cap2

SISTEMAS INTEGRADOS DE INFORMACIN GEOGRFICA

CONCEPTOS BSICOS DE CARTOGRAFA

Jorge FallasLaboratorio de Teledeteccin y Sistemas de Informacin Geogrfica

Programa Regional en Manejo de Vida Silvestre y Escuela de Ciencias Ambientales.Universidad Nacional. Heredia. Costa Rica.Email: jfallas@racsa.co.cr WWW.una.ac.cr/ambi/telesig/index.htm

2003

Conceptos bsicos de Cartografa

CONCEPTOS BSICOS DE CARTOGRAFA

Sistemas Integrados de Informacin GeogrficaConceptos bsicos de Cartografa i

INDICE

INTRODUCCIN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

LOS MAPAS Y SUS PROPIEDADES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1Concepto de escala: mostrando el mundo en una hoja cartogrfica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3Calculando la escala de un mapa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

GENERALIZACIN: EFECTO DE LA ESCALA EN LA REALIDAD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

LOS MAPAS Y SU CLASIFICACIN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15Mapas generales, base o topogrficos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15Mapas cuantitativos de superficie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

VARIABLES GEOESPACIALES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

DISTRIBUCIN ESPACIAL DE VARIABLES GEOESPACIALES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

UTILIZANDO MAPAS EN ANLISIS CUANTITATIVO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

MAPEO ASISTIDO POR COMPUTADORAS Y ANLISIS GEOESPACIAL . . . . . . . . . . . . . 23

BIBLIOGRAFA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

INTRODUCCINLos mapas son posiblemente una de las bases de datos ms utilizadas en nuestros das. El turista que recorre un nuevo pas o localidad, el edaflogo que realiza un estudio de suelos, el poltico que desea conocer la distribucin de la poblacin mayor a 18 aos; todos requieren de mapas en diferentes escalas y grados de complejidad. En un mapa es posible asociar una localidad con mltiples fenmenos naturales y humanos. EL mapear el objeto de estudio (Ej. distribucin de tipos de vegetacin o suelos, isoyetas, etc) es esencial para entender tanto su distribucin espacial como las interrelaciones entre dicha variable y su ambiente. Es difcil imaginar a un especialista en recursos naturales del siglo XXI sin un conocimiento apropiado de la cartografa digital y sus reas de aplicacin.Aun cuando los mapas son esenciales para representar la realidad y sus relaciones espacio- temporales, no debemos olvidar que son solamente una aproximacin de la realidad y como tales no estn exentos de distorsiones o errores geomtricos (Aranoff, 1989; Burrough,1986). La palabra error se utiliza en el contexto estadstico y por lo tanto un mapa exacto es aquel que representa fielmente la realidad. La distorsin geomtrica en los mapas es el resultado de representar una superficie curvilnea como la Tierra en una lmina de papel plana.Los cartografa general y temtica es una de las fuentes ms importantes de datos para los Sistemas de Informacin Geogrfica; por esta razn dedicamos el presente fascculo a explorar algunos conceptos bsicos de cartografa.

2Conceptos bsicos de Cartografa

LOS MAPAS Y SUS PROPIEDADESLa cartografa ha desempeado un papel fundamental a lo largo de la historia de la Humanidad. En el Siglo XX los mapas aunados a la tecnologa de los sistemas de informacin geogrfica son excelentes herramientas que nos permiten comparar, escoger y tomar decisiones basados en informacin actualizada e integral. En

Tolomeo es considerado el padre de la cartografa y de la geografa. En el siglo II perfeccion los mtodos para la medicin de ngulos y distancias y adopt un sistema de localizacin basado en una cuadrcula de coordenadas ortogonales.

los fascculos tres y cuatro estudiaremos cmo integrar la informacin utilizando un SIG; sin embargo por el momento veamos cmo se origin el arte-ciencia de elaborar mapas.La palabra cartografa tiene su origen en los vocablos charta del Latn que significa papel que sirve para comunicarse o carta y grapho del griego que significa descripcin, estudio o tratado. La cartografa es la rama del grafismo que se ocupa de los mtodos e instrumentos utilizados para exponer y expresar ideas, formas y relaciones en un espacio bi o tridimensional. La cartografa parte del principio de que los seres vivos, los fenmenos fsicos y sus interrelaciones ocurren en un contexto temporal y espacial y que por lo tanto es posible mapearlos.Un mapa es la representacin grfica a una escala reducida de una porcin de la superficie terrestre que muestra slo algunos rasgos o atributos de la realidad. En este sentido el mapa es un sustituto de la porcin de la superficie terrestre que deseamos estudiar. El mapa tambin puede definirse como un instrumento analgico diseado para el registro, clculo, exposicin, anlisis y, en general, la comprensin de los hechos geogrficos y de sus relaciones espaciales. Su funcin es representar visualmente una imagen. Tres de las caractersticas ms importantes de los mapas son su control geodsico y su precisin horizontal y vertical, los cuales responden a los estndares utilizados en cada pas.Desde un punto de vista geomtrico los mapas pueden concebirse como una representacin bidimensional de la superficie terrestre que nos muestra atributos tales como distancias, direcciones,

tamaos y formas. Los mapas son elaborados normalmente para mostrar la distribucin espacial de uno o ms fenmenos geogrficos. Por ejemplo, un mapa puede mostrarnos la distribucin de calles y avenidas en un rea urbana, el nmero de lapas rojas (Ara macao) por hectrea en el Pacfico Central o la densidad de poblacin por distrito de la provincia de Heredia.En el mapa hacemos uso de signos convencionales para representar detalles de la superficie terrestre que dada la escala del mapa no es posible dibujar utilizando sus formas y proporciones reales (Ej. tamao y forma de escuelas y puentes en un mapa 1:50.000). Los mapas son elaborados en muy diferentes estilos y escalas y cada uno de ellos cumple una funcin especfica. Sin embargo para facilitar su uso todos deben poseer ciertos elementos comunes (cuadro 1). La omisin de cualquiera de estos elementos reduce su utilidad.

Titulo:

Cuadro 1: Elementos esenciales en un mapa

El ttulo expresa la esencia del mapa o sea su tema principal. Debe incluir el rea o zona geogrfica que representa y el objeto de estudio. Por ejemplo, Vas de comunicacin de Costa Rica Distribucin de avistamientos de lapa roja (Ara Macao) en el Pacfico Central de Costa Rica.

Fecha de los datos:Los mapas son representaciones estticas de un fenmeno temporal y por lo tanto debe indicarse claramente la fecha en que fueron recolectados los datos.

Fecha de publicacin del mapa: Da, mes y ao en que se publica el mapa.

Leyenda:En los mapas se utilizan smbolos, tramados, colores o tonos de gris para expresar cantidades, gradientes o proporciones (Ej. nmero de escuelas por distrito, precipitacin media anual, etc). An cuando algunos smbolos se explican por s mismos es necesario incluir una leyenda explicativa en una esquina del mapa.

Proyeccin y datum:La proyeccin y el datum son dos atributos del mapa que definen sus caractersticas y propiedades geomtricas. Esta informacin es esencial para referenciar y posteriormente manipular un mapa utilizando un sistema de informacin geogrfica.

Escala:Indique la escala grfica y/o numrica de su mapa.

Autor(a)/Fuente:Indique si usted es el autor o si la informacin utilizada para elaborar el mapa proviene de otra fuente. Recuerde que usted debe dar crdito al autor(es) de la informacin original.

Algunas otras formas de representar la realidad para usos especficos son:

Plano: Los planos representan a gran escala, una porcin reducida de la superficie terrestre y son elaborados por topgrafos. A diferencia de los mapas, los planos, no requieren de la utilizacin de smbolos; ya que los objetos o rasgos del terreno son expresados utilizando sus formas y dimensiones reales. Otra diferencia con los mapas es que no requieren de un control geodsico.

Carta: La carta es una representacin del espacio martimo o areo y es utilizada con fines de navegacin (Ej. cartas nuticas y aeronuticas). El diseo de las cartas tiene como fin facilitar su lectura por parte del navegante y por esta razn no todas tienen la misma escala. Dependiendo de su uso resaltarn estructuras tales como aeropuertos (areos y nuticos), ciudades, carreteras, lneas frreas, encalladeros, topografa, etc.

Concepto de escala: mostrando el mundo en una hoja cartogrficaYa hemos mencionado que el mapa es una representacin a escala del mundo real. Por esta razn es esencial dominar el concepto de escala paraentender y utilizar correctamente las relaciones

espaciales (Ej. distancia y tamao) que nos muestran los mapas.El conocer la escala de un mapa nos permite medirdistancias,determinarreasyrealizar

La escala expresa la razn de ampliacino reduccin entre una distancia en el mapa y una distancia equivalente en el terreno.

comparaciones entre diferentes objetos. Dada la naturaleza esfrica de la Tierra, la escala no puede representarse sin errores o sea la escala no es constante a lo largo y ancho del mapa. Sin embargo cuando el rea representada es pequea las distorsiones son lo suficientemente pequeas como para que el mapa sea aceptado como libre de errores. En algunos sistemas de referencia como el UTM y otros basados en la proyeccin Transversal de Mercator se requiere de un factor de escala. Este factor refleja el hecho de que no es posible transformar una superficie esfrica en una plana sin encoger o alargar los elementos que se encuentran sobre ella. El factor de escala es igual a:

FE: escala verdadera / escala principal o nominal

Para mapas de gran escala basados en la proyeccin Transversal de Mercator el valor de FE para una zona de 6o puede variar entre 0.99960 y 1.00158.

La escala puede expresarse de la siguiente manera (Robinson, Sale and Morrison, 1978):

Escala numrica: Es una fraccin o razn como se muestra a continuacin en donde el numerador se denomina modulo y el denominador fraccin representativa:

1:10 0001/10 000

En ambos casos la escala se lee uno en diez mil y su interpretacin es la siguiente:

una unidad de distancia en el mapa (Ej. 1 mm 1 cm) equivale a 10 000 unidades en el terreno (Ej.10000 mm 10 000 cm).

Escala grfica lineal: Este tipo de escala se expresa como una lnea o una barra que se ubica en la cartula explicativa del mapa. La lnea se subdivide en segmentos de igual longitud para indicar la distancia en el mapa. El error mximo permisible al elaborar la escala grfica es de 0,127 mm. La escala grfica es til cuando se desea reducir o ampliar un mapa ya que la relacin de escala se mantiene.

En el cuadro 2 y la figura 1 se muestra la relacin entre escala del mapa, la distancia en metros y el rea en metros cuadrados representada por un centmetro en el mapa.Los elementos de la realidad se representan en los mapas mediante lneas, puntos, polgonos, colores, y tramados. Los tamaos relativos con que se representan los objetos en el mapa definen si la escala es pequea o grande. Por ejemplo, si dibujamos Centroamrica en una hoja tamao carta, la escala del mapa es pequea; ya que representamos una gran superficie en una pequea rea. Por otra parte, si representamos los lmites de una parcela de una hectrea en la misma hoja, entonces la escala ser grande.En los mapas de pequea escala la realidad se representa de una forma muy simplificada o generalizada. La escala debe seleccionarse considerando los elementos de la realidad (puntos, lneas y polgonos) que se desean representar en el mapa. Por otro lado los mapas de gran escala, aunque tambin representan la informacin en forma selectiva, permiten mostrar la realidad en una forma ms detallada. En general, no existe un lmite entre los trminos grande, mediano y pequeo cuando se aplica a la escala de un mapa. Sin embargo en aplicaciones cartogrficas se considera que un mapa a una escala de 1:50 000 o menor (Ej. 1:25 000) es de gran escala y que por encima de dicho valor (Ej.1:100 000) es de pequea escala.

Cuadro 2 : Relacin entre escala del mapa, distancia y rea representada por un centmetro en el mapa.

EscalaDist. representada por 1cmArea representada por 1 cm2mm2 Hs.

1:1 000101000,011:2 000204000,041: 10 00010010 0001,001: 20 00020040 0004,001: 25 00025062 5006,251: 50 000500250 00025,001: 100 0001 0001 000 000100,001: 200 0002 0004 000 000400,001: 500 0005 00025 000 0002500,001:1 000 00010 000100 000 00010 000,00

Fig. 1: rea equivalente requerida para representar 1 Km2 a diferentes escalas.

Calculando la escala de un mapaPara determinar la escala de un mapa o plano con escala desconocida debe procederse de la siguiente manera :

1. Seleccione dos puntos prominentes en el mapa (Ej. cruce de carreteras, unin de dos ros, etc.) y mida la distancia entre dichos puntos utilizando una regla o un escalmetro.

2. Determine la distancia en metros o kilmetros entre los puntos seleccionados en el paso anterior. Esta informacin puede obtenerse de otro mapa de escala conocida o directamente del terreno.

3. Calcule la escala del mapa utilizando la siguiente relacin: ESCALA=distancia en el terreno (m) entre distancia en el mapa (mm)Por ejemplo si la distancia entre los dos puntos en el mapa es 10 mm y la distancia en el terreno es de 1.000 metros; la escala es:

ESCALA = 10mm / 1.000.000mmESCALA = 1 / 100.000 y por lo tanto la escala del mapa es 1:100 000.

La escala tambin permite determinar reas, permetros, longitudes y otras variables derivadas a partir de dichas observaciones como se observa en el cuadro 2 y las figuras 2 a 5.

Cuadro 2 : La escala y sus usos en el anlisis de cartogrfico.

ESCALA Y SUS USOS Distancia en el mapa: Dist. en el terreno/Fraccin representativa Distancia en el terreno: Dist. en el mapa* Fraccin representativa

Clculo de reasEl rea de un polgono puede determinarse utilizando una redde puntos con un espaciamiento de X mm y la siguiente ecuacin:

A= E2 * 0,0000(X*X)* N

en donde: E es la fraccin representativa del mapa (Ej. 10.000, 50.000), N el nmero de puntos dentro del rea de inters y A el rea en m2. Aquellos puntos que toquen el lmitedel rea de estudio se contarn como 0,5 unidades. Si desea expresa el rea en hectreas divida el resultado entre 10.0000 (1 ha=10.000 m)

Figura 2: Malla de puntos

Figura 3: Malla de puntos con un espaciamiento de 200 m. El cuadrado del centro tiene un rea de 100 has (1km*1km). Si usted desea conocer el rea de dicho cuadrado solo tiene que contar el nmero de puntos contenido en el mismo. En este caso 25; cada punto representa 4has y por tanto el rea es 100 hectreas. Qu pasara si se desea estimar el rea de la salina? (indicada por la flecha).

Figura4: Malla de puntos con un espaciamiento de 100 y 75 metros, respectivamente. El cuadrado del centro tiene un rea de 100 has (1km*1km). Cuente el nmero de puntos para cada imagen y determine el rea. Qu pasara si se desea estimar el rea de la salina? (indicada por la flecha). Nota: el rea estimada con ArcView es de 2.98 has.

Figura 5: Malla de puntos con un espaciamiento de 50 metros. El cuadrado del centro tiene un rea de100 has (1km*1km). Cuente el nmero de puntos para cada imagen y determine el rea. Qu pasara si se desea estimar el rea de la salina? (indicada por la flecha). Nota: el rea estimada con ArcView es de 2.98 has.

GENERALIZACIN: EFECTO DE LA ESCALA EN LA REALIDADAl observar un mapa debemos reconocer que representa la realidad, sin embargo no 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 de generalizacin que aplicaremos a nuestro objeto de estudio. La generalizacin cartogrfica est en funcin de cuatro elementos (Muehrcke and Muehrcke, 1992; Robinson, Sale and Morrison, 1978):

1. SimplificacinEl concepto de simplificacin involucra el determinar lo esencial o importante de los datos a cartografiar, eliminando los detalles que no interesan y en algunos casos exagerando las caractersticas que deseamos resaltar. Por ejemplo, una carretera de 20 metros de ancho estar representada por una lnea de 0,6mm de ancho en un mapa a escala 1:25.000; por 0,2mm en un mapa a escala 1:100.000 y por una lnea prcticamente invisible a una escala 1:500.000.Un objetivo de la simplificacin cartogrfica es adaptar los rasgos y caractersticas del mundo real a la escala elegida del mapa, manteniendo cuanto sea posible los fenmeno representados en el mapa. Por esta razn los datos a representar en el mapa deben seleccionarse cuidadosamente. Recordemos que el rea disponible para representar la realidad en un mapa es funcin de la escala y que la diferencia en reas entre dos escalas es una funcin del cuadrado de la diferencia en escalas. Por ejemplo, la diferencia lineal entre un mapa a escala 1:50.000 y otro a escala 1:200.000 es 4, sin embargo la diferencia en trminos de rea es de 16 veces. Las figuras 6 y 7 muestran la silueta de la isla chira a escalas 1:50.000

y 1:1.000.000. Otro efecto de la generalizacin es que los lmites o bordes de los elementos en los mapas no coinciden a diferentes escalas. La figura 8 muestra un segmento del mapa de Costa Rica a escalas 1:1.000.000 y 1.3.000.000. La discrepancia entre los elementos es de aproximadamente 1.2Km.

N

2024 Kilometers

Fig. 6: Efecto de la generalizacin. Silueta de la isla Chira a escala 1:1.000.000. Fuente: Digital Chart of The World. ESRI, 1993.

N

11/2

SC A LE 1:50 ,00001234 MI LES

3 0 00030 0060 0090 001 20 001 50 0018 00 021 00 0 F EET

11/2

012345 K ILO MET ER S

1 in c h eq u a ls a pp rox ima te ly 0. 8 mileFig.7: Silueta de la isla Chira. Escala 1:50.000. Fuente: HojaBerrugate, Instituto Geogrfico Nacional. 1989.

Figura 8: Efecto de la escala en el contorno de Costa Rica. Fuente: ESRI, Digital Chart of the Wold.

2. ClasificacinLa clasificacin consiste en agrupar los datos utilizando una escala de medicin y un conjunto de criterios. Por ejemplo, podemos designar a las vas terrestres como carreteras y a los cuerpos de agua como lagos. Los datos numricos pueden reducirse utilizando estadsticos tales como el promedio o la desviacin estndar. Un mtodo comn de clasificar variables cualitativas consiste en agrupar los datos en categoras. Por ejemplo los usos del suelo pueden clasificarse como tierras agrcolas, bosques y reas urbanas (Fig.9).

3. SimbolizacinLa simbolizacin consiste en asignar diversos tipos de signos a la informacin que hemos simplificado y clasificado (Fig. 10). Por ejemplo, se puede utilizar un punto para representar una ciudad o a un pueblo y una pala y un pico para representar un rea minera. El objeto de la simbolizacin es comunicar al lector la informacin contenida en el mapa.

Figura 9 : Clasificacin del uso-cobertura de la isla Chira. Fuente: Basado en cartografa del IGN; hojaBerrugate, escala 1: 50.000 de 1989.

Figura 10: Librera desmbolos tpica de un software de SIG.

4. InduccinLa induccin es el proceso mediante el cual analizamos la informacin contenida en el mapa. Por ejemplo a partir de las observaciones puntuales de precipitacin es posible elaborar un mapa de isoyetas, el cual provee mayor informacin que las observaciones puntuales.

El mapa final es una mezcla de los factores anteriores y depende de los siguientes aspectos:

Objetivo del mapa: EL objetivo del mapa expresa la razn o finalidad por la cual se elabor. Por ejemplo est el mapa dirigido a nios, adultos, cartgrafos? En qu ambiente se utilizar el mapa? Por ejemplo es un mapa de referencia para estudios detallados se utilizar por unos cuantos segundos en una conferencia para ilustrar un aspecto especfico de la presentacin.

Escala: La escala es la relacin entre el mundo real y su representacin en el mapa. Cuanto menor sea la escala del mapa mayor ser el grado de generalizacin necesario para representar el mundo real y por lo tanto menor ser su contenido de informacin.

Limitaciones grficas: Para lograr el objetivo de comunicar de manera eficiente la informacin contenida en el mapa el cartgrafo utiliza uno o ms de los siguientes elementos grficos bsicos:

color, tono, tamao, forma, espaciado, orientacin y localizacin de los elementos grficos.

Por ejemplo una lnea que sea el doble de otra ser percibida como tal por el lector, sin embargo un crculo cuya rea sea el doble de otro ser percibido como ms pequeo de lo que es en realidad.

El detalle con que se presentan los datos en el mapa es una funcin de la calidad de la informacin utilizada para elaboralo y debe reflejarse en el grado de generalizacin utilizado. El ofrecer mayor detalle que el permitido por la informacin original transmite al lector una idea de exactitud y confianza ms alla de la que los datos originales permiten. Al elaborar nuevos mapas a partir de cartografa ya existente debemos recordar quepara mantener la calidad y la exactitud del material original siempre debe compilarse de mapas de gran escala (ej.1:25.000) a mapas de pequea escala (ej. 1:50.000).

El efecto de la generalizacin cartogrfica es la prdida de detalle en la forma y el tamao propios de las lneas o polgonos a mapear. Cuanto mayor sea la escala mayor ser el grado de detalles que mostrar el mapa y por lo tanto mayor ser su exactitud geomtrica. Para clarificar el concepto de generalizacin cartogrfica utilizaremos como ejemplo a la ciudad de Heredia expresada en tres diferentes escalas: 1:10.000, 1:50.000 y 1:200.00 (Fig. 11).

Fig. 11: Efecto de la generalizacin en el grado de detalle que muestra el mapa. Fuente: Instituto Geogrfico Nacional.

En el primer caso (1:10.000) es posible observar con claridad las calles y avenidas de la ciudad; en el segundo caso (1:50.000) las carreteras y ros son representados como lneas sobredimensionadas; a escala 1:200.000 se observan los rasgos generalizados del embalse arenal y finalmente a escala 1.5 millones se observa la laguna arenal como un polgono sin ningn grado de detalle. Una consecuencia de la generalizacin es que al ampliar un mapa no es posible obtener ms detalle del presente en el mapa

original. En otras palabras dado el mapa de Heredia a escala 1:50 000 no es posible lograr el detalle del rea urbana cuando se amplie a escala 1:10.000.

LOS MAPAS Y SU CLASIFICACINLa informacin contenida en los mapas es muy diversa, sin embargo puede clasificarse de la siguiente manera (Robinson, Sale and Morrison, 1978):

Mapas generales, base o topogrficosLos mapas generales muestran diversos atributos de un rea geogrfica y su funcin es ubicar al lector en su rea de trabajo (Fig. 12). Los mapas topogrficos son un ejemplo de mapas de uso general ya que muestran tanto detalles planimtricos como altimtricos de una determina zona. Elementos tpicos de estos mapas son: carreteras, elevaciones, ros, lagos y asentamientos humanos. Su elaboracin es mediante mtodos y tcnicas fotogramtricas de alta precisin. En Costa Rica, los mapas topogrficos de uso ms frecuentes son 1:10.000, 1:25.000, 1:50.000 y 1:200.000.

Figura 12: Segmentos de la hoja Berrugate del IGN-CR. Isla, Chira. Golfo de Nicoya. Este mapa permite ubicar tanto elementos naturales tales como ros, bosques, manglares como elementos culturales (Ej. plaza, poblados, templo catlico. Tambin pueden observarse las curvas de nivel.

Mapas cualitativosEstos mapas expresan variables de carcter nominal u ordinal y normalmente se utilizan para representar caractersticas del paisaje tales como uso-cobertura del suelo, geologa, geomorfologa o suelos.(Fig.13).

Fig. 13: Cobertura boscosa de Costa Rica para 1996/97. Las lneas rojas indican el lmite de las principales cuencas de Costa Rica.

Mapas cuantitativos de superficieLos mapas cuantitativos de superficie proporcionan tanto informacin cuantitativa del fenmeno es estudio, como sobre su distribucin espacial. La informacin puede mapearse utilizando lneas de igual valor denominadas isopletas, isoaritmas o isolneas valores medios por unidad de rea (coropletas).

Los mapas coroplticos muestran valores por unidad de rea y se utilizan frecuentemente con unidades administrativas tales como fincas, distritos, cantones, provincias o pases (unidades estadsticas). Los mapas coroplticos exhiben las caractersticas del rea en forma simple y concisa y tienen como objetivo transmitir una impresin concreta de la realidad a partir del mapa (Fig. 14).

Fig. 14: Tasa de deforestacin anual (%) para el periodo 1981-1985 en Centroamrica. Fuente: Elaborado a partir de datos de ESRI, 1992.

Los mapas isoplticos se elaboran a partir de puntos o centros de observacin y muestran lneas con un valor constante. El valor de cada lnea es estimado utilizando tcnicas estadsticas tales como la interpolacin lineal, el inverso cuadrtico de la distancia Kriging y su trazado puede hacerse manualmente o asistido por programas de computacin (Ej. Surfer, 1994) o mdulos especficos en los sistemas de informacin geogrfica (Ej. Interpol e Intercon en IDRISI). (Fig. 15). Cuando se elaboren mapas que muestren densidades por unidad de superficie o relaciones entre atributos (Ej. porcentaje de bosque por distrito) debe ponerse especial cuidado en la distribucin espacial de la variable a mapear. El investigador debe asegurarse mediante un sistema de muestreo apropiado que los valores puntalesa partir de los cuales se realiza la interpolacin representan a cabalidad la realidad.

Fig. 15: Visualizacin en perspectiva de la topografa de una porcin de la isla chira, Golfo de Nicoya, Costa Rica.

En resumen, los mapas generales o temticos deben utilizarse en forma conjunta y seleccionarse en funcin de su uso; ya que es prcticamente imposible lograr una comunicacin eficiente utilizando en forma aislada los elementos de cada uno de ellos. Los mapas son considerados por especialistas de diversas reas del saber como un excelente medio para organizar, analizar y expresar datos y conceptos.

VARIABLES GEOESPACIALESCualquier fenmeno terrestre, ya sea material (Ej. una carretera) o no material (Ej. una tradicin religiosa o cultural) ocurre en el tiempo y en el espacio y por lo tanto puede cartografiarse. Los fenmenos geogrficos pueden clasificarse en cuatro categoras: puntuales, lineales, de rea y de volumen (Muehrcke and Muehrcke,1992 ; Robinson, Sale and Morrison, 1978).

? datos puntualesEl dato puntual es aquel cuya existencia est estrechamente relacionada con una localidad o puntoindividual. Por ejemplo, un pozo de agua, una torre y una interseccin entre dos carreteras son ejemplos naturales de datos puntuales. A un nivel de abstraccin superior tambin pueden considerarse como datos puntuales a una ciudad o la densidad de poblacin de una zona. Aunque en ambos casos las variables ocupan una superficie prevalece el concepto de representacin puntual. Los datos puntuales son adimensionales.

? datos linealesLa caracterstica bsica de los datos lineales es su unidimensionalidad. La direccin y longitud sonlos atributos que nos permiten determinar las funciones lineales. Una lnea telefnica, una tubera de agua potable, o la lnea costera son ejemplos de datos lineales.

? datos arealesLasreas o superficies son de naturaleza bidimensional y pueden representar tanto variablestangibles como abstractas. La religin de un pas o de una regin; el tipo de clima y el tipo de vegeta- cin son ejemplos de datos areales.

Fig.16:Uso-cobertura (rea) y elementos lineales (vas) percibidos a travs de una foto area.

? datos volumtricosLos datos volumtricos son tridimensionales y expresan una cantidad que se extiende por encima opor debajo de una superficie de referencia o nivel base (Ej. volumen de agua en un lago). Algunas variables volumtricas pueden ser abstractas como por ejemplo la densidad de poblacin de una ciudad o de un pas.

La clasificacin final de una variable geogrfica depender del aspecto o atributo que se quiera resaltar. Por ejemplo, la ciudad de Heredia puede clasificarse como un fenmeno puntual, si deseamos enfatizar su ubicacin con respecto a San Jos. Tambin podemos clasificarla como una superficie si nos referimos a aspectos administrativos o limtrofes o como un volumen si deseamos referirnos a su precipitacin anual en metros cbicos.

DISTRIBUCIN ESPACIAL DE VARIABLES GEOESPACIALESLa distribucin espacial de una variable se evala desde la perspectiva de su continuidad en una determinada superficie. As por ejemplo, un edificio, una ciudad y un volcn estn definidos por ciertos atributos y por su localizacin o posicin geogrfica. Las reas adyacentes carecen de dicho fenmeno geogrfico. En este caso se dice que la variable o fenmeno es discreto o discontinu. Por otra parte, variables tales como temperatura y elevacin son continuas; ya que cualquier punto en el rea de estudio posee un valor para dichos atributos (no existen reas vacas o sin la presencia de la variable).Otra caracterstica de las distribuciones espaciales es su tendencia o patrn en el espacio; el cual se clasifica como uniforme y no uniforme. Por ejemplo, la temperatura del aire vara entre San Jos y Cartago, y es una variable uniforme porque los cambios no son bruscos, sino ms bien graduales. Por otra parte, fenmenos tales como la distribucin del uso de la tierra (Figs. 17 y 18) y las estadsticas socioeconmicas cambian bruscamente de una clase a la otra y por lo tanto se dice que son no uniformes. Al igual que para las variables geogrficas, la tendencia espacial puede clasificarse en forma uniforme no uniforme dependiendo del aspecto que se quiera resaltar. Por ejemplo, la densidad de una especie por Km2 (dato volumtrico) puede clasificarse como una distribucin de tipo continua e irregular como una distribucin uniforme, dependiendo del aspecto que se desee enfatizar.

Fig.17 : Patrones espaciales. A. Planicie de inundacin de un ro. B. Arboles aislados. C. Pastos.

Fig. 18: Patrn del paisaje visualizado a travs de una composicin en falso color delMapeador Temtico de Landsat. Bajo tempisque y golfo de Nicoya. poca seca (marzo).

UTILIZANDO MAPAS EN ANLISIS CUANTITATIVOLa segunda mitad del siglo XX se ha caracterizado por una abundante produccin de informacin cartogrfica. Esta bonanza de informacin favoreci el estudio de la distribucin espacial de muy diversos elementos y caractersticas del paisaje natural y antrpico. El proceso se inici con el inventario de los recursos existentes en diferentes partes del mundo: observar, clasificar y registrar las caractersticas del paisaje en estudio; actividad que todava persiste en nuestros das.A pesar de la disponibilidad de informacin el estudio cuantitativo a nivel cartogrfico no fue posible por las siguientes razones:

?Alto volumen de datos a analizar

?Ausencia de observaciones cuantitativas

?Ausencia de procedimientos matemticos para describir la variabilidad espacial en forma cuantitativa

?En las dcadas de los aos 30 y 40 se dan los primeros pasos para desarrollar estadsticos apropiados para resolver problemas espaciales

?La ausencia de computadoras impidi el desarrollo de aplicaciones prcticas

A partir de los aos 60?s, con la disponibilidad de computadoras digitales se inici el desarrollo de aplicaciones en el rea de anlisis espacial y mapeo temtico cuantitativo. La informacin espacial y su anlisis numrico es necesario en diversas reas y disciplinas de las ciencias naturales y sociales; veamos algunos ejemplos:

# Ciencias de la tierra: manejo de recursos naturales renovables y no renovables.

# Planificacin urbana y regional: estudios de ocupacin del suelo y ordenamiento territorial;optimizacin de redes de distribucin de agua, electricidad, telfono.

# Ingeniera civil: planificar rutas, canales y estudio de costos.

# Salud pblica: diseo de sistemas de asistencia social y distribucin espacial de enfermedades.

# Educacin: ubicacin ptima de centros de educacin.

# Defensa civil: diseo de planes de emergencia y evacuacin.

# Mercadeo: distribucin de poblacin y relacin con mercados potenciales.

# Polica: distribucin espacial de diferentes tipos de delitos.

Las primeras bases de datos cartogrficos (mapas y en algunos casos la memoria o descripcin que le acompaaba) se expresaban en forma analgica; o sea utilizando papel o algn otro medio como pelculas (polmeros) y la informacin era comunicada mediante tramados y colores.

Las bases de datos analgicas (mapas) tienes las siguientes caractersticas:

# Volumen de informacin tiene que reducirse o clasificarse; el efecto es una prdida de detalle.

# El mapa debe dibujarse con gran precisin y su presentacin (diagramado) debe ser muy claro y altamente comunicativo.

# La informacin de reas extensas se representa utilizando un mosaico. Usualmente el rea de inters puede estar contenida en tres o ms mapas.

# Una vez creado el mapa es difcil y costosa su actualizacin y/o modificacin.

# El mapa impreso es un documento esttico.

# Es difcil realizar un anlisis cuantitativo con la informacin representada en un mapa.

# Es difcil extraer informacin especfica o parcial de un mapa general. Ej. caminos o curvas de nivel de un mapa topogrfico.

# La informacin expresada en el mapa se desactualiza en poco tiempo.

En resumen, podemos decir que el mapa es una percepcin instantnea de una persona de una disciplina especfica ( Ej. Mapa de distribucin de inundaciones en 1984). La necesidad de complementar la informacin obtenida por sensores remotos, trabajo de campo y cartografa existente dio origen a los sistemas de informacin geogrfica.

MAPEO ASISTIDO POR COMPUTADORAS Y ANLISIS GEOESPACIALEn los aos 60?s y 70?s como respuesta a la disponibilidad de informacin cartogrfica nacen dos formas de utilizar dicha informacin: la evaluacin y planificacin de recursos naturales y la evaluacin del uso de la tierra. Esta aproximacin metodolgica puso de manifiesto la necesidad de realizar una evaluacin integral y desde una perspectiva multi disciplinaria. Los enfoques utilizados fueron:

1. Mtodo" Gestalte"El objetivo de este mtodo es encontrar unidades naturales en el ambiente que puedan ser reconocidas, descritas y mapeadas a partir de la interaccin de la totalidad de las variables en estudio.

2. Inventario integrado de recursosEn este caso existen varias escuelas de pensamiento como las representadas por el ITC de Holanda, la Divisin de Recursos Terrestres del Reino Unido, y el Sistema de Inventario de Tierras de Australia.Aun cuando la aproximacin metodolgica era vlida, los resultados generados con dichos estudios tenan las siguientes limitantes :

# Los resultados son muy generales para algunas aplicaciones especficas. Al abarcar todos los elementos del paisaje no se realizaban estudios de aspectos especficos. Por ejemplo, no se haca un estudio detallado de suelos o de asociaciones vegetales.

# Una vez completados los mapas era difcil extraer informacin para un atributo especfico del paisaje(Ej. suelo de origen sedimentario).

# En la prctica el enfoque terico deriv en la produccin de mapas mono temticos pero sin la integracin deseada. Por ejemplo se elaboraron mapas de uso del suelo, edafologa, geologa, geomorfologa, etc.

Los usuarios en el campo de los recursos naturales reconocieron la necesidad de integrar la informacin segregada y dispersa en un slo mapa para obtener una visin global del rea en estudio.

McHarg (1969), arquitecto paisajista de los Estados Unidos, utiliz en 1966 la tcnica de sobreposicin de mapas con la ayuda de una mesa de luz. Este rstico sistema le permiti combinar varios niveles informacin para una misma rea. El resultado fue la integracin deseada de

informacin. En 1963, Howard T. Fischer, arquitecto y planificador urbano de los Estados Unidos utiliz una computadora y el programa SYMAP ("SYmagraphic MAPping System") para imprimir mapas simples utilizando una cuadrcula y valores para cada una de las celdas. El programa deriva su nombre del vocablo Griego Symagein que significa "juntar". Este programa adems inclua mdulos para analizar datos y generar mapas coroplticos y de isolneas utilizando tcnicas de interpolacin (Burrough,1986).El equipo de investigadores del Laboratorio de Grficos Computarizados de la escuela de posgrado en Diseo Grfico de Harvard, dirigido por Howard T. Fisher, desarroll programas tales como GRID e IMGRID (Coppock, and Rhind 1991). Estos programas permitan realizar en el computador lo que McHarg haba hecho utilizando transparencias y una mesa de luz. Aunque estos primeros programas no permitan realizar funciones y operaciones adicionales a las realizadas por McHarg manualmente, s lo hacan en forma ms rpida y el procedimiento era repetible por otros investigadores. Este ltimo aspecto, repitibiliad, es esencial para la validacin de resultados en el proceso de planificacin y monitoreo de recursos naturales. Estas primeras experiencias marcaron el nacimiento de lo que hoy se conoce como Sistemas de Informacin Geogrfica, tema que tratamos en el prximo fascculo.

BIBLIOGRAFA

Aranoff, S. 1989. Geographic information systems: a management perspective. WDL Publications, Ottawa, Canada.

Bugayevskiy, L. M. and Snyder, J. P. 1995. Map projections. A Reference Manual. Taylor& Francis. UK. 328p.

Burrough, P.A. 1986. Principles of geographical information systems for land resources assessment. Monographs on Soil and Resources Survey N0.12., Oxford University Press. 193p.

Coppock, J.T. and Rhind, D.W. 1991. The history of GIS. En. Maguire D.J. ; Goodchild, M.F. and Rhind, D.W. (eds). Geographical Information Systems: principles and aplications. Longman, London, pp.21-43.

ESRI. 1994. Map Projections. Georeferencing spatial data. Redlands, CA. USA.

ESRI. 1993. Digital Chart of the World for use with ARC /INFO. Data dictionary. Redlands, CA. USA. ESRI. 1992. Arc World 1:3M. User?s guide and data reference. Redlands, CA. USA.McHarg, I. L. 1969. Design with nature. Doubleday, New York.

McKnight, T. L. 1984. Physical Geography A Landscape Appreciation .Printice-Hall. Englewood Cliffs, New Jersey, USA. Pp.22-33.

Muehrcke, P.C. and Muehrcke, J. O.1992. Map Use. Reading, analysis interpretation.Third Ed. Madison, Wisconsin,USA. 631p.

Robinson, A; Sale, R. and Morrison, J. 1978. Elements of cartography. Fourth Ed. John Wiley andSons. New York, USA. 448p.