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SIG y Medio Ambiente: principios básicos

CAPÍTULO SEXTO CAPTURA E INTRODUCCIÓN DE LA INFORMACIÓN GEOGRÁFICA Aspectos generales de la captura de información en un SIG - Técnica de captura Introducción de datos en raster - Introducción y edición de datos en vectorial Procesos de conversión de datos - Técnicas afines: Sistemas de Posicionamiento global y Teledetección 6.1 Aspectos generales de la captura de información en un SIG Un punto fundamental en el proceso de creación de un Sistema de Información Geográfica es la elección del formato de datos con el que se va a trabajar y la manera de introducirlos en el sistema. El proceso de captura es aquel que consigue el paso de los hechos reales que se dan sobre el territorio a formato digital sufriendo modificaciones y simplificaciones para poder ser tratados por un Sistema de Información Geográfica. Las principales opciones, como ya vimos en el capítulo anterior, son dos: raster o vectorial. Dependiendo de cual elijamos la forma de introducción de los datos, la dificultad de esta captura, el coste de la información, las necesidades telemáticas, entre otros, serán muy diferentes. De esta elección dependen todos los procesos que siguen en la construcción y utilización de un SIG.

La utilización de métodos manuales o automáticos para la captura e introducción de la información provoca distintos problemas. Por ejemplo, los métodos de introducción de datos manual en formato vectorial dependen en gran medida de las cualidades de los operadores que trabajen en esa tarea y la existencia o no de acuerdo previo para utilizar una metodología común y homogénea para introducir los distintos elementos que forman las capas de información vectoriales.

6.2 Técnicas de Captura Las técnicas de captura, como se señaló en el epígrafe anterior, son varias. Pero nos vamos a centrar en las dos principales que dependen del formato de datos. Una primera división en la que hay un cierto consenso es aquella que distingue entre técnicas de capturas raster y técnicas de captura vectorial (BOSQUE, 1992; GUTIÉRREZ PUEBLA Y GOULD, 1994; MOLDES, 1995). A partir de esta primera clasificación

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podemos hacer un nueva partición dicotómica dependiendo de cómo se encuentra la información original. Si está en formato analógico hay que introducirla generalmente de forma manual o utilizar algún método automático o semiautomático. Si la información la encontramos digital la forma de gestionarla es distinta existiendo varias técnicas para su tratamiento.

Tabla 6.1 Clasificación de técnicas para capturar información en un SIG TÉCNICAS DE CAPTURA Manual Barredor óptico Raster

Automática

Vídeo o fotografía digital Imagen satélite Conversión de ficheros

Digitalización por tabla Manual

Digitalización por pantalla

Vectorial Información digital disponible Automática

GPS Conversión de ficheros

Elaboración propia

Siguiendo la tabla anterior se van a desarrollar los siguientes epígrafes:

1. En el primero se hablará de las distintas posibilidades de las técnicas de introducción de datos en raster tanto manual como automática. No se tratarán ni las técnicas de integración de imágenes satélites ni la conversión de ficheros que se harán en un epígrafe concreto.

2. En el segundo se analizará los aspectos correspondientes a las técnicas vectoriales sobre todo las manuales pues las automáticas también se comentará en otro apartado.

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3. En este epígrafe se estudiaran los distintos procesos para convertir e intercambiar ficheros, tanto los procesos gráficos como estructurales.

4. Por último se abordarán algunas de las técnicas afines más utilizadas para la adquisición de información geográfica como son las técnicas de posicionamiento global y las de teledetección.

6.3 Introducción de datos en formato raster 6.3.1 Entrada manual La introducción manual de la información en formato raster requiere unos trabajos preparatorios esenciales. Primero se debe elegir la escala a la que vamos a trabajar. Esto es el tamaño mínimo de la celda o pixel que se utilizará. Algunos autores afirman que las celdas deben tener la mitad de tamaño que el elemento más pequeño que deseemos representar. Por tanto habrá que hacer una tarea previa de reconocimiento del mapa analógico que nos sirva de base. Cuando esté determinada la escala se recogerá en las cuadrículas la existencia de los elementos que haya que representar. Para constatar esta presencia se utilizan diversas técnicas que difieren dependiendo del elemento que haya que representar: punto, línea o polígono. Siguiendo a Bosque 1 podemos citar las siguientes opciones:

1. Presencia/ausencia. Se asigna valores de 0 ó 1, dependiendo de la existencia o no del elemento. Nos dará un mapa binario. Se puede aplicar tanto para puntos, líneas o polígonos. En el caso de los polígonos lo que representaremos serán los límites exclusivamente. 2. Número de elementos. A cada pixel se le asigna el número de veces que aparece el elemento. Se creará un mapa cuantitativo. Se aplica únicamente para la representación de puntos. 3. Valor temático. El valor que se le da al pixel es el valor de la variable que exista dentro del pixel. Se puede utilizar para los tres elementos puntos, líneas y polígonos aunque con cierta variaciones. En las capas de puntos se suele utilizar el valor más alto de la variable. En el caso de las de líneas se suele asociar al pixel el rango o valor jerárquico que tenga el elemento representado. 1

Para un análisis en profundidad de este tema: BOSQUE SENDRA, J. (1992). Sistemas de información geográfica. Madrid, Ed. Rialp.

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En las capas de polígonos la variedad es mayor. Podemos representar el tipo predominante es decir se le asignará al pixel el valor de la variable que ocupe un porcentaje mayor de superficie dentro de la celda. Una segunda posibilidad es asociar al pixel el porcentaje de ocupación por cada variable, con lo que obtendremos una capa por cada variable analizada. Otro método es asignarle al pixel el valor de la variable que ocupe el lugar central.

6.3.2 Entrada automática En este apartado se hablará de todos aquellos métodos que se utilizan para introducir datos en formato raster y que en algunos de los pasos necesarios se utilizan elementos técnicos que convierten o usan información digital. Aquí se incluirán desde los barredores digitales hasta la teledetección. Como ya se dijo anteriormente está última técnica se tratará con más profundidad en un próximo epígrafe. Por ello en este punto principalmente se hará hincapié en los barredores electrónicos, más conocidos como escáner.

Un escáner no es más que un instrumento óptico que transforma una imagen en un fichero digital que está formado por un determinado número de bits o punto de información. El mayor o menor número de éstos indicará la resolución de la imagen digital, medida en punto por pulgadas. Las posibilidades de los escáneres son ilimitadas pues las características de éstos han ido mejorando con el paso del tiempo. En la actualidad es posible encontrar desde barredores de A4 (lo más comunes en el mercado) hasta A0. De igual modo la gama de resoluciones y de captación de colores también es amplia, desde los blanco y negro hasta los millones de colores.

Otra posibilidad, mucho menos utilizadas, es la obtención de ficheros digitales a partir de imágenes procedentes de fotografías digitales o cámaras de videos. La técnica para integrar estos ficheros varía en algo en cuanto al proceso respecto a los obtenidos con escáner pero esencialmente tiene la misma base.

6.4 Introducción y edición de datos en formato vectorial Siguiendo el mismo esquema del epígrafe anterior primero se va a analizar los métodos manuales o semiautomáticos para la entrada de información analógica y

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posteriormente se hablará de aquellos procesos donde la automatización es lo predominante.

6.4.1 Digitalización de la información analógica Este grupo de técnicas es la que comúnmente se denominan digitalización. De forma general por digitalización debe entenderse todo aquel proceso por el cual se pasa de formato analógico a digital. Aunque se reconoce de forma implícita como digitalización a la técnica que utiliza una mesa digitalizadora u otro instrumento que haga de tal para construir un fichero gráfico digital. En este manual se distinguirá entre las digitalizaciones realizadas sobre tablero o mesa digitalizadora y las realizadas directamente sobre la pantalla del ordenador. Los fundamentos son los mismos y únicamente se distinguen en el lugar donde se observa el mapa y la forma interactiva en la que nos comunicamos con el software. La digitalización sobre pantalla es más rápida y con menos errores pero para poder llevarla a cabo se debe tener de antemano cartografía georeferenciada con la que trabajar2 .

La digitalización sobre tablero parte de vértices y nodos como elementos básicos que van creando las líneas. La introducción de estos puntos se hace a través de dos técnicas: punto a punto o el modo continúo. El primero consiste en que el operador va incluyendo únicamente los puntos con el puntero que cree necesario. Es un proceso lento pero relativamente exacto. El segundo método es lo que se denomina el modo continúo. Para ello se usa un puntero o un lápiz óptico, que van introduciendo en chorro3 un gran número de puntos a lo largo de la línea que se está creando. Es una técnica bastante más rápida que la anterior pero mucho menos precisa, además de crear una cantidad excesiva de información no siempre necesaria.

Las características técnicas de la tableta o mesa digitalizadora también son importantes. Sobre todo el tamaño de la mesa y la exactitud de la referenciación, en principio unidades de mesa, son dos aspectos a tener en cuenta. Pero si importantes son los aspectos técnicos no menos destacables son los que tienen que ver con los operadores o digitalizadores. Es esencial, como ya se mencionó, crear unas normas

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Esta técnica se puede denominar también vectorización manual, pues se parte de ficheros raster que reflejan la cartografía que se intenta convertir a digital. 3 A este método en inglés se le denomina Stream mode.

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homogéneas y estrictas de digitalización. Es muy común encontrar grandes diferencias entre zonas digitalizadas por operadores diferentes o por el mismo operador en sesiones distintas. Por ello es esencial la coordinación y los acuerdos previos en todos aquellos temas que puedan incidir en el modelo de digitalización. Muchos han sido los proyectos que han fracasado por una mala planificación en esta fase, que por otro lado es la más costosa y tediosa.

También hay que insistir que este proceso estará incompleto si no se tiene en cuenta que la información introducida necesita ser corregida y actualizada. Esta fase, en parte, está recogida en los módulos de los programas más usados que generalmente se denomina edición. La mayor o menor capacidad del software seleccionado para esta fase hará más completo y útil el proyecto SIG. Hay que pensar que es fundamental planificar esta retroalimentación continúa de los SIG pues sin ella se perdería gran parte de su posible eficacia.

A ello hay que añadirle la etapa que tiene como objetivo incluir los atributos temáticos de cada uno de los elementos geográficos que se ha creado en el proceso de digitalización. Existen mecanismos manuales, semiautomáticos o automáticos. Todos ellos generalmente gestionados desde un sistema gestor de base de datos (SGBD), a veces incluido dentro del programa como un módulo más y otras veces externo utilizando cualquiera de los programas gestores de bases de datos del mercado (Oracle, Dbase, etc.). Aunque se incluya dentro de la digitalización manual este proceso puede ser automatizado a través de campos relacionados que hagan el proceso de unión de forma automática. Además este tipo de ficheros de base de datos con datos temáticos georeferenciados por unidades administrativas cada vez es más común.

6.4.2 Utilización de información digitalizada y en otros formatos Quizás sea en formato vectorial donde ha predominado la comercialización de información geográfica tanto en el ámbito oficial como privado. Como ya se expuso en temas anteriores son múltiples los organismos públicos que ofrecen cartografía digitalizada en diversos formatos y escalas. En el andaluz, además del Instituto Geográfico Nacional (IGN) que proporciona la base topográfica nacional a escala 1:25.000, existen organismos que han creado una base cartográfica vectorial importante,

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como son el Instituto de Cartografía de Andalucía (ICA) y la Consejería de Medio Ambiente a partir del SINAMBA.

De igual forma es relativamente sencillo el uso de ficheros digitales provenientes de otros programas gráficos de diseño asistido por ordenador (CAD) como pueden ser Autocad y Microstation. De la misma forma existen formatos generados por programas específicos o comerciales que han conseguido una difusión tan amplia que en algunos casos se podrían catalogar de estándares, como los ficheros BCN del Instituto Nacional de Geografía, los del catastro o los fichero de exportación de Arcinfo.

Por otro lado hay que mencionar otros dos posibles orígenes de la información digitalizada útil para ser integrada en los programas que usan el modelo vectorial, son aquellos datos procedentes de ficheros con estructuras distintas que deben ser convertidos a vectorial y la información que llega a partir de los instrumentos de posicionamiento global, más conocidos como GPS4 . De ambos se hablará de forma algo más detenida en los siguientes epígrafes.

6.5 Procesos de conversión de datos Uno de los grandes problemas con lo que nos encontramos a la hora de utilizar datos creados por un Sistema de Información Geográfica es la incompatibilidad con la mayoría de los programas. Esta incompatibilidad se refleja tanto desde la perspectiva gráfica como desde la estructural. No es sólo poder ver la imagen cartográfica creada por un sistema determinado sino la utilización de las bases de datos gráficas y numéricas que van asociadas a esos ficheros. A pesar de que todavía queda bastante por hacer en la homogeneización de los formatos, muchos programas tienen módulos específicos para cubrir esta función.

Dentro de este campo se deberían incluir dos grandes apartados, aunque la clasificación podría ser mayor: el paso de formato gráfico raster a vectorial y viceversa, y la conversión y exportación de ficheros tanto gráficos como estructurales.

6.5.1 Rasterización y vectorización

4

Del inglés Global Positioning System.

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Con esta nomenclatura es como se conocen los dos procesos de transformación de raster a vectorial (vectorización) y de vectorial a raster (rasterización).

La vectorización es el proceso de conversión de datos en formatos raster (procedente de un barredor óptico o de un sistema raster) a formato vectorial (BOSQUE, 1992). Es un proceso automático5 . Siguiendo de nuevo al mismo autor se pueden distinguir los siguientes pasos:

1. Obtención de la estructura de cada línea. 2. Extracción de las coordenadas de cada línea o vectorización propiamente dicha. 3. Reconstrucción de la topología

La rasterización trata de volcar la información vectorial sobre las celdas del mapa raster mediante un procedimiento de presencia-ausencia (GUTIÉRREZ PUEBLA y GOULD, 1994). Este paso significa una cierta pérdida de exactitud 6 .

6.5.2 Conversión y exportación a distintos formatos y estructuras En este punto sólo se señalarán someramente los módulos incluidos en la mayor parte de los Sistema de Información Geográfica para importar o exportar ficheros digitales para hacerlos comprensibles por el mismo programa o por otros. Incluso el traslado de ficheros de un ordenador a otro necesita de un proceso de importación para poder ser utilizado. Un caso típico es el de Arcinfo. Cuando se desea utilizar una cobertura creada en una máquina determinada en otra se debe crear un fichero denominado E00 que es el fruto del proceso de compresión del formato Arcinfo a partir del comando ‘export’. Para su posterior lectura es imprescindible un nuevo paso usando otro comando de importación (‘Import’).

De esta manera la mayor parte de los programas tienen módulos específicos de conversión de ficheros tanto en un sentido como en otro. Es este aspecto un tema a tener en cuenta en el momento de la elección de un Sistema de Información Geográfica pues 5

Bosque y otros autores incluyen aquí la vectorización semiautomática que desde nuestro punto de vista puede ser analizada dentro de la digitalización manual sobre pantalla. 6 Para mayor información respecto a este tema se puede consultar COMAS y RUIZ (1993) que tienen un análisis comparativo de los diferentes tipos de vectorización; BUZAI y DURÁN (1997) que la segunda

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la convertibilidad y accesibilidad de la información que existe como de la que en el futuro se pueda generar con nuestro sistema debe ser amplía, pues de ello depende parte del éxito e implantación de nuestro SIG.

Tabla 6.2 Comandos de conversión/exportación del programa Idrisi Comando

Fichero o programa a

Comando

convertir

Fichero o programa a convertir

Arcidris

Arcinfo

Mapidris

Mapinfo

Erdidris

Erdas

Osuidris

Osu-map

Tiffidris

TIFF

Odydris

Odyssey

Dxfidris

DXF

Atlaidris

Atlas Gis

Out post

Poscrist

Bbkidris

BBK

Dlg

DLG

Grassidr

Grass Gis

Ctg

CTG

Demidris

DEM

Elaboración propia.

6.6 Técnicas afines En este apartado se incluirán dos técnicas que por si solas merecerían un capítulo individual. Se trata de las técnicas de Posicionamiento Global y de la Teledetección. El análisis que aquí se hará, además de muy breve, tiene un objeto fundamental, y es incidir en la importancia de la integración de ambas técnicas para la consecución de información geográfica precisa y actualizada. El buen uso de las dos pueden solucionar algunos de los problemas que acarrea la adquisición de esta información.

6.6.1 GPS Se trata de un sistema de posicionamiento que utiliza como referencia las estrellas y una serie de satélites situados en la órbita terrestre. Gracias a este sistema podemos obtener información de cualquier punto sobre sus coordenadas geográficas y altitud, además de otras informaciones de menor relevancia para un SIG.

La utilización de esta nueva técnica es relativamente reciente, década de los noventa, pues en sus inicios fue un sistema exclusivo del Departamento de Defensa de parte del capítulo seis de su manual lo dedican a los diversos tipos de conversión posibles; y también

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los Estados Unidos para facilitar la localización en la navegación aérea y espacial. Posteriormente se ha difundido para uso civil. Su proceso y evolución ha sido algo similar al sucedido para la red Internet.

Dicho sistema se basa en la triangulación de mediciones simultáneas entre tres o más satélites, apoyados en algunos casos por posicionadores locales. El margen de error es pequeño, aunque lógicamente dependerá del instrumental que se utilice pues existen GPS de bolsillo hasta sofisticados equipos de alta precisión.

Por último, señalar que ya son muy diversas las aplicaciones de GPS en Sistemas de Información Geográfica. Destacable es su papel en aquellas aplicaciones que tienen que ver con los sistemas de transportes (empresas de autobuses urbanos, transporte ferroviario, navegadores de a bordo en vehículos privados, etc.).

6.6.2 Teledetección Al igual que el GPS la teledetección ocupa un lugar relevante en la adquisición y tratamiento de la información digital territorial. La teledetección, de forma general, sería toda aquella disciplina que supone la observación remota de la superficie terrestre. Si se analiza más restringidamente, siguiendo a Chuvieco, se centraría en los sensores que se encuentran sobre plataformas espaciales. La teledetección no englobaría únicamente el proceso que permite obtener una imagen sino también su posterior tratamiento para extraer informaciones precisas sobre un determinado tema (CHUVIECO, 1997).

Los elementos que componen un sistema de teledetección son: 1. La fuente de energía que puede ser externa o interna al sujeto, en el primer caso se llamará teledetección pasiva y en el segundo activa; 2. La cubierta terrestre; 3. El sistema sensor que está compuesto por el propio sensor más la plataforma sobre el que se ha montado; 4. el sistema de recepción.; 5. Interprete y 6. Por último, el usuario final.

PEUQUET (1984) y KNAAP (1992). 77


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Ideas básicas del Capítulo 6 •

El proceso de captura es aquel que consigue el paso de los hechos reales que se dan sobre el territorio a formato digital sufriendo modificaciones y simplificaciones para poder ser tratados por un Sistema de Información Geográfica.

La introducción manual de la información en formato raster requiere de unos trabajos preparatorios esenciales. Primero se debe elegir la escala a la que se va a trabajar, que la da el tamaño mínimo de la celda o pixel que se utilizará.

Un escáner no es más que un instrumento óptico que transforma una imagen en un fichero digital que está formado por un determinado número de bits o puntos de información.

Se reconoce como digitalización a la técnica que utiliza una mesa digitalizadora u otro instrumento que haga de tal para construir un fichero gráfico digital.

Uno de los grandes problemas con lo que nos encontramos a la hora de utilizar datos

creados

por

un

Sistema

de

Información

incompatibilidad con la mayoría de los programas. Ésta

Geográfica

es

la

se refleja tanto desde

la perspectiva gráfica como desde la estructural.

Las dos principales técnicas afines a los SIG son las técnicas de Posicionamiento Global y la Teledetección.

Lecturas recomendadas BOSQUE SENDRA, J. (1994) Sistemas de información geográfica: Prácticas con PC ARC/INFO e IDRISI. Madrid, Ed. Rama. Es una publicación editada con posterioridad a su primer manual de 1992 que intenta cubrir un hueco desde el punto de vista práctico. En este libro se insiste en el carácter

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práctico de la disciplina y para ello se utilizan dos de los programas más usados por la comunidad científica en España, Arcinfo e Idrisi. El libro utiliza ambos programas para mostrar las capacidades de los Sistemas de Información Geográfica. Al texto lo acompañan dos diskettes con ejercicios. Disponible Biblioteca UCA

CONSEJERÍA DE MEDIO AMBIENTE (2000) Medio ambiente y paisaje. Vuelo interactivo sobre Andalucía. Sevilla, Junta de Andalucía Se trata de un Cdrom publicado por la Consejería de Medio Ambiente que pretende dar respuesta a la demanda de información sobre el medio ambiente. Incluye un visualizador que nos permite hacer un recorrido por el aire por todo el territorio andaluz incluyendo información territorial y ambiental. Es posible imprimir algunas imágenes o convertirlas en ficheros digitales que pueden ser manejados desde otros programas de diseño. Disponible Departamento DPTO GEOGRAFÍA DE LA UNIVERSIDAD DE ALCALÁ DE HENARES (1992) La enseñanza de la teledetección. Serie Geográfica. Dpto. Geografía. Universidad de Alcalá de Henares, Madrid Es un monográfico de la colección Serie Geográfica sobre la enseñanza de la teledetección. Se trata de un buen manual sobre la metodología para la formación en esta disciplina. Disponible Departamento

LONGLEY, P. A.; GOODCHILD, M. F.; MAGUIRE, D. J. y RHIND, D. W. (1999) Geographical information systems. 2 volúmenes. New York, John Wiley & Sons, Inc. Se trata de una obra dividida en dos volúmenes donde se recogen los principales temas que afectan a los Sistemas de Información Geográfica. Es un manual colectivo donde participan los más prestigiosos investigadores en esta materia (Longley, Peuquet, Maguire, Eastman, etc.). En el primer tomo se tratan los aspectos relacionados con los conceptos básicos y técnicas usadas, y en el segundo se abordan temas relacionados con la gestión de los SIG y sus posibles aplicaciones. Disponible Biblioteca UCA

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MOPU (1989) Coloquio hispano-francés sobre Teledetección y planificación integrada del territorio. Madrid, IGN. Es una obra que recopila las intervenciones y comunicaciones que se presentaron en el coloquio hispano-francés sobre teledetección. Estuvo organizado por el Instituto Geográfico Nacional y la Casa de Velázquez, y en él participaron, entre otros, Menéndez Rexach, José Manuel Moreira, José Ojeda y Loic Menenteau. Se abordaron multitud de temas de interés como la dinámica litoral, la evolución de los paisajes y los impactos ambientales. El manual recoge una de las primeras ocasiones en que equipos de investigación franceses y españoles pusieron en común las líneas de trabajo en teledetección y planificación integrada. Disponible Departamento

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TEMA 6  

La utilización de métodos manuales o automáticos para la captura e introducción de la información provoca distintos problemas. Por ejemplo,...

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