Concepto sobre el desarrollo SIG

Se puede definir un Servicio de Información Geográfica como una integración organizada de hardware, software y datos geográficos diseñado para capturar, almacenar, manipular, analizar y desplegar, en todas sus formas, la información geográficamente referenciada con el fin de resolver problemas complejos de planificación y gestión.

La arquitectura de un SIG está compuesta por una familia de componentes de diferentes características. Es necesario analizar cada enfoque para obtener un desarrollo acorde con lo deseado. Si analizamos un sistema SIG tendremos que considerar:

• Hardware que lo compone.
• Software que utiliza.
• Los datos que utiliza.
• El personal que utiliza el SIG.

Aunque todos ellos han de cumplir con su cometido para que el sistema sea funcional, existen diferencias en cuanto a su importancia relativa. A lo largo del tiempo, el peso de cada uno de los elementos dentro de un proyecto SIG ha ido cambiando, mostrando una clara tendencia: mientras los equipos informáticos condicionan cada vez menos los proyectos SIG por el abaratamiento de la tecnología, los datos geográficos se hacen cada vez más necesarios y son los que consumen hoy día la mayor parte de las inversiones en términos económicos y de tiempo.

Las principales actividades para desarrollar un SIG son:

• Captura de la información: normalmente mediante de digitalización, procesamiento desde satélite, fotografías, vídeos y aerofotogramétricos.
• Almacenamiento y codificación: A partir de la recepción se realizan procesos de codificado y se almacenan en ficheros, teclados, soportes digitales, etc
• Depuración y manipulación: A partir del objeto almacenado se aplican procesos de depurado si son necesarios.
• Consulta y análisis: Dada la magnitud de un SIG, se realizan análisis detallados a las diferentes consultas que se realicen.
• Generación de resultados: Exportando los resultados de las consultas requeridas.

Datos en un SIG

La información que maneja un SIG es compleja. Los datos que maneja un SIG son grandes cantidades de partes que están en continuo cambio e íntimamente relacionadas. La unidad elemental de información geográfica tiene las siguientes características a considerar:

• Espacial: información relacionada con el espacio físico a cubrir por el SIG.
• Temática: rango funcional a cubrir por el SIG.
• Temporal

A partir de datos geográficos y datos alfanuméricos se describen los objetos del mundo real. Para ello, se considera normalmente:

• Localización: coordenadas respecto a un sistema de referencia.
• Descripción: de su forma y geometría.
• Atributos: codificación de sus características.
• Relaciones espaciales: con su entorno (topología).

La información que finalmente se maneja en SIG es la de objetos concretos de la superficie terrestre que están perfectamente ubicados bajo un sistema convencional de coordenadas. Estos objetos tienen una dimensión física y una posición medible en el espacio relativo a la superficie terrestre. Todo objeto tiene asociados unos atributos que pueden ser:

• Gráficos: Son las representaciones de los objetos geográficos asociados con ubicaciones específicas en el mundo real, y se usan para representarlos puntos, líneas o áreas.
• Alfanuméricos: Se corresponden con las descripciones o características de los objetos geográficos a los que se refieren.

Los objetos se agrupan con otros que tienen características comunes, formando así un mapa temático que puede considerarse como una unidad básica de almacenamiento.

Modelo de datos

A la hora de modelar los datos sobre la realidad geográfica es necesario identificar los principios en los que se basa el modelado que usan, los medios y elementos para representar los objetos reales y en los objetivos que persiguen. Es necesario realizar un esfuerzo por indicar los objetos de estudio del modelo y realizar una clasificación en función de su naturaleza. Se pueden distinguir dos grandes tipos de objetos:

• Discretos: pueden ser naturales o artificiales pero tienen una manifestación física con límites reconocibles y diferenciables de otros individuos.
• Continuos: prácticamente todos aquellos son de origen natural y su delimitación es fruto de definiciones. Sus valores son medidas de una característica de una localización espacial determinada.

Almacenamiento de los datos de un SIG

Se pueden almacenar los datos de dos formas diferentes en un SIG: raster y vectorial. Actualmente, los que almacenan los datos en formato vectorial tienen más éxito de mercado. Sin embargo, los modelos basados en raster, se utilizan con mucha frecuencia en sistemas que requieran la generación de capas continuas, necesarias en fenómenos no discretos; también en estudios medioambientales donde no se requiere una excesiva precisión espacial.

Modelo Vectorial

El modelo vectorial se basa en el uso de vectores que están definidos por pares de coordenadas que referencian a un determinado sistema cartográfico. Es muy conveniente utilizar este modelo de representación si los objetos geográficos contienen límites establecidos. Por ejemplo, carreteras, fincas, etc. Este modelo presenta las siguientes ventajas:

• Tienen una gran precisión y resolución.
• Suelen aportar una buena presentación de la información.
• Menor volumen de almacenamiento y mayor velocidad de proceso relaciones topológicas fácilmente deducibles.

Aunque hay que considerar los siguientes inconvenientes

• Tanto la estructura de los datos como el software que la utilizan son de complejidad elevada.
• La obtención de los datos es costosa.

Modelo Raster

El modelo de raster se basa en el mallado de las imagenes que se representan. Es decir, el modelo tienen un mayor interés en los atributos del espacio que se representa que en la precisión de la localización del espacio representado. Normalmente, el mallado está compuesto de celdas regulares donde cada una de ellas representa un único valor

Un raster está compuesto por filas y columnas de celdas de valor único. Entre los datos que componen un raster podemos encontrar imagenes, el valor representativo de un color, valores discretos, valores continuos o incluso valores nulos, si aún no se han asignado.

Los datos raster se almacenan en diferentes formatos, desde un archivo estándar basado en la estructura de TIFF, JPEG, etc., a grandes objetos binarios (BLOB) almacenados directamente en sistemas de gestión de bases de datos. El almacenamiento en bases de datos, cuando se indexan, por lo general permiten una rápida recuperación de los datos raster, pero a costa de requerir el almacenamiento de millones de registros con un importante tamaño de memoria. En un modelo raster, cuanto mayores sean las dimensiones de las celdas menor es la precisión o detalle (resolución) de la representación del espacio geográfico

El modelo raster presenta las siguientes ventajas:

• Posee una estructura de datos simple
• La obtención de datos es fácil y rápida
• Las operaciones para analizar los datos son menos complejas.

Hay que considerar también los siguientes inconvenientes:

• Existe un gran volumen de datos
• La resolución que se obtiene es menor
• La estructuración y jerarquización de la información es más compleja.
• Realizar cambios de proyección es difícil

Tipos de datos

Los formatos y fuentes de datos, que se utilizan en cada proyecto, suelen ser muy variables. Una clasificación simple respecto a las fuentes y formatos de los mismos sería dividirla en datos primarios y secundarios con las características siguientes

Los datos primarios son los que fundamentan los objetivos principales del proyecto. Normalmente suelen ser difíciles de obtener. Suelen presentar un gran grado de control. Los secundarios son obtenidos por otros agentes, destinados a funcionalidades no elementales dentro del proyecto.

A continuación podemos representar en una tabla una breve clasificación de los datos atendiendo a criterios de catalogación y fuente:

Recogida y organización de información

La captura de datos y la introducción de información en el sistema consume la mayor parte del tiempo de los profesionales de los SIG. Los sistemas SIG tienen la necesidad de disponer de una alta cantidad de datos que sean eficientes en calidad y forma para alcanzar un criterio de rendimiento óptimo en la representación de los mismos. Existe una alto coste en la preparación de los datos para un sistema SIG. Resulta necesario un proceso que establezca:

• Captura
• Edición
• Estructuración
• Reestructuración

Lo cual añade, por cada procesamiento, un coste para la obtención. Asimismo, hay que comprender que la calidad y valor de los resultados tiene, en gran medida, una dependencia directa con la calidad de los datos recogidos.

Construcción de una base de datos geográfica

Trabajar con bases de datos geográficas tiene una complejidad importante. Hay que ser conscientes de que es un proceso que implica la traslación del mundo real, con la cantidad de información que representa, a una visualización asequible para el código actual del hardware.

Este modelo tiene diversas actividades o niveles. Es habitual crear un modelo de capas para concebir la funcionalidad y estructura de la base de datos. Las capas estarán relacionadas con las funcionalidades esperadas de la información a reflejar dentro del sistema de información geográfico y, por lo tanto, son variables de un sistema a otro. A esto se la llama información temática.

Este proceso implica cierta complejidad, como es lógico. La estructuración de la representación espacial real exige un tratamiento de cierta dificultad. Por un lado, la interpretación que pueden realizar las máquinas de la realidad obliga a trabajar con primitivas básicas de dibujo. Por ello, se tiene que reducir la complejidad del dibujo a una representación de puntos, líneas o polígonos.

Hay que considerar que existen relaciones de tipo espacial entre los diferentes objetos que conforman el sistema que no es posible obviarlos. A este tipo de relación se la denomina topología que, básicamente, se interpreta como un modelo matemático-lógico que se usa para la definición de las relaciones espaciales entre los objetos geográficos.

Aunque a nivel geográfico las relaciones entre los objetos son muy complejas, siendo muchos los elementos que interactúan sobre cada aspecto de la realidad, la topología de un SIG reduce sus funciones a cuestiones mucho más sencillas como, por ejemplo, conocer el polígono (o polígonos) a que pertenece una determinada línea, o bien saber qué agrupación de líneas forman una determinada carretera.

Una base de datos geográfica requiere un conjunto de procedimientos que permitan hacer un mantenimiento de ella, tanto desde el punto de vista de su documentación como de su administración.

La eficiencia está determinada por los diferentes tipos de datos almacenados en diferentes estructuras. El vínculo entre las diferentes estructuras se obtiene mediante el campo clave que contiene el número identificador de los elementos.