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7/25/2019 Historia de La Cartografa Digital
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M.Sc. Melvin Lizano Araya Agosto, 2015
Introduccin a la cartografa digital
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La cartografa tradicional maneja mtodos, tcnicas de simbolizacin, construccin einterpretacin de mapas.
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La Cartografa Digital realiza tareas similares mediante el cmputo electrnico.
Permiten efectiva comunicacin de los conceptos que nos permiten valorar el espaciogeogrfico.
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Cartografa, la ciencia de la geografa que da lugar a mapas.
La cartografa (del griego chartis = mapa y graphein= escrito) es la ciencia que seencarga del estudio y de la elaboracin de los mapas.
Ciencia que estudia las formas y tcnicas de representacin de la geografa sobreun mapa.
Arte de trazar cartas geogrficas, prctica muy antigua, y ciencia que las estudia
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Ciencia que se ocupa de la preparacin y construccin de los mapas y cartas nuticas.Reproduciendo en una superficie plana la superficie terrestre.
Tcnica geogrfica que estudia la secuencia de etapas y procesos ejecutados para lavisualizacin de un espacio geogrfico mediante la produccin de mapas, cartas,planos o croquis.
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Tcnica que estudia los diferentes mtodos o sistemas que permiten representar en unplano una parte o la totalidad de la superficie terrestre. Es el arte de concebir, trazar,componer y difundir los mapas, as como la ciencia que estudia estos procesos.
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Todos los pueblos primitivos.. Forma de cartografa rudimentaria.
Cartografa efmera: meros trazos momentneos en la arena o en la tierra hmeda.
Una simple flecha indicadora de direccin entre dos puntos (primer esbozocartogrfico)
Historia de la Cartografa
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Tablillas babilnicas de hace unos 5000 aos Grecia tratan de reproducir con fidelidad informaciones aportadas por
viajeros diversos. Anaximandro elabora el primer mapa del mundo. Tales de Mileto elaboro el primer mapamundi. Aristteles fue el primero en medir el ngulo de inclinacin con respecto al
ecuador.
Los mapas ms antiguos
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Tablilla cuneiforme YBC 7289 (1900 a.C.)representando un cuadrado de lado 30, condiagonal 42; 25, 35 cuyo cociente es 1; 24,
51,10
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El centro lo ocupan Babilonia y su reino, laslneas verticales representan los ros Tigris yufrates, encontrndose Asiria, Armenia y el
Golfo Prsico, los tringulos exteriores al
crculo representan las montaas.
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Un Croquis de la regin de Mesopotamia
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Los mapas actuales se basan en la Grecia Clsica. La idea general del mundo es muyparecida a la que tenan los babilnicos. Fueron cosmgrafos, astrnomos y
matemticos los que establecieron las primeras directrices para la representacincientfica de la superficie terrestre.
Cartografa Griega
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Discpulo de Tales. Fue miembro de la escuela de Mileto, y sucedi a Tales en laDireccin de la misma.
Probablemente el Primer mapa del Mundohecho por Anaximandro
Mapa de Anaximandro
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Aristteles fue el primero en medir el ngulo de inclinacin con respecto al Ecuador.
Aristteles presenta un razonamiento experimental vlido: en los eclipses de Luna.
Mediciones de la Tierra
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Platn,La esfericidad de la Tierra se impuso por su voluntad perfeccionista, (no elargumento)
AristtelesRazonamiento experimental vlido: en los eclipses de Luna, la sombra proyectada por
la Tierra sobre su satlite es circular, Tierra no fuese esfrica.
El tamao de la esfera terrestre fue establecido en el s. III a.C. gracias al ingenio deEratstenes de Cirene. ste tuvo una personalidad muy amplia: filsofo, poeta,astrnomo, gramtico, matemtico, gegrafo e incluso atleta
Mediciones de la Tierra
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Comprendi que el ngulos que forman los dos radios terrestres correspondientes a
Siena y Alejandra es igual al ngulo de inclinacin de los rayos solares enAlejandra. Piensa en que son iguales los ngulos de los lados paralelos y tambin loson los ngulos alternos internos. Luego midi ese ngulo.
Mediciones de la Tierra- Eratstenes
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Por referencias obtenidas de un papiro de subiblioteca, saba que en Siena (hoy Asun, enEgipto) el da del solsticio de verano los objetos
no proyectaban sombra alguna y la luzalumbraba el fondo de los pozos; estosignificaba que la ciudad estaba situada
justamente sobre la lnea del trpico y sulatitud era igual a la de la eclptica que yaconoca. Eratstenes, suponiendo que Siena yAlejandra tenan la misma longitud (realmentedistan 3) y que el Sol se encontraba tanalejado de la Tierra que sus rayos podansuponerse paralelos, midi la sombra enAlejandra el mismo da del solsticio de veranoal medioda, demostrando que el cenit de laciudad distaba 1/50 parte de la circunferencia,es decir, 7 12' del de Alejandra.
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Coloc en el suelo un trozo de esfera con unavarilla en el centro de altura igual al radio dela misma, r. Entonces pudo medir la sombraAQ de la varilla sobre la esfera, la mismaequivala a 1/50 parte de un crculo mximode la misma.
Al ser iguales los tringulos PAQ y OAQtambin lo sern los ngulos (inclinacinde los rayos) y 5 (ngulo central = 1/50 deun crculo mximo).
Luego = 360 / 50 = 7,2 = 7 12
Mediciones de la Tierra- Eratstenes
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Eratstenes invent y emple un mtodo trigonomtrico, adems de las
nociones de latitud y longitud, al parecer ya introducidas por Dicearco, por loque bien merece el ttulo de padre de la geodesia.
Mapa deEratstenes
Mediciones de la Tierra- Eratstenes
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Recogi todos los conocimientos de sus predecesores y present el primerpanorama completo del progreso cartogrfico lo grado hasta su tiempo.
Public un mtodo acerca de la determinacin de coordenadas con base enmeridianos y paralelos. Con la obra de Ptolomeo se iniciaba la oportunidad
de conocer el mundo de una nueva manera: por medio de los mapas
Ptolomeo Siglo II d.C)
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Los marinos navegaban usando mapasimprovisados, hasta que el
descubrimiento de la brjula permitique elaboraran los primeros portulanos.Se llam a estos mapas cartas portulanaso portulanos
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Su atencin se centra en las rutas martimas de navegacin , en los detalles dellitoral y el relieve costero, en los cursos bajos de los ros-especialmente en sustramos navegables, en las mareas y en los vientos. Las primeras cartas portulanasaparecen en Gnova, Venecia y Palma de Mallorca, y estos continuaran siendo los
principales centros de produccin cartogrfica durante los dos siglos siguientes.
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En su origen la carta portulana tiene carcter emprico y el objetivo de ser til a lanavegacin. Es una finalidad con pocas exigencias grficas, solo requiere del estudiometiculoso de las costas y una cuidada representacin de las mareas y los vientos. Estas
exigencias se concretan en pocos elementos esenciales: la toponimia, la orientacin ytrazados de los rumbos.
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La toponimia Nombres de puertos y ciudades costeras-costa mediterrnea y en el Mar Negro.
Los nombres de los lugares -perpendicular a la lnea de la costa.
Es frecuente que los nombres de los lugares reseados procedan de distintaslenguas, aportes de navegantes.
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Los rumbos de los vientos se trazaban en atencin a los 4 puntos cardinales.Antes trazos que se imbricaban entre s dibujando una enmaraada tela de araaque los navegantes podan interpretar.
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En el siglo XX, la cartografa experiment una serie de innovaciones tcnicas ytecnolgicas. La fotografa rea se desarrollada durante la I Guerra Mundial seperfeccion y se utiliz para elaborar y actualizar cartografa durante la II Guerra
Mundial.
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En los ltimos 10 aos diversos pases y consorcios (e.g. Brazil, Estados Unidos,Alemania; DigitalGlobe, RapidEye, Infoterra, SPOT) han puesto en rbita satlites dealta resolucin que permiten crear y actualizar cartografa con gran exactitud temticay geomtrica. Histricamente, los mapas han sido el medio preferido por los
cartgrafos para plasmar y comunicar datos geoespaciales. Los objetos y atributos delmundo real pueden representarse en un mapa utilizando puntos, lneas, polgonos,colores y texto; elementos que cualquier ser humano pude distinguir e interpretar.
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Es el conjunto de todos los procesos encadenados y relacionados entre s que llevarn alcartgrafo, de acuerdo con un esquema de transmisin de informacin dado y segn
una determinada tecnologa empleada (manual-automtica y/o analgica-digital), a laobtencin de un determinado producto cartogrfico (mapa, base de datos, modelodigital, etc.).
Proyecto Cartogrfico
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Definicin de objetivos.
Definicin de los diversos objetivos perseguidos, as como el tipo de usuario y forma deexplotacin esperada.
Asimismo se tendr en cuenta el perodo de actualizacin y/o de obsolescencia de lainformacin.
Proyecto Cartogrfico
Cartografa Matemtica
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Rama de la cartografa relativa a la base matemtica dela ejecucin de un mapa (ACI, 1873).
En esta fase se estudiarn y definirn: la escala, oconcrecin de fenmenos del espacio geogrfico en elespacio y el tiempo, y la proyeccin cartogrfica, osistema de representacin de la superficie terrestre enuna superficie plana.
Cartografa Matemtica
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Este concepto ha sufrido y est sufriendo diversos cambios con el transcurso de los aos,especialmente cuando ha superado en los ltimos tiempos la fase de investigacin ydesarrollo y los centros cartogrficos proceden a la instalacin de diversos sistemas confines productivos.
Cartografa Asistida por computador (CAC)
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De forma genrica se puede definir como el sistema informtico capaz de producir de
forma digital productos cartogrficos (desde procesos hasta mapas).
Cartografa Asistida por computador
CAC)
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Hasta 1960. Inicio de la idea grfica sobre ordenador. Se desarrollaron diversosalgoritmos en universidades. Los ordenadores eran manufacturados.
En 1960-70. Aplicacin de algunos programas con un cierto rechazo por parte de losusuarios. Medios informticos ms potentes.
En 1970-80. Reduccin espectacular de los costes informticos.Gran diversificacin deproductos. Deseo de resolver conjuntamente problemas de produccin y bases de
datos. Escasa eficiencia.
Desde 1980-2000. Independencia de conceptos entre produccin automtica demapas y sistemas de informacin. Aparicin en el mercado de sistemas especializadosen ambos conceptos. Mayor eficiencia y progresiva implantacin de centrosproductivos cartogrficos.
Desde 2000 al Presente, una evolucin marcada hacia sistemas de informacingeogrfica y la geomtica.
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Instrumento de produccin e investigacin; posibilidad de aumentar y diversificar el
tipo de consultas; Nuevos tipos de uso y demanda; Facilidad de homogeneizacin y estandarizacin de la informacin; Incremento de la produccin (no en la primera fase de implantacin); Reduccin del coste unitario; ms rapidez de ejecucin (despus de la instalacin).
Ventajas CAC)
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Inversin muy elevada al principio; Reciclaje de todos los profesionales que intervienen en un proceso convencional
cartogrfico; Dificultad en la compilacin de la informacin; prdida o modificacin de datos
en la transformacin de la informacin existente a lenguaje informtico; Necesidad de crear nuevos conceptos de expresin cartogrfica (nueva
semiologa grfica); Nueva adaptacin de los usuarios a esta tecnologa.
Desventajas CAC)
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Tcnicamente, un mapa es una representacin grfica a escala reducida de unaporcin de la superficie terrestre que muestra slo algunos rasgos o atributos de la
realidad. Por esta razn el mapa debe interpretarse como una versin generalizada deuna porcin de la superficie terrestre y no como la realidad misma. El mapa fuecreado para facilitar el registro, clculo, exposicin, anlisis y, en general, lacomprensin de los hechos geogrficos y sus relaciones geoespaciales. Su funcin esrepresentar visualmente un conjunto de elementos de la realidad
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Generalizacin cartogrfica
Al observar un mapa debemos reconocer que representa la realidad, sin embargono es la realidad. La escala representa el valor por el cual reducimos el tamao de lo
que se desea mapear. Al seleccionar la escala estamos definiendo el grado degeneralizacin que aplicaremos a nuestro objeto de estudio.
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Simplificacin
El concepto de simplificacin involucra el determinar lo esencial o importante de losdatos a mapear, eliminando los detalles que no interesan y en algunos casos
exagerando las caractersticas que deseamos resaltar.
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Clasificacin
La clasificacin consiste en agrupar los datos utilizando una escala de medicin y unconjunto de criterios. Por ejemplo, podemos designar a las vas terrestres como
carreteras y a los cuerpos de agua como lagos. Los datos numricos pueden reducirseutilizando estadsticos tales como la media la desviacin estndar.
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Simbolizacin
La simbolizacin consiste en asignar diversos tipos de signos a la informacin quehemos simplificado y clasificado
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Induccin
La induccin es el proceso mediante el cual analizamos la informacin contenida enel mapa. Por ejemplo a partir de las observaciones puntuales de precipitacin esposible elaborar un mapa de isoyetas, el cual provee mayor informacin que lasobservaciones puntuales.
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Visualizar
Funciones de la Cartografa y SIG
Bsquedas
Analizar
Almacenar
Capturar
Productos
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Captura de datos
480585.5, 3769234
483194.1, 3768432
485285.8, 3768391
484327.3, 3768565
483874.7, 3769823
Coordenadas
Mapas analgicos
GNSS
SIG
Datos
Datos digitales
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Almacenar datos
Formato Vectorial
Representacin discretade la realidad
Formato Raster
Uso de celdas paramodelar la realidad
X,Y X,Y X,YX,Y
Realidad
Una carretera)
X,Y
Filas
Columnas
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Bsquedas
Identificar elementos particulares
Identificar elementos basados en condiciones
Condados de Florida con una
Poblacin superior a 300,000
Anlisis
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Anlisis
Proximidad
Sobreposicin
Redes
Cules propiedadesestn ubicadas amenos de 50m de lacarretera?
Tipo de pozo
PerforadoPropietarioSalas
Tipo sueloArenoso
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Visualizacin
Mapas
Grficos
Reportes
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Productos
SIG
Datos
Mapas impresos
WMS
Documentosmgenes
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http://geo.data.gov/viewer/webmap/viewer.html?webmap=c6316d5f39564db6b66b83eddebc949b
http://geo.data.gov/viewer/webmap/viewer.html?webmap=a3551254659f493190fe6bd6085652c5
http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/map/
Enlaces a Geoservicios
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Organizacin de datos espaciales
Un SIG utiliza capas temticas de datos espaciales
Genera respuestas comparando las diferentes capas dedatos
Representando elementos en datos
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vectoriales
Las entidades del mundo real son representadas a travs de tres
tipos de formas
Lneas/Arcos/Rutas(Calles)
reas/Polgonos/Regiones(Uso del suelo)
Puntos(Tiendas)
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Escala del mapa
La escala del mapa determina la forma y tamao de los elementos
Escala ms detalle
Escala menos detalle
ciudad
ciudad
1:500
1:2500001:24000
1:24000
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Componentes de los datos geogrficos
Datos geogrficos poseen tres componentes generales
Atributos Geometra
Calles
Comportamiento
Reglas
Calles y
carreteras nopuedencruzarse
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Relaciones espaciales
La posicin relativa de los elementos determina la relacin espacial
1-66
I-80 conecta San Franciscocon New York
San Francisco estcontenida en California
I-80 poseelong i tud ydireccin
New York esadyacentealOcano Atlntico
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Modelos de datos espaciales
DOS ENFOQUES FUNDAMENTALES:
MODELO VECTORIAL
Modelo Espagueti Modelo Topolgico
MODELO RASTER
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Modelo vectorial
En un SIG basado en vectores, los datos sonmanejados como: Puntos X,Y pares de coordenadas + etiquetas
Lneas Series de puntos
reas Lnea(s) formando sus bordes(series of polgonos)
Caracterstica lineal
Caracterstica areal
Caracterstica puntual
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Modelo vectorial
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Modelo Spaghetti
UNA COLECCION DE HILERAS DE COORDENADAS SINESTRUCTURA INHERENTE
70
60 L1
50 A
40
30 B
20 P1 C
10
0
0 10 20 30 40 50 60 70
X - AXIS
Y
-AXIS
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Modelo topolgico
LAS RELACIONES ESPACIALES ENTRE ENTIDADES SEALMACENAN EXPLICITAMENTE
70 E
a3 N1 a1
60 L1
a4
50 A N2
a4
40
a5 E
30 a7 B
N3 N6
20 P1 a7 C a7 a2
a2
10
0
0 10 20 30 40 50 60 70
X - AXIS
Y
-AXIS
Estructura de datos topolgicos
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Estructura de datos topolgicos
Los elementos principales de la topologa son:La conectividad
Las relaciones entre nodos, lneas y polgonos
D
B
c
A
F
G
ETopolgicasA dentro de B
D conectado aB
C desunido deB
G sobrepone aE
ProximidadC cerca de
BD lejos de EDireccionalidadG al este de C
C al norte de D
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Modelo Rster vs. Vector
Modelo Raster Modelo Vectorial
Estructura de datos simple
Sobreposicin fcil y eficiente
Compatible con imgenes de Sensores Remotos
La alta variabilidad espacial es eficientemente
representada Simple para programacin por el usuario
Igual definicin de celdas en la cuadrcula para variosatributos
Ineficiente uso de almacenamiento de computadora
Errores en permetro y forma
Difcil ejecutar anlisis de redes
Ineficientes transformaciones de projeccin
Se pierde informacin cuando se usan grendestamaos de pixeles
Menos precisin y menos apariencia de las salidas delos mapas
Compleja estructura de datos
Difcil ejecutar sobreposiciones
No compatible con imgenes deSensores Remotos
Ineficiente representacin de la alta
variabilidad espacial
Estructura de datos compacta
Eficiente codificacin de la topologa
Anlisis de redes fcil de realizar
Mapas de salida altamente precisos
Bibliografa
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g
Burgos, A. Notas de clase, curso Cartografa, Geodesia y SIG. UNA-UCR, Heredia, 2008.
2006. 1 congreso de usuarios de Teledeteccin y Sistemas de informacin geogrfica.
CENAT. San Jos, Costa Rica.
Lizano, M. 2010. Notas de Clase de curso Sistemas de Informacin Geogrfica. Maestrade Diseo Urbano. Escuela Arquitectura, Universidad de Costa Rica. San Pedro, Costa Rica.
ESRI. EEUU, 2012.
Nota aclaratoria. Las imgenes de ESRI, Digital Globle, GeoEYE, RapidEYE, Pleiades, Mapinfo,Surfer, ERDAS, ENVI u otro sitio que aparecen en esta presentacin, son marcas registradas yestn sujetas a los derechos de autor. Las que se utilizaron para efectuar dicha presentacin sonpara fines educativos y no comerciales.