos son los más adecuados para la gestión de las bases de datos y el procesado y análisis SIG, pero GeoPDF es una opción adecuada para permitir el uso de IG en la forma de mapas electrónicos enriquecidos por parte de usuarios que no sean profesionales de los SIG. Los usuarios pueden ver e imprimir la información como si de un mapa analógico tradicional se tratara, pero también pueden medir, marcar, incluir cambios y visualizar trayectorias GPS sobre estos mapas digitales. La visualización e impresión de ficheros GeoPDF se consigue mediante la inclusión de un plug-in gratuito en los productos Acrobat Reader (v6 o posteriores). La creación es la que sólo es posible por medio de un programa específico (MAP2PDF) de pago desarrollado por TerraGo Technologies. En la actualidad MAP2PDF se puede incorporar a las líneas de producción de ESRI (ArcMap), Intergraph (Geomedia) y de Adobe (Acrobat). Junto a estas herramientas, TerraGo también ha desarrollado una línea de aplicaciones que permiten el uso integrado de información entre plataformas, y la posibilidad de desarrollar actividades de geocolaboración como puede ser en el caso de la captura de información geográfica en campo. Este formato permite a los productores de IG seleccionar los contenidos que desean publicar y se beneficia de los elementos de protección y seguridad que dispone la tecnología PDF (claves de acceso, firma digital, políticas de gestión documental (confidencialidad, autorización, integridad, etc.). La publicación de la IG en formato GeoPDF no se diferencia en nada de la publicación de cualquier otra información en formato PDF. En el caso de la IG, ésta podrá ocupar una ventana de una página, una página completa o varias páginas. Con este formato se revitaliza nuevamente la idea de atlas digital como una publicación de mapas agrupados según criterios lógicos y que permiten tanto la visualización como cierto análisis, tanto espaciales como sobre los atributos, con las capacidades multimedia ya soportadas por el formato PDF. En la actualidad, y debido a las propias limitaciones del formato PDF existe una limitación del número máximo de objetos que pueden existir por página y que alcanza los 32.000 objetos. Respecto a la precisión posicional y geométrica, ésta es la misma que la de los datos SIG de partida, si bien existe una limitación en PDF de 720.000 puntos por pulgada. La precisión de lectura en pantalla depende de la resolución de la pantalla y del nivel de zoom activo. En la captura de información sobre el mapa el límite es de 4.608 puntos por pulgada. Algunas de estas capacidades se consiguen sobreviniendo las limitaciones del propio formato PDF, por ejemplo, GeoPDF usa un sistema numérico propio debido a las limitaciones de Acrobat y por ello los valores numéricos correspondientes a un marco cartográfico (map frame) se almacenan como cadenas PDF. La información en formato GeoPDF puede ser embebida y juntada en y con otros ficheros PDF y GeoPDF.


La visualización de los contenidos de IG se puede realizar con cualquier visualizador de formatos PDF, pero las capacidades SIG sólo están disponibles si se instala la herramienta denominada “GeoPDF toolbar”. Si además se instala la herramienta “GeoMark Toolbar” se dispone de capacidades de anotación. Dado que GeoPDF es información en formato PDF, se pueden utilizar las capacidades estándar de los productos de Adobe para anotar, comentar, incluir sellos, incluir símbolos, incluir imágenes, incluir líneas, poligonales y áreas, firmas digitales, etc. Por otra parte, GeoPDF soporta los formatos FDF (Forms Data Format) y SHP (Shape) y también cumple con especificaciones de web mapping, permitiendo el trabajo tanto en línea como de manera desconectada. La ventaja fundamental de GeoPDF es que con la herramienta GeoPDF Toolbar cualquier instalación de Acrobat Reader se convierte en un robusto visor SIG, con capacidades de herramienta empresarial colaborativa para la que hace falta muy poca formación dado que son millones de usuarios los que conocen las funcionalidades de los ficheros PDF y las herramientas que permiten visualizarlos. Por tanto, la principal ventaja de publicación en GeoPDF es aprovecharse del inmenso parque instalado de lectores de Acrobat y del conocimiento que los usuarios tienen ya de esa herramienta. En la actualidad hay más de 800 organizaciones utilizando esta herramienta, usuarios de GeoPDF son, entre otros: Departamento de Defensa de los EEUU (Armada, Fuerza Aérea, Ejército, etc.), Cuerpos de seguridad (CIA, NGA, NSA), Agencias (USGS, NOAA, USDA, etc.) y diversos gobiernos como los de Australia, Canadá, Finlandia. En el caso de USA son ya miles de mapas, tanto civiles como militares, los que se han convertido a este formato. El interés que ha despertado este formato es tal que son numerosas las instituciones punteras que los han adoptado y que el propio OGC está trabajando sobre el mismo. Hasta la fecha se ha definido un documento de buenas prácticas (OGC, 2009) cuyo objetivo es establecer un marco estable y documentado para los millones de ficheros GeoPDF ya existentes. Sin embargo, este formato no cumple con ciertas directrices de OGC ni de ISO (p.e. no cumple con ISO 19011- Referencia por Coordenadas, tampoco cumple en la codificación de los CRS que no siguen los códigos EPSG (European Petroleum Survey Group), por lo que su conversión en norma requiere de un amplio esfuerzo de armonización. 3.1. Funcionamiento de GeoPDF El funcionamiento de GeoPDF consiste en asociar un marco cartográfico (map frame) a una hoja de un documento PDF. Estos marcos consisten en la descripción del sistema de referencia por coordenadas asociado a la página de tal manera que esta asociación proporciona un conjunto de tuplas que permiten la aplicación desde el sistema de coordenadas de la página PDF al sistema de coordenadas del marco cartográfico. También se pueden definir extensiones o regiones de la página asociadas al marco cartográfico. Son características interesantes la posibilidad de definir varios marcos cartográficos sobre la página, así como que éstos se superpongan e incluso se inserte unos en otros. La manera de indicar la presencia de estos marcos en una página es con la llave LGIDict, que permite establecer un puntero o un vector de punteros a los marcos cartográficos presentes en la página. Es importante indicar que el orden de los mismos implica orden de la representación.


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Los marcos cartográficos son los que describen la relación entre el espacio hoja y el espacio del mapa. Los sistemas de coordenadas pueden ser geodésicos, proyectados o cartesianos (sin georreferenciación). La manera de conseguir esta transformación es mediante una matriz de transformación de coordenadas y el map frame proporciona esa matriz y la información adecuada (p.e. parámetros de la proyección, elipsoide y datum, si son necesarios). A modo de ejemplo, la Tabla 2 presenta las entradas de un map frame.

Tabla 2. Entradas de un MapFrame de GeoPDF.

Llave Tipo Valor Type Name (requerido) Tipo del objeto que se describe. Debe ser LGIDict. Version String (Opcional) Identifica la versión de GeoPDF. CTM Array (se requiere si no hay puntos de registro) Matriz de transformación de

coordenadas. Tiene preferencia sobre los puntos si están ambos tipos presentes.

Registration Array (Requerido si no hay CTM). Conjunto de tuplas de puntos de registro (Xpdf, Ypdf, Xmapa, Ymapa)

Projection Diccionario (requerido para el caso de sistemas de coordenadas geodésicas o proyectadas) valor del diccionario de proyecciones.

Display Diccionario (opcional) Valor del diccionario de display. Neatline Array (requerido si hay varios map frames en la hoja) Conjunto de puntos

PDF que definen las extensiones de las ventanas de representación en sentido horario

El diccionario de proyecciones define los parámetros y algoritmos necesarios para definir el sistema de referencia por coordenadas. Se trata de un sistema basado en códigos que se refieren a valores concretos y que, de alguna manera, resulta parecido al que se estableció en GeoTIFF (Ariza, 2000a) pero que nos es compatible con el modelo EPSG ni las propuestas ISO. La documentación sobre GeoPDF recoge en sus anexos los códigos que se asignan a los datums y proyecciones predefinidas. La Tabla 3 define las entradas de los diccionarios de proyección y visualización.

Tabla 3. Entradas de la definición de un diccionario de proyección o visualización.

Llave Tipo Valor Type Name (Requerido) Tipo de objeto que describe este diccionario, debe ser

Projection o Display, según el caso del diccionario. Units String (Opcional) Etiqueta usada en la presentación de medidas lineales

en el sistema de coordenadas proyectadas Datum String/Dic

c (Opcional) Código del datum predefinido o del datum de usuario

ProjectionType String (Requerido) Código del algoritmo de proyección utilizado. CentralMeridian Number (Opcional) Parámetro requerido por la proyección (valor de

longitud) FalseEasting Number (Opcional) Parámetro requerido por la proyección (valor lineal) FalseNorthing Number (Opcional) Parámetro requerido por la proyección (valor lineal) Height Number (Opcional) Parámetro requerido por la proyección (valor lineal) Hemisphere String (Opcional) Parámetro requerido por la proyección. Los

parámetros disponibles son N y S, según el caso


Tabla 3. Entradas de la definición de un diccionario de proyección o visualización.

Llave Tipo Valor LatitudeOne Number (Opcional) Parámetro requerido por la proyección (valor de

latitud) LatitudeTwo Number (Opcional) Parámetro requerido por la proyección (valor de

latitud) LatitudeOfTrueScale

Number (Opcional) Parámetro requerido por la proyección (valor de latitud)

LongitudeOne Number (Opcional) Parámetro requerido por la proyección (valor de longitud)

LongitudeTwo Number (Opcional) Parámetro requerido por la proyección (valor de longitud)

LongitudeDownFromPole

Number (Opcional) Parámetro requerido por la proyección (valor de longitud)

Orientation Number (Opcional) Parámetro requerido por la proyección (offset angular) OriginHeight Number (Opcional) Parámetro requerido por la proyección (valor lineal) OriginLatitude Number (Opcional) Parámetro requerido por la proyección (valor de

longitud) OriginLongitude Number (Opcional) Parámetro requerido por la proyección (valor de

longitud) ScaleFactor Number (Opcional) Parámetro requerido por la proyección (valor escalar) StandardParallel Number (Opcional) Parámetro requerido por la proyección (valor de

latitud) StandardParallelOne


StandardParallelTwo


Zone Number (Opcional) Parámetro requerido por la proyección. Valor entero que depende del ProjectionType

Junto al uso de los datums codificados e incluidos en el diccionario, GeoPDF también permite la definición de datums geodésicos definidos por el usuario. Esto se realiza tomando como origen el meridiano de Greenwich, por lo que se han de especificar los desplazamientos (Tabla 4) o transformaciones adecuadas para expresar el datum de interés. Es decir, los desplazamientos especifican cómo convertir los valores de coordenadas del map frame a coordenadas elipsoídicas equivalentes sobre el sistema WGS84, que es el que se toma como referencia en GeoPDF. Otro aspecto importante desde el punto de vista de las capacidades cartográficas es la definición de elipsoides por parte del usuario. Esta posibilidad también está cubierta por GeoPDF. Las entradas disponibles para definir un nuevo elipsoide son las que se presentan en la Tabla 5. La Figura 3 (OGC, 2009) resume a modo de ejemplo de todo lo indicado. Se trata de un fichero GeoPDF con una página que incluye únicamente un map frame que posee un sistema de coordenadas proyectadas según la proyección cónica de Albers. En este ejemplo, las líneas 1 a 8 definen la página, de la que sólo se incluye la entrada LGIDict que apunta al objeto 104 del fichero. En este caso, el objeto 104 empieza en la línea 9 y acaba en la 54. Dado que se trata de un fichero almacenado en ASCII y en el que, además, se han incluido comentarios (líneas o partes de líneas que empiezan por “%”), resulta bastante autoexplicativo. Destacar el caso de las


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líneas 38 a 46 en las que se incluyen los puntos que atan el espacio geográfico o del mapa, al espacio de la hoja o de la representación, base de la conversión entre ambos sistemas.

Tabla 4. Entradas de la definición de desplazamiento.

Llave Tipo Valor Dx Number (Opcional) Especifica la traslación en X. Dy Number (Opcional) Especifica la traslación en Y. Dz Number (Opcional) Especifica la traslación en Z. Rx Number (Opcional) Especifica la rotación alrededor del eje X. Ry Number (Opcional) Especifica la rotación alrededor del eje Y. Rz Number (Opcional) Especifica la rotación alrededor del eje Z. Sf Number (Opcional) Especifica el factor de escala Description String (Opcional) El nombre asignado al desplazamiento

Tabla 5. Entradas de la definición de elipsoide.

Llave Tipo Valor SeiMajorAxis Number (Requerido) Longitud del semieje mayor del elipsoide InvFlattening Number (Requerido si no se especifica el semieje) 1/f, donde f = (a-b)/a, y a

es el semieje mayor y b el semieje menor SemiMajorAxis Number (requerido si no se proporciona el inverso del aplanamiento)

Longitud del semieje menor del elipsoide Description String (Opcional) El nombre asignado al elipsoide


1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 38 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54

Figura 3. Ejemplo de especificación GeoPDF de un marco proyectado en una hoja PDF.


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4. HERRAMIENTAS GEOPDF TOOLBAR Y GEOMARK TOOLBAR Las capacidades del formato GeoPDF sólo estarán disponibles si se instalan las herramientas adecuadas sobre el visor PDF. Estas herramientas han sido desarrolladas por TerraGo y son de libre difusión, se denominan GeoPDF Toolbar (Figura 4) y GeoMark Toolbar (Figura 5) y se instalan como un plug-in. Estas herramientas aparecen tanto en la forma de menú desplegable como de barras flotantes.

Figura 4. GeoPDF Toolbar.

Figura 5. GeoMark Toolbar.

Las capacidades de la herramienta GeoPDF Toolbar son las siguientes:

¬ GeoTool: Permite congelar o descongelar el seguimiento de las coordenadas, así como ocultar o visualizar las ventanas donde éstas se presentan.

¬ GeoLocator: Dispone de una ventana para introducir coordenadas a las que posteriormente nos lleva la aplicación realizando un zoom. Permite establecer los parámetros de la proyección, habilitar y deshabilitar el mantenimiento del nivel de zoom (escala) y el seguimiento de las coordenadas del cursor. La Figura 6 presenta una de las pestañas del Selector de Sistemas de Coordenadas.

¬ GeoMeasure: Con las posibilidades de medir distancias y áreas.

¬ GeoTrack: Con las posibilidades de mostrar u ocultar las posiciones procedentes de un sensor GPS instalado.

Con el botón derecho del ratón sobre el mapa, se obtiene un menú desplegable que proporciona acceso a las capacidades anteriores pero que además incluye la capacidad denominada “Google ® Map it!” que lanza la aplicación Google Maps directamente sobre la coordenada indicada.


Figura 6. Selector de Sistemas de Coordenadas del GeoPDF Toolbar, opción de definición por parte del usuario.

Las capacidades de la herramienta GeoMark son las siguientes:

¬ Añadir GeoNotas: Permite vincular a una posición espacial una viñeta de notas que pueden estar en diversos estados (aceptado, cancelado, completo, etc.).

¬ Añadir GeoRectángulos, GeoLíneas, GeoPololíneas y GeoPolígonos. Permite incluir cada una de esas geometrías en coordenadas espaciales. Las geometrías pueden simbolizarse como sus elementos homólogos de Acorbat. Existe una interfase común denominada editor de geomarcas, que permite introducir y modificar atributos que se anejan a esas geometrías, e incluso vincularlos con URLs.

¬ Añadir GeoSellos: Los sellos realmente son símbolos puntuales. Se dispone de una amplia librería con opciones del tipo incidentes, infraestructuras, elementos naturales, etc. Por otra parte, estos elementos también disponen de una ficha de atributos idéntica a la que poseen los elementos geométricos.

¬ Colaboración: Con las posibilidades de importar, exportar y borrar geomarcas. Todos los elementos añadidos como geomarcas pueden ser exportados a formato .twz, e igualmente importados desde otras aplicaciones que trabajen con GeoPDF. Además, el menú de exportación da opción para seleccionar si la exportación se realiza sobre las geomarcas o sobre las anotaciones, permite elegir si la exportación se realiza en coordenadas WGS84 o en las del map frame, permite seleccionar el map frame adecuado, etc. La importación informa sobre los elementos incluidos en el fichero, sobre su sistema de coordenadas y permite también seleccionar el map frame sobre el que se realiza la importación.

Junto a estas capacidades, al igual que ocurre en los documentos PDF, se puede tener una vista de miniaturas del documento cartográfico (Figura 6.a), y otra vista de marcadores (Figura 6.b), pero en este caso, si la información se ha estructurado adecuadamente, estos marcadores pueden ser de carácter geográfico (p.e. GeoPDFs distintos, map frames distintos, capas de información, nombres geográficos, etc.). Además, para los ficheros GeoPDF incorporan otra vista denominada capas (Figura 6.c) que permite mostrar y ocultar selectivamente el contenido de las


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mismas, al igual que se suele hacer en las tablas de contenidos de los visualizadores de información geográfica. Todo este conjunto de capacidades, permiten pues que un usuario no experto en el manejo de IG pueda disponer de una manera sencilla de capacidades elementales para la visualización selectiva de IG en un entorno que le resulta familiar. Estas posibilidades de visualización selectiva, junto con las capacidades de medición de distancias y superficies, así como de anotar sobre el mapa digital aquellos comentarios que le resulten de interés, e incluso de añadir elementos gráficos georreferenciados, como puntos, líneas, polilíneas o superficies, de una manera simple, y de trabajar con las propiedades que dichos elementos tienen en el entorno de Acrobat, hacen que esta herramienta sea intuitiva y fácil de utilizar. Además, la posibilidad de poder trabajar con una entrada GPS en tiempo real es un valor añadido que se convierte en punto fuerte para algunos usuarios algo más avanzados, pero que tampoco son usuarios de los SIG. Por otra parte, los aspectos relativos a los problemas de cartografía matemática (sistemas de referencia y proyecciones) han sido resueltos convenientemente en el formato, y desde las herramientas del GeoPDF Toolbar se posee suficiente control y capacidad de personalización como para que los usuarios conocedores de esta materia no encuentren limitaciones.

a)

b)

c)

Figura 6. Miniaturas, marcadores y capas de un fichero GeoPDF.


Como mayor limitación encontrada a estas herramientas se debe indicar la falta de una herramienta de búsqueda que ofrezca más posibilidades que la capacidad de búsqueda del propio Acrobat Reader. 5. CONCLUSIONES En este trabajo se ha presentado el formato PDF desde un punto de vista técnico. A partir del mismo se ha introducido el formato GeoPDF atendiendo a la extensión que realiza para incluir la capacidad de georreferenciación de información geográfica sobre las estructuras propias de PDF. Desde el punto de vista cartográfico, GeoPDF incluye todas las herramientas necesarias para solucionar los problemas de cartografía matemática que se plantean al representar información geográfica sobre un soporte plano (gestión de la escala, definición de proyecciones, definición de sistemas de referencia, etc.). Sin embargo, presenta el inconveniente de no seguir las normas ISO relativas a la información geográfica. GeoPDF se beneficia de las capacidades de PDF lo que lo convierte en un formato muy adecuado para la difusión de la información geográfica en la forma de un producto cartográfico tradicional (p.e. mapa o atlas), pero con capacidades multimedia. Lo anterior, junto a la extensísima base instalada de herramientas capaces de leer ficheros PDF hace que el potencial de uso de GeoPDF por parte de los usuarios no especializados sea inmenso. Para beneficiarse de las capacidades de los ficheros GeoPDF sólo hace falta la instalación de las herramientas gratuitas GeoPDF Toolbar y GeoMark Toolbar de la firma TerraGo. Estas herramientas permiten, entre otras operaciones: la presentación selectiva de IG, la visualización en un entorno multimedia de IG, la visualización de las coordenadas y la medición de distancias y superficies, así como la anotación textual y gráfica, la incorporación de posiciones obtenidas de un sensor GPS, y la importación exportación colaborativa de las anotaciones realizadas. Consideramos que GeoPDF se trata de un formato muy adecuado para la difusión de IG al gran público. Especialmente adecuado para IG de tipo oficial que debe quedar preservada por formatos que no pongan en riesgo su integridad pero que también permitan a los ciudadanos usarla en su hacer privado. Por todo ello consideramos que este formato y sus herramientas son especialmente indicados para las informaciones catastrales, y utilizables tanto por parte de los ciudadanos como por parte de algunos técnicos en la realización de sus trabajos de campo. La Dirección General del Catastro utiliza actualmente el formato PDF para algunas informaciones que proporciona a los usuarios (p.e. las consultas descriptivas y gráficas). Estas informaciones podrían suministrarse en formato GeoPDF permitiendo un mayor beneficio de uso a los ciudadanos. 6. AGRADECIMIENTOS Este trabajo ha sido financiado parcialmente por el proyecto No. P08-TIC-4199 de la Consejería de Innovación, Ciencia y Empresa de la Junta de Andalucía (España). Los autores también desean agradecer al Gobierno Regional de la Junta de Andalucía (España) por el soporte económico que ha dado al Grupo de Investigación TEP 164 desde el año 1997 hasta la fecha.


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7. REFERENCIAS Ariza, F.J. (2000a). Breve descripción del formato PDF. Universidad de Jaén.

Ariza, F.J. (2000b). GEOTIFF: un estándar para el intercambio de información raster. Universidad de Jaén.

OGC (2009). GeoPDF Encoding best Practice. Version 2.2

TerraGo (2009). GeoPDF General FAQ.

Kenneth, R.; Caputo, R. (2006). GeoPDF Map Files all Regional Digital Maps on One DVD. Engineer, April-June, pp: 15-16.

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