La Geografía utiliza las tecnologías informáticas

Los Sistemas de Información Geográfica

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Imagen: Mapa resultante del área óptima de localización de una actividad comercial de supermercado en Mataró, en base a los criterios de proximidad a aparcamientos y lejanía de los competidores. El mapa se realizó mediante el software gvSIG siguiendo una actividad didáctica del Portal Educativo de Sistemas de Información Geográfica (PESIG).

En esta entrada hablaremos de una de las tecnologías que más éxito ha tenido en la Geografía y en los campos de la ciencia y la administración: los Sistemas de Información Geográfica. La Geografía ha sido una de las disciplinas que más se ha visto afectada por la aparición de las Tecnologías de la Información y la Comunicación (TIC) y el acceso a datos mediante Internet. La alta disponibilidad de mapas y datos digitales, la georreferenciación, las tecnologías portátiles como el Sistema de Posicionamiento Global (GPS), el almacenamiento en la nube y las aplicaciones para móviles han permitido que todas las personas se conviertan en sensores de información geográfica, la compartan, la consulten y la analicen.

Dentro de las TIC encontramos las Tecnologías de la Información Geográfica (TIG), que se corresponden con todas aquellas herramientas que permiten generar, procesar o representar información con variables que están, o son susceptibles de estar, georreferenciadas en el espacio. Las TIG permiten relacionar información de cualquier tipo -mediante bases de datos- con una localización geográfica y además vincular entre sí simultáneamente capas de diferentes tipos de información. En las TIG podemos incluir herramientas muy variadas, como la cartografía online, los visores de mapas, las Infraestructuras de Datos Espaciales (IDE), el GPS, los Sistemas de Información Geográfica (SIG), la teledetección (o percepción remota) y los globos virtuales.

Un Sistema de Información Geográfica es un conjunto integrado de elementos informáticos, humanos y de procedimientos diseñado para la recogida, almacenaje, manipulación, despliegue y análisis de datos espaciales y sus atributos relacionados. Normalmente los SIG se utilizan para resolver problemas complejos de planificación y gestión de nuestro entorno y algunos autores los consideran una disciplina en sí misma capaz de generar, procesar o representar información geográfica.

Uno de los aspectos clave de los SIG es la capacidad de modelar la realidad en capas de información, permitiendo un análisis de forma independiente o relacionada entre las diferentes dimensiones que configuran el territorio. Este tratamiento permite trabajar de forma selectiva según las necesidades, aislando información o gestionándola de forma simultanea. La cartografía -representación de los datos en un mapa- es una de las capacidades del SIG, pero no la única ni la más importante, un SIG permite realizar análisis espacial, como función principal, y tomar decisiones sobre el territorio.

Las propias palabras que componen el nombre SIG nos permiten también saber más sobre su naturaleza. Un sistema es un conjunto de elementos interrelacionados, así pues un SIG se compone de unidades más pequeñas que se relacionan entre ellas. La información es un conocimiento desarrollado a partir de datos, con lo que un SIG debe ser capaz de utilizar datos y de generar información nueva a partir de ellos. Finalmente, estos datos además son geográficos lo que implica un componente territorial datado en una fecha concreta.

El sistema de un SIG se compone de máquinas -el hardware: computadoras, satélites, GPS, impresoras, monitores, etc.-, programas informáticos -el software: ArcGIS, Geomedia, Miramon, etc.-, datos almacenados, usuarios, procedimientos y modelado –reglas de uso y plan de aplicación de operaciones para conseguir los objetivos deseados-. Los datos geográficos a su vez tienen que poseer: una localización en el espacio referida a un sistema de coordenadas, unos atributos descriptivos y permitir establecer relaciones entre esos atributos. Los usuarios de un SIG siguen un proceso de trabajo compuesto de:

1- Entrada: captura y edición de datos, digitalización, proceso de imágenes (de satélite, fotografía aérea u ortofotos).

2- Gestión: almacenaje y actualización de los datos según el modelos de datos:

  • Vectorial: mediante objetos geométricos como el punto, la línea y el polígono.
  • Raster: mediante imágenes con celdas que contienen un único atributo.

3- Procesamiento de datos: corrección, manipulación y transformación de los datos.

4- Análisis: superposición y conectividad entre los datos que permite crear información nueva. El análisis se basa en la contigüidad, la coincidencia, la proximidad, el radio de acción (buffer), la geometría de coordenadas y en operaciones lógicas (SQL, Booleanas).

5- Representación: anotaciones, simbología y comunicación de la información resultante del análisis mediante mapas y tablas, fundamentalmente, en pantalla, digital o en papel.

Un SIG combina datos desde escalas locales hasta escalas globales y nos permite crear, interactuar con y analizar esos datos para tomar decisiones basadas en patrones espaciales. Debido a que las bases de datos se apoyan en información espacial el usuario se concentra en analizar patrones, relaciones y tendencias.

Gracias a las funciones que hemos enumerado los campos de uso del SIG son múltiples: la planificación territorial, la arqueología, el catastro, los estudios de mercado, los seguros, el control de epidemias e incendios o la protección del medio ambiente, por ejemplo. El primer SIG surge en 1962 en Canadá creado por Roger F. Tomlinson, y Carl Steiniz desarrolló las primeras ideas sobre su aplicación en planificación urbana y análisis del paisaje, pero no se comercializaron hasta los años 80 del siglo XX. Los SIG se llevan enseñando en las universidades dentro de una gran diversidad de departamentos para planeamiento, prospecciones, ciencias forestales y arquitectura además de en geografía, ciencias ambientales o biología.

El mapa: la herramienta del geógrafo

Imagen: Mapa mundi de Petrus Plancius (1594)

La cartografía es una disciplina técnica que acompaña al geógrafo en casi todo momento. Se compone de un conjunto de operaciones científicas, técnicas y artísticas que aplicadas a una información (observada o documentada) elaboran o analizan un mapa, herramienta que representa un cuerpo celeste (en la mayoría de casos la Tierra) a una escala determinada. Para la Geografía la cartografía es un método, un instrumento para llevar a cabo los objetivos propuestos, ya sea comunicar, crear o analizar información.

Desde la Antigüedad la cosmografías y las corografías han influido en la sociedad y la cultura y el conocimiento estratégico de la distribución de la superficie terrestre siempre ha tenido un gran valor. Diversas instituciones en todo el mundo se encargan de desarrollar y mejorar los mapas que están a nuestra disposición, así como de tratar con información que no siempre llega al gran público. En España, por ejemplo, se creó el Instituto Geográfico Nacional en 1870 para labores topográficas y geodésicas, posteriormente se crearon el Servicio Geográfico del Ejército en 1939 (actualmente Centro Geográfico del Ejército desde 1998) y el Instituto Cartográfico de Cataluña en 1982 (Instituto Cartográfico y Geológico de Cataluña desde 2014).

Un mapa es una representación proporcional del espacio a través de una escala (isomorfismo) con información seleccionada y generalización cartográfica. Así, por ejemplo, los “mapas mentales” o los “mapas anamórficos” no seguirían esta definición. Normalmente a mayor reducción del área espacial representada obtenemos menos información y a su vez la escala es menor; por el contrario, cuanto menor es la reducción mayor es la cantidad de información y mayor es la escala. Por ejemplo, un mapa de escala 1:5000 reduce más los objetos representados y tiene menos información que un mapa 1:500.

En función de la escala es necesario hacer una selección de la información que queremos poner en el mapa. La escala es muy importante ya que fija el límite de lo que podemos representar, a mayor escala mayor información, dependiendo de la escala se podrán ver cosas que en un mapa del mismo lugar no se verán. Si hay demasiados datos para una escala determinada entonces tendremos “ruido”. Al mismo tiempo la información también se debe seleccionar dependiendo de para qué va a ser usado el mapa y a quién va dirigido.

La generalización cartográfica es un proceso de conversión de la información en la que se utilizan símbolos abstractos para representar la realidad (por ejemplo puntos, lineas y polígonos), se simplifica la información escogiendo lo que nos interesa y representándola de forma esquemática según la escala (una ciudad pasa a ser un punto, por ejemplo), se clasifican los objetos representados en diversas clases más o menos homogéneas (como cuando todas las fábricas se agrupan en el concepto “fábrica” sean de lo que sean y tengan la forma que tengan) y, finalmente, se crea una simbología adecuada y una leyenda a partir de lo anterior.

Para finalizar hablaremos de qué es lo que se representa en un mapa, qué información es la que obtenemos de él. Lo primero que observamos es la localización de los objetos representados en base a unas coordenadas de referencia (x, y) y la altura respecto a un punto de referencia (z o h). En el primer caso podemos utilizar las conocidas coordenadas geográficas de latitud y longitud y en el segundo la altitud respecto al nivel del mar mediante las curvas de nivel.

En segundo lugar, para cada objeto localizado representamos uno o más atributos como puede ser el uso del suelo de una parcela, el tipo de carretera o la población de una ciudad. Y en tercer y último lugar, las localizaciones y los atributos generan una serie de relaciones entre ellos observables en el mapa, como son las distancias, los rumbos o las áreas (si hablamos de relaciones entre localizaciones), la distribución espacial de los atributos (si hablamos de relaciones localización-atributo, por ejemplo las lluvias en Europa) o las correlaciones (la localización de varios atributos relacionados en una misma área, como la presencia de asentamientos derivados de la existencia de cultivos de regadío y éstos a su vez derivados del curso de un río por la zona).