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UNIVERSIDAD MARIANO GALVEZ DE GUATEMALA
FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
TRABAJO DE GRADUACION
TITULO:
“ANALISIS DE LOS SISTEMAS DE INFORMACION GEOGRAFICOS
Y SUS APLICACIONES EN INGENIERIA CIVIL”
MILTON OSWALD NUÑEZ ALVAREZ
CARNE: 010-93-22064
Guatemala, marzo de 2010.
I N D I C E PAG. CAPITULO I 4
1. Planteamiento del Problema 4 1.1 Definición del Problema 4 1.2 Marco Teórico 5
1.2.1 Antecedentes de los Sistemas de Información Geográficos 5
1.3 Formulación de Hipótesis 8 CAPITULO II 9
2. Objetivos 9 2.1 Objetivos Generales 9 2.2 Objetivos Específicos 9
CAPITULO III 10
3. Justificación 10 CAPITULO IV 12
4. Marco Conceptual 12 4.1 Definición de los Sistemas de Información Geográficos 12 4.2 Componentes de un SIG 16 4.3 Funcionamiento de los SIG 18 4.4 Construcción de Bases de Datos Geográficas 22 4.5 Topologías, Modelos de Datos y Tipos de SIG 23 4.6 Tipos de Organización Vectorial 32 4.7 Análisis de Tecnologías relacionadas con los SIG 35 4.8 Aplicaciones Generales de los Sistemas de Información Geográficos 37
CAPITULO V 42
5. Análisis de los Sistemas de información Geográficos y la Forma que se aplican en la Ingeniería Civil 42 5.1 Diseño de Carreteras 42 5.2 Hidrología 44 5.3 Redes de Telecomunicación 45 5.4 Construcción de Aeropuertos 45 5.5 Redes Ferroviarias 48 5.6 Red de Transporte de Energía Eléctrica 50 5.7 Minería 51 5.8 Planimetría y Cartografía Digital en tres dimensiones 53 5.9 Infraestructura 55 5.10 Ordenamiento Territorial 55
2
CAPITULO VI 57
6. Conclusiones 57 CAPITULO VII. 62 7. Recomendaciones 62 CAPITULO VIII 63
8. Glosario de Términos 63 CAPITULO IX. 67
9. Bibliografía y Referencias 67 CAPITULO X. 69
10. Anexo. Gráficas 69
3
CAPITULO I.
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.
1.1 DEFINICION DEL PROBLEMA
En el desarrollo de todo proyecto, es necesario llevar a cabo la planificación,
regulación, administración y control. Estas tareas pueden volverse complejas,
ya que en el proceso de administración del proyecto, se tienen que identificar
las variables que intervienen en cada proceso, para analizar las relaciones que
existen entre ellas.
Para obtener una administración eficiente, es necesario simular
comportamientos posibles de las variables; con el objetivo de lograr un
desarrollo óptimo de cualquier proyecto. Asimismo, para disponer de los
datos necesarios para abordar el problema, es necesario definir un marco
conceptual y metodológico que permita procesar estos datos en información
utilizable, y además, contar con las herramientas que permitan manejar y
actualizar esta información.
Para anticiparnos a los fenómenos del entorno, se hace necesario realizar una
modelación, esto con el objeto de predecir de mejor manera; para ello hay que
contar con tecnología digital que modele situaciones para garantizar una
adecuada toma de decisiones.
La tecnología de Sistemas de Información Geográfica, -SIG- constituye en este
sentido una de las herramientas adecuadas para el análisis y manejo de la
información, ya que al usar el modelo de base de datos georelacional, se
4
asocia un conjunto de información gráfica en forma de planos o mapas a bases
de datos.
Una de las características principales de los SIG es que el manejo de la
información gráfica (planos o mapas) y alfanumérica (bases de datos); se
realiza de forma integrada, pudiendo abordar de este modo aspectos de alta
complejidad relacional en el tema planteado.
Con base a lo anteriormente expuesto, vemos que existen ciertas
características de los Sistemas de Información Geográficos, que los hace
oportunos en la solución de problemas de otras ciencias y que podrían ser de
mucha utilidad en el análisis y solución de problemas en ciencias de la
Ingeniería Civil.
Por lo cual, podemos realizar el planteamiento del problema de la forma
siguiente:
¿Pueden aplicarse los Sistemas de Información Geográficos a la
planificación y solución de problemas en la Ingeniería Civil ?
1.2 MARCO TEORICO.
1.2.1 ANTECEDENTES DE LOS SISTEMAS DE INFORMACION
GEOGRAFICOS -SIG-.
Los primeros sistemas de información geográficos estuvieron orientados hacia
la automatización del trabajo cartográfico, aplicando la tecnología del
computador hacia el desarrollo de la automatización. Para actualizar y operar
5
integralmente la información y sus componentes, fue necesario crear una
estructura que permitiera manejar simultáneamente la información gráfica,
espacial y alfanumérica.
La tecnología del Dibujo Asistido por computadora, -CAD- se aplicó para la
manipulación de mapas, y para la optimización del manejo gerencial de
información cartográfica, desarrollando la tecnología am/fm, mapeo
automatizado utilizando facilidades de manejo.
El desarrollo paralelo de las disciplinas que incluyen la captura, el análisis y la
presentación de datos en un contexto de áreas afines como catastro,
cartografía, topografía, geografía, planeación urbana y rural, servicios públicos,
entre otros, ha permitido trabajar en conjunto distintas ciencias.
El principal desafío técnico lo constituye el relacionar los datos alfanuméricos
con los datos gráficos. Históricamente, se sabe que en un principio se
elaboraban modelos con programas informáticos simples que perdían su
capacidad automática y relacional cuando había que modificar la mínima
información de algún plano o mapa; debido a la falta de un ente que articulara
una base de datos y los datos gráficos. La tecnología SIG permite solucionar
problemas técnicos y su uso ha derivado en una modificación estructural para
el planteamiento a estas soluciones.
En la década de 1960 surgieron tendencias en la forma de utilizar los mapas
para la optimización de los recursos y planificación. En 1962, en Canadá, se
diseñó el primer sistema "formal" de información geográfica, basado en el
hecho que las diferentes coberturas sobre la superficie de la tierra no son
6
independientes entre sí, sino que guardan algún tipo de relación. Por ello se
hizo necesario evaluar la información de una forma integrada superponiendo
copias transparentes de mapas de coberturas sobre mesas iluminadas y
encontrar puntos de coincidencia en los distintos mapas.
El sistema reticular fue desarrollado aplicando la informática al procedimiento
de trazar mapas sobre una cuadrícula de papel ordinario, y superponer los
valores de esa cuadrícula, utilizando la sobreimpresión de los caracteres de la
impresora por renglones para producir tonalidades de grises.
Sin embargo, estos métodos no se encontraban desarrollados lo suficiente y no
eran aceptados por profesionales que manejaban, producían o usaban
información cartográfica.
A finales de los años 1970, el uso de computadoras para el manejo de
información cartográfica, avanzó paralelamente en una serie de ciencias afines,
entre ellas la topografía, la fotogrametría y la percepción remota.
El desarrollo de sistemas de información y la consecuente experiencia en su
manejo, permitió articular los distintos tipos de elaboración automatizada de
información espacial, reuniéndolos en verdaderos sistemas de información
geográfica -SIG- para fines generales.
La expansión del uso de los SIG, se ha facilitado por la comercialización
simultánea de un gran número de herramientas de dibujo y diseño asistido por
computadora. En los años 1990, los Sistemas de Información Geográfica -SIG-
7
se habían convertido en un modelo más operativo, a medida que la tecnología
y los programas, se perfeccionaban y gozaban de una mejor aceptación.
En la actualidad (2010) se están instalando estos sistemas en las instituciones
públicas, los laboratorios de investigación, las universidades, y la industria. En
el caso de Guatemala, instituciones públicas como Instituto Geográfico
Nacional -IGN-, Coordinadora para la Reducción de Desastres -CONRED-,
Comisión Nacional de Areas Protegidas -CONAP-, Secretaría General de
Planificación -SEGEPLAN-, entre otros, cuentan con sus sistemas de
información geográficos, para la planificación, el desarrollo y ejecución de
proyectos.
1.3 FORMULACION DE HIPOTESIS.
“Los Sistemas de Información Geográficos contribuyen en el planteamiento y
solución de problemas de Ingeniería Civil.”
8
CAPITULO II.
2.1 OBJETIVOS GENERALES.
1. Determinar cuáles son los campos de la Ingeniería Civil, en los que
tienen aplicaciones los Sistemas de Información Geográficos.
2. Identificar las ventajas al aplicar Sistemas de Información Geográficos,
en los procesos metodológicos de cada ciencia ligada a la Ingeniería
Civil.
3. Establecer las formas de aplicación y el aprovechamiento de las
principales características de los SIG, en la planificación y ejecución de
proyectos en Ingeniería Civil.
2.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS.
1. Establecer que las diversas aplicaciones de los Sistemas de
Información Geográficos están directamente relacionadas con el
desarrollo tecnológico tanto del software como del hardware.
2. Comprender que los Sistemas de Información Geográficos –SIG-, no
son programas informáticos, sino más bien un conjunto de elementos
humanos y tecnológicos que utilizan a estos programas para la
realización de sus fines.
3. Desarrollar las aplicaciones generales de los Sistemas de Información
Geográficos –SIG-.
9
CAPITULO III.
3. JUSTIFICACION.
Dado que los Sistemas de Información Geográficos han cobrado auge
inicialmente en otros muchos países, y recientemente en Guatemala,
constituyéndose en una herramienta en la toma de decisiones y en la
planificación de proyectos en general, se hace imprescindible su aplicación en
muchos campos, siendo uno de ellos la Ingeniería Civil.
En Guatemala, existe muy poca literatura del tema, y el enfoque que se le da
en la mayoría de los casos es sobre su aplicación en temas como el mercadeo,
y administración, dado que se pueden planificar rutas óptimas para distribución,
minimizar costos, buscar zonas de expansión comercial geográficamente
hablando, y en la cartografía digital, por lo que se hace necesario realizar un
análisis de la tecnología SIG para su aplicación a las ciencias de la Ingeniería
Civil. En dichas ciencias, pueden mejorarse sus procesos de planificación,
gestión y control, a través de la aplicación de estos Sistemas de Información.
Se hace necesario, hacer un análisis de las partes que componen un Sistema
de Información Geográfico, sus elementos principales, la forma en que se
relacionan sus partes, como se integra para analizar la información, enumerar
las ventajas y aplicaciones en general que tienen estos Sistemas y
principalmente qué aplicaciones pueden darse en Ingeniería Civil.
10
Actualmente con el uso de la tecnología y los programas de cómputo para
facilitar los procesos, es importante que se conozcan los Sistemas de
Información Geográficos, y los múltiples usos que se les puede dar, pues
constituyen en Guatemala, una herramienta poco explorada, pero que puede
facilitar enormemente el trabajo del Ingeniero Civil; es por ello que también es
importante describir las formas en las que los SIG, pueden facilitar los
procesos de planificación de proyectos, en temas como Construcción de
Carreteras, Aeropuertos, Hidrología, minería y redes de telecomunicaciones.
11
CAPITULO IV.
4. MARCO CONCEPTUAL.
4.1 DEFINICION DE LOS SISTEMAS DE INFORMACION GEOGRAFICOS (SIG)
En general, un SIG se define como un conjunto de métodos, herramientas y
datos que están diseñados para actuar coordinada y lógicamente para
capturar, almacenar, analizar, transformar y presentar toda la información
geográfica y de sus atributos con el fin de satisfacer múltiples propósitos.
Sin embargo, existen otras definiciones que se presentan a continuación.
“Base de datos computarizada que contiene información espacial” Cebrian y
Mark.1
“Un SIG es un potente equipo instrumental para la recolección, el
almacenamiento, recuperación, transformación, y la representación de datos
espaciales relativos al mundo real.” Peter Burrough. 2
1 CEBRIAN y MARK, D. (1986): "Modelos topográficos digitales" en Métodos cuantitativos en Geografía: enseñanza,
investigación y planeamiento Madrid, A.G.E.
2 PETER BURROUGH, (1998) “Principles of Geographic Information Systems”, Editorial Oxford. New York.
12
“Sistema para capturar, almacenar, validar, integrar, manipular, analizar y
representar datos referenciados sobre la tierra.” DOE, Department of
Environment, Gran Bretaña.3
“Sistema compuesto por hardware, software y procedimientos para capturar,
manejar, manipular, analizar, modelizar y representar datos georeferenciados,
con el objetivo de resolver problemas de gestión y planificación” . NCGIA,
National Center for Geographic Information and Analysis, EEUU.4
“Un SIG es un Sistema complejo de mapas, bases de datos, información
básica y temática, y una novedosa infraestructura tecnológica que permite
consultar y manipular la información permitiendo realizar análisis prácticos de
acuerdo a los requerimientos de cada situación”. Alvaro de J. Carmona, John
Jairo Monsalve R.5
Algunas definiciones de SIG hacen hincapié en su componente de base de
datos, otras en sus funciones y otras enfatizan el hecho de ser una herramienta
de apoyo en la toma de decisiones, pero todas coinciden en referirse a un SIG
como un sistema integrado para trabajar con información espacial. Es también
una herramienta esencial para el análisis y toma de decisiones para el
desarrollo nacional, que incluye el establecimiento o mejora de la
infraestructura de un municipio, departamento o ciudad.
3 DEPARTMENT OF ENVIRONMENT (DOE) (1987). Departamento de Ambiente. “Handling Geographic Information”.
London, Inglaterra.
4 NCGIA, National Center for Geographic Information and Analysis, (1990) Columbia, EEUU. 5 CARMONA, Alvaro; Jhon MONSALVE R, Jairo. “Sistemas de Información Geográfica”. (2004). Bolivia.
13
Los SIG son una nueva tecnología que permite gestionar y analizar la
información espacial, que surgió como resultado de la necesidad de disponer
rápidamente de información para resolver problemas y contestar a preguntas
de modo inmediato, y por esta razón se encuentra directamente relacionado
con la Ingeniería, como ciencia para resolver problemas.
Un Sistema de Información Geográfica es algo sencillo si se percibe como un
programa de cómputo, un software con funciones específicas, en este sentido
un SIG es como una hoja de cálculo o un procesador de textos, solo que para
el caso de los SIG se tienen programas como Arcinfo, Geomedia o
Geographics, que resuelve problemas espaciales o territoriales al relacionar la
cartografía con bases de datos.
Programas como Autocad, Microstation se encargan de manejar archivos
CAD, que permiten asociar bases de datos a los elementos del dibujo. Pero la
diferencia fundamental estriba que con un SIG es posible realizar análisis de la
cartografía para generar nueva cartografía en función de los resultados
obtenidos, además de hacer consultas más completas al poder combinar
criterios alfanuméricos y espaciales.
Otras definiciones más académicas hacen del SIG, incluyen en su formulación
no solo al software sino también el hardware, equipo técnico y filosofía de
trabajo integrándolo todo de una forma global. Una de las más citadas es la del
National Center for Geographic Information and Analysis, N.C.G.I.A, citado
arriba.
14
La definición del diccionario de la Association for Geographic Information (AGI)
y el Departamento de Geografía de la Universidad de Edimburgo lo explica
como: "un sistema de cómputo para obtener, almacenar, integrar, manipular,
analizar y representar datos relativos a la superficie terrestre".6
De estas definiciones se puede extraer que la importancia de los SIG radica en
que las soluciones para muchos problemas frecuentemente requieren acceso a
varios tipos de información que sólo pueden ser relacionadas por geografía o
distribución espacial. Sólo la tecnología SIG permite almacenar y manipular
información usando geografía para analizar patrones, relaciones y tendencias
en la información, todo tendiente a contribuir a tomar mejores decisiones.
Los CAD se basan en la computación gráfica, que se concentra en la
representación y el manejo de información visual (líneas y puntos).
Los SIG necesitan un buen nivel de computación gráfica, pero esto no es
suficiente para ejecutar las tareas propias de un SIG. Su base de datos posee
una estructura muy particular y su manejo requiere un mayor volumen de
almacenamiento.
Las mayores diferencias radican en el volumen y la diversidad de información
y la naturaleza especializada de los métodos de análisis presentes en un SIG.
El dato geográfico es uno de los principales componentes de un sistema de
Información geográfico, para la construcción de un SIG se necesita como
6 www.agi.org.uk
15
elementos primordiales: Cartografía digital, posicionamiento global, imágenes
satelitales y/o fotografías aéreas.
4.2 COMPONENTES DE UN SIG
• Hardware
• Software
• Información
• Personal
• Métodos
4.2.1 HARDWARE
Los SIG corren en un amplio rango de tipos de computadoras desde equipos
centralizados hasta configuraciones individuales o de red, una organización
requiere de hardware suficientemente específico para cumplir con las
necesidades de aplicación.
4.2.2 SOFTWARE
Los programas SIG proveen las herramientas y funcionalidades necesarias
para almacenar, analizar y mostrar información geográfica, los componentes
principales del software SIG son:
• Sistema de manejo de base de datos.
• Una interfase gráfica de usuarios (IGU) para el fácil acceso a las
herramientas.
• Herramientas para captura y manejo de información geográfica.
16
• Herramientas para soporte de consultas, análisis y visualización de
datos geográficos.
Actualmente la mayoría de los proveedores de software SIG distribuyen
productos fáciles de usar y pueden reconocer información geográfica
estructurada en muchos formatos distintos.
4.2.3 INFORMACION.
Para que un SIG pueda resolver los problemas y contestar de manera
adecuada, se requiere de adecuados datos de soporte, es por eso que el
componente más importante para un SIG es la información.
La obtención de datos correctos generalmente absorbe entre un 60 y 80% del
presupuesto de implementación del SIG, y la recolección de los datos es un
proceso largo que frecuentemente demora el desarrollo de productos que son
de utilidad. Los datos geográficos y alfanuméricos pueden obtenerse por
recursos propios u obtenerse a través de proveedores de datos. Mantener,
organizar y manejar los datos debe ser política la organización.
4.2.4 PERSONAL.
Las tecnologías SIG son de valor limitado si no se cuenta con los especialistas
en manejar el sistema y desarrollar planes de implementación del mismo. Sin el
personal experto en su desarrollo, la información se desactualiza y se maneja
erróneamente, el hardware y el software no se manipula en todo su potencial.
17
4.2.5 METODOS.
Para que un SIG tenga una implementación exitosa debe basarse en un buen
diseño y reglas de actividad definidas, que son los modelos y prácticas
operativas exclusivas en cada organización.
4.3 FUNCIONAMIENTO DE LOS SIG
Los Sistemas de Información Geográficos, tienen una serie de funciones
diseñadas para la gestión de información geográfica: Captura, registro y
almacenamiento de datos: asimismo el paso de información analógica, en
papel, a formato digital de una computadora; a través de la digitalización,
vectorización, importación y otras. Básicamente un SIG da respuesta y
contribuye en la toma de decisiones en los siguientes aspectos: Localización
¿Qué hay en...? Condición ¿Dónde sucede que...? Tendencias ¿Qué ha
cambiado...? Rutas ¿Cuál es el camino óptimo…? Pautas ¿Qué pautas
existen...? Modelos ¿Qué ocurriría si...?
Estas cuestiones son de interés primordial en actividades relacionadas con la
planificación. Para instituciones de investigación, los SIG contribuyen en el
estudio de la distribución y monitoreo de recursos, tanto naturales como
humanos, tecnológicos, de infraestructura y sociales así como en la evaluación
del impacto de las actividades humanas sobre el medio ambiente respectivo.
De esta forma se contribuye; por ejemplo, en la planeación de actividades
destinadas a la preservación de los recursos naturales.
Toda la generación de nueva información que puede proveer un SIG depende
significativamente de la información que posee la base de datos disponible. La
18
calidad de esta base de datos y sus contenidos determinan la cantidad y
calidad de los resultados obtenidos del SIG.
La construcción e implementación de un SIG en cualquier empresa, es una
tarea siempre progresiva, compleja, laboriosa y continua. Los análisis y
estudios anteriores a la implantación de un SIG son similares a los que se
deben realizar para establecer cualquier otro sistema de información; sin
embargo, en los SIG hay que considerar las características especiales de los
datos utilizados y sus correspondientes procesos de actualización.
Es indiscutible que los datos son el principal activo de cualquier sistema de
información. Por ello el éxito y la eficacia de un SIG se miden por el tipo, la
calidad y vigencia de los datos con los que opera.
La información geográfica contiene una referencia territorial explícita como
latitud y longitud o una referencia implícita como el domicilio. Las referencias
implícitas pueden ser derivadas de referencias explícitas mediante
geocodificación.
Estas funciones nos deben permitir adecuar los datos a una estructura, su
objetivo es la obtención de un conjunto de datos temáticos estructurados en
capas de forma tal que representen un aspecto de la realidad y que en un
análisis interactivo del sistema me permita extraer conclusiones.
4.3.1 FUNCIONES GENERALES.
Algunas de las funciones generales que un SIG permite, son:
19
• Realizar un gran número de manipulaciones, sobresaliendo las
superposiciones de mapas, transformaciones de escala, la representación
gráfica y la gestión de bases de datos.
• Consultar rápidamente las bases de datos, tanto espaciales como
alfanuméricas, almacenadas en el sistema.
• Realizar pruebas analíticas rápidas y repetir modelos conceptuales en
despliegue espacial.
• Comparar eficazmente los datos espaciales a través del tiempo (análisis
temporal).
• Efectuar algunos análisis, de forma rápida que hechos manualmente
resultarían largos y molestos.
• Integrar en el futuro, otro tipo de información complementaria que se
considere relevante y que esté relacionada con la base de datos nativa u
original.
• Estructuración de datos y manipulación: creación de bases de datos, de
nueva cartografía.
• Proceso, análisis y gestión de datos: topología, consultas gráficas,
alfanuméricas, combinadas, superposición de planos e información.
• Creación de salidas: impresión de informes, graficación de planos y
publicación en diversos formatos electrónicos.
4.3.2 FUNCIONES ESPECIFICAS:
4.3.2.1 Funciones de captura y organización de datos.
• 1) funciones de digitalización.
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• 2) funciones de filtrado de líneas.
• 3) funciones de transformación de coordenadas.
• 4) funciones de localización de errores.
• 5) funciones de georeferenciación.
• 6) funciones de creación de topologías.
• 7) funciones de creación de mapas.
• 8) funciones de tratamiento de imágenes.
• 9) funciones de corte y unión de redes de polígonos y arcos.
4.3.2.2 Funciones de Gestión de tablas alfanuméricas
• 1) funciones de localización de uno o varios datos mediante técnicas
SQL.
• 2) funciones de creación y modificación de la estructura de una
tabla.
• 3) funciones de relación entre tablas de unión lateral.
• 4) funciones de indexado de tablas.
• 5) funciones de añadir registros procedentes de otra tabla.
• 6) funciones de exportación e importación a ASCII.
• 7) funciones de actualización de columnas.
4.3.2.3 Funciones de análisis espacial
21
• 1) funciones de análisis de área de influencia.
• 2) funciones de intersección de polígonos.
• 3) funciones de creación de mapas temáticos.
• 4) funciones de localización y selección de entidades (inclusión,
proximidad)
• 5) funciones de agrupamiento y clasificación.
4.4 CONSTRUCCION DE BASES DE DATOS GEOGRAFICAS.
La construcción de una base de datos geográfica implica un proceso de
abstracción para pasar de la complejidad del mundo real a una representación
simplificada que pueda ser procesada por el lenguaje de las computadoras
actuales. Este proceso de abstracción tiene diversos niveles y normalmente
comienza con la concepción de la estructura de la base de datos, generalmente
en capas; en esta fase, y dependiendo de la utilidad que se vaya a dar a la
información a compilar, se seleccionan las capas temáticas a incluir. Ver
Gráfica 1.
La estructuración de la información espacial procedente del mundo real en
capas conlleva ciertas fases. La primera, implica trabajar con las formas más
básicas de dibujo, de tal forma que toda la complejidad de la realidad ha de ser
reducida a puntos, líneas o polígonos.
La segunda, establecer la topología, o método matemático-lógico usado para
definir las relaciones espaciales entre los objetos geográficos. Esta puede
22
llegar a ser muy compleja, ya que son muchos los elementos que interactúan
sobre cada aspecto de la realidad.
4.5 TOPOLOGIAS, MODELOS DE DATOS Y TIPOS DE SIG.
4.5.1 TOPOLOGÍA:
Es el procedimiento por el cual se logra obtener un conjunto de entidades
relacionadas entre sí a través de las relaciones de proximidad y de enlace,
formando redes de entidades continuas. El objetivo de la topología es permitir
recorrer el territorio representado en el SIG desde una entidad a otra con
múltiples propósitos.
Estas relaciones entre entidades gráficas pueden ser:
- La contigüidad
- La conectividad
- La inclusión
- La proximidad
4.5.1.1 Contigüidad: Esta estructura topológica permite investigar cuáles son
las entidades que hay en su derredor. Ver Gráfica 2.
4.5.1.2 Conectividad: Permite la conexión entre las distintas entidades a
través de los nodos, para poder efectuar un análisis de redes. Ver Gráfica 3.
23
4.5.1.3 Proximidad: Se puede saber los objetos existentes en un radio
genérico. Ver Gráfica 4.
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. Ver Gráfico 5.
Existen diversas formas de modelar estas relaciones entre los objetos
geográficos o topología. Dependiendo de la forma en que ello se lleve a cabo
se tiene uno u otro tipo de Sistema de Información Geográfica dentro de una
estructura de dos grupos principales: SIG Raster y SIG vectoriales. No existe
un modelo de datos que sea superior a otro, sino que cada uno tiene una
utilidad específica y se complementan.
Los datos surgen de la necesidad de analizar la realidad en forma dinámica,
apoyándose para ello en los modelos.
4.5.2 MODELOS DE DATOS.
“Un modelo es una representación simplificada de la realidad en la que
aparecen algunas de sus propiedades”.7
Un modelo también puede definirse como un objeto, concepto o conjunto de
relaciones que se utiliza para representar y estudiar de forma simple y
comprensible una porción de la realidad. En otras palabras: la existencia de
7 JOLY, F. (1988): La Cartografía. Oikos-tau, Barcelona, España.
24
una relación simétrica entre modelo y realidad permite que un resultado P’
relativo al modelo pueda traducirse en otro P relativo al objeto real y, de esta
forma, que las respuestas derivadas del modelo sean aplicables a la realidad
sin perder sentido.
4.5.2.1 Modelo Instrumental.
Los modelos instrumentales serán todas aquellas representaciones que,
teniendo un soporte real, tal como un mapa, una ecuación, un histograma,
etc.; nos permiten generar modelos conceptuales; es decir, ideas concebidas
o adquiridas por la mente que permiten organizar percepciones y
conocimientos. Es difícil concebir mentalmente la magnitud territorial de
nuestro país; sin embargo, si pensamos en Guatemala como un mapa con
diferentes tramas de colores de acuerdo a sus municipios, densidad de
población, tipo de vegetación, renta de cada habitante, etc.; es sencillo
valorizar un aspecto u otro del territorio.
4.5.2.2 Modelo conceptual.
El diseño de un modelo conceptual presupone la existencia de una teoría
sobre el funcionamiento del sistema que se modela, la cual servirá para
predecir el comportamiento del sistema y optar, a la vista de los recursos
disponibles, por una u otra simplificación de la realidad.
Es la conceptualización de la realidad por medio de la definición de objetos de
la superficie de la tierra (entidades) con sus relaciones espaciales y
25
características (atributos) que se representan en un esquema describiendo
esos fenómenos del mundo real.
Para obtener el modelo conceptual se deben seguir los pasos siguientes:
- Análisis de la información y los datos que se usan y producen en la empresa
que desarrolla el SIG.
- Determinación de las entidades y los atributos con las relaciones que
aquellas guardan, de acuerdo con el flujo de información en los diferentes
procesos que se llevan a cabo en la empresa.
4.5.2.3 Modelo lógico.
Se puede definir como el diseño detallado de las bases de datos que
contendrán la información alfanumérica y los niveles de información gráfica
que se capturarán, con los atributos que describen cada entidad,
identificadores, conectores, tipo de dato (numérico o carácter) y su longitud;
además, se define la geometría (punto, línea o área) de cada una de ellas.
Es en esta etapa que se elaboran las estructuras en que se almacenarán
todos los datos, tomando como base el modelo conceptual desarrollado
anteriormente.
26
4.5.2.4 Modelo físico.
Es la implementación de los anteriores modelos en el programa o software
seleccionado y los equipos específicos en que se vaya a trabajar y por esto se
realiza de acuerdo con sus propias especificaciones.
El modelo físico determina en que forma se debe almacenar los datos,
cumpliendo con las restricciones y aprovechando las ventajas del sistema
específico a utilizar.
4.5.3 CONSTRUCCION DE UN MODELO.
En la construcción de un modelo, se pueden seguir básicamente dos caminos:
4.5.3.1 Enfoque analítico:
Consiste en el estudio del comportamiento de los elementos individuales
constituyentes del sistema, deduciendo de ello un comportamiento
generalizable de todo el sistema.
4.5.3.2 Enfoque sistémico:
Consiste en observar la realidad en un estudio global, y de ello deducir, por
ejemplo, los comportamientos individuales.
Ambos procedimientos, más que opuestos, son complementarios y
dependiendo de las características del sistema de estudio, se debe optar por
uno u otro.
27
4.5.4 ANALOGIA DE LOS SIG COMO MODELOS INSTRUMENTALES.
Los SIG deben ser diseñados como modelos de la realidad que se pretende
gestionar. Por lo tanto, deben evitarse aquellos planteamientos en los que el
SIG se conciba como sistema de gestión cartográfica y sistema de emisión de
gráficos y esquemas, ya que para tal propósito hay herramientas más
específicas y baratas, tales como los sistemas de cartografía automática o
sistemas multimedia, que nos permitirán obtener estos productos con más
calidad y a menor costo.
Existen diversos software para desarrollar un Sistema de Información
Geográfico, atendiendo a sus objetivos, sus cualidades y su alcance, estas
características se deben tomar en cuenta para que los proyectos desarrollados
sean los más adecuados. Estas características definirán si se trata de
sistemas abiertos, interfaces sencillos, fácil manejo, potencia de trabajo,
conexiones a internet, consultas simples a bases de datos externas, velocidad,
compatibilidad con otros sistemas software, etc. y conociendo estos detalles
podemos relacionar en que campo queremos aplicar el sistema de información
geográfica.
4.5.5 TIPOS DE SIG
4.5.5.1 SIG Raster
Los Sistemas de Información tipo Raster se basan en las relaciones de
vecindad entre los objetos geográficos. Su forma de proceder es dividir la zona
28
en una retícula o malla regular de pequeñas celdas conocidas como pixeles y
atribuir un valor numérico a cada celda como representación de su valor
temático. Como la malla es regular, el tamaño del pixel es constante y se
conoce la posición en coordenadas del centro de una de las celdas, por lo que
todos los pixeles están georeferenciados.
Para tener una descripción precisa de los objetos geográficos contenidos en la
base de datos el tamaño del pixel debe ser reducido en función de la escala, lo
que dotará a la malla de una resolución alta; sin embargo, debe tomarse en
cuenta que a mayor número de filas y columnas en la malla, se amplía el
proceso de captura de la información y se necesita un mayor espacio para
procesarla y almacenarla en la computadora.
El modelo de datos raster es útil cuando tenemos que describir objetos
geográficos con límites difusos, como por ejemplo puede ser la dispersión de
una nube de contaminantes, o los niveles de contaminación de un acuífero
subterráneo, donde los contornos no son absolutamente nítidos; en esos
casos, el modelo raster es más apropiado que el vectorial. Ver Gráfica 6.
En el modelo de datos raster, el valor de cada uno de los pixeles, se registra
individualmente, lo que supone una gran abundancia de información que es, en
muchos casos, reiterativa, porque el mismo valor numérico aparece en muchos
pixeles.
Entre los inconvenientes de la técnica raster, se encuentra la representación en
cuadrículas es poco adecuada para representar entidades lineales, tales como
carreteras, líneas de teléfono, ríos, etc.
29
Los gráficos raster almacenan y representan un dibujo o una imagen con una
matriz de puntos que recubre toda la imagen o el dibujo.
Cada celda de la matriz o cada punto está determinado por una cantidad de
bits, lo que va a significar la cantidad de tonalidades de grises que podrá
representar esta matriz. El modelo raster funciona a través de una retícula que
permite asociar datos a una imagen, es decir, se pueden relacionar paquetes
de información a los pixeles de una imagen digitalizada.
4.5.5.2 SIG VECTORIAL
Es aquel SIG que para la descripción de los objetos geográficos utiliza
vectores o líneas, definidos por pares de coordenadas relativas a algún sistema
cartográfico.
Con un par de coordenadas se define un punto, con dos puntos se genera una
línea, y con una agrupación de líneas se forman polígonos. A estos objetos de
dibujo ya se les puede asociar las diversas capas de información que se
relacionan con el modelo espacial generado a través de puntos y líneas.
Esta técnica de construcción de SIG, consiste en almacenar los conjuntos de
vectores que definen los trazos de un dibujo. En el soporte informático sólo se
almacenan las coordenadas de origen y destino de los vectores.
En los Sistemas de Información Geográficos vectoriales se utilizan tres
entidades que son: El Punto, el Arco y el polígono.
Las ventajas de la técnica vectorial es que permite medir distancia, superficie y
volúmenes de forma más precisa que con los sistemas raster. Además permite
30
representar entidades lineales y puntuales, permite una gestión individualizada
de las entidades geográficas, es decir permite punteros precisos a la base de
datos, al identificar a cada entidad individualmente, frente a los sistemas raster,
que identifican la clase, por ejemplo a través de un atributo de color. En el
modelo vector, la información sobre puntos, líneas y polígonos se almacena
como una colección de coordenadas x,y. La ubicación de una característica
puntual, pueden describirse con un sólo punto x,y. Las características lineales,
pueden almacenarse como un conjunto de puntos de coordenadas x,y. Las
características poligonales, pueden almacenarse como un circuito cerrado de
coordenadas.
Una de las ventajas de la técnica vectorial es que necesita menos espacio de
almacenamiento que la técnica raster.
La topología se conforma de manera completa en un fichero que está
constituido por:
- Una lista de vértices con nombres y coordenadas.
- Los objetos lineales se codifican indicando en que vértice comienza y en
cual termina cada uno de ellos.
- Los segmentos rectos que delimitan polígonos se codifican indicando su
nombre, el vértice en el que se inicia, el vértice en el que termina (de esta
forma se conoce el sentido del segmento) y el polígono que tiene a la izquierda
y a la derecha.
31
4.6 TIPOS DE ORGANIZACIÓN VECTORIAL.
La estructura de datos arco/nodo, consiste en una “cadena” o “arco” formado
por una sucesión de segmentos rectos, los cuales tienen la misma topología.
Un segundo elemento fundamental es el “nodo”: cada uno de los vértices en
que se cruzan tres o más arcos o que es el punto terminal de la línea o arco.
De esta forma, esta estructura se compone de los siguientes elementos:
- Los arcos que rodean al polígono.
- Cada arco se registra indicando el nodo de salida y el nodo
de llegada.
- Se registran los polígonos de la izquierda de la derecha al de
referencia.
- Finalmente, se recogen las coordenadas de los puntos, tanto
nodos como vértices normales.
Uno de los inconvenientes de la estructura vectorial es que la captura de datos
requiere mucho más medios y tiempo que las imágenes raster, lo que le
supone una gran dificultad de actualización de los datos vectoriales.
Otro inconveniente de la técnica vectorial es la comparación entre diferentes
mapas temáticos requiere mucho más tiempo de proceso, y es poco flexible
para la realización de análisis y simulaciones en tiempo real.
La representación vectorial no permite representar en forma satisfactoria
entidades complejas, tales como fotografías, paisajes, árboles, fachadas, etc.
Ver Gráfica 7.
32
4.6.1 INTEGRACION DE LA INFORMACION.
La disponibilidad de datos geográficos del territorio a estudiar, es el
condicionante principal para establecer cualquier proyecto que involucre un
SIG. Hace 10 años, el condicionante principal lo constituía la disponibilidad de
computadoras potentes que permitieran realizar los procesos de cálculo
involucrados en el análisis de datos territoriales.
Pero además de ser un factor limitante, la información geográfica es a su vez el
elemento diferenciador de un Sistema de Información Geográfica frente a otro
tipo de Sistemas de Información; así, los SIG tienen 2 características
principales: los elementos espaciales y los conjuntos de los datos. Mientras
otros Sistemas de Información contienen sólo datos alfanuméricos (nombres,
direcciones, números de cuenta, etc.), las bases de datos de un SIG integran
además la delimitación espacial de cada uno de los objetos geográficos.
Por ejemplo, un lago que tiene su correspondiente forma geométrica plasmada
en un plano, tiene también otros datos asociados como niveles de
contaminación, flora, fauna, pesca, niveles de captación en relación a la
temporada del año.
Otro ejemplo podría ser el contar con un suelo definido en los planos de
clasificación de un plan maestro de desarrollo. Este suelo urbanizable tiene una
serie de atributos, tales como su uso, su sistema de gestión, su edificabilidad,
sus características mecánicas, etc. Pero además, tiene una delimitación
espacial concreta correspondiente con su propia geometría definida en el
plano.
33
Por tanto, el SIG tiene que trabajar a la vez con ambas partes de información:
su topografía perfectamente definida en plano y sus atributos temáticos
asociados. Es decir, tiene que trabajar con cartografía y con bases de datos a
la vez, uniendo ambas partes y constituyendo con todo ello una sola base de
datos geográfica.
De esta manera, se define a la topología como esta capacidad de asociación
de bases de datos temáticas junto con la descripción espacial precisa de
objetos geográficos y las relaciones entre ellos y es precisamente la topología
lo que diferencia a un SIG de otros sistemas informáticos de gestión de
información. Ver Gráfica 8.
El SIG da la posibilidad de crear asociaciones entre sus entidades gráficas.
Se diferencia de la realizada en un CAD ya que en el SIG no solo se
establecen a través de códigos comunes, sino también a través de su posición
espacial. El SIG lo hace a través de la topología.
La integración de la información puede llevarse a cabo a través del Sistema de
Gestión de la Base de Datos –SGBD-, que es un componente del SIG, que
permite crear y acceder a los datos geográficos almacenado, actualizando los
datos ante posibles cambios y eliminando datos irrelevantes. Ofrece
seguridad de los datos, de modo que solo el administrador del SIG pueda
acceder a su estructura física.
Se especializan en el almacenamiento y manejo de todo tipo de información,
incluyendo datos geográficos. Están diseñados para almacenar y retirar datos,
34
aunque no tienen las herramientas comunes de análisis y de visualización de
los SIG.
En esencia, el SIG es un sistema de gestión de base de datos, específicamente
diseñado para el tratamiento simultáneo de datos espaciales e información
descriptiva relacionada,que nos brinda un lenguaje para análisis de datos que
permite al usuario describir los mecanismos o métodos utilizados por aquel.
También debe contar con procedimientos adecuados para comprobar la
coherencia de los datos y mantener su integridad.
Además, el SIG presenta muchas posibilidades, similares a las de la
automatización de la cartografía, debe permitir el tratamiento de datos
descriptivos no gráficos, como la información estadística, conjuntamente con
los datos espaciales a los que están relacionados. Para que un sistema pueda
considerarse un verdadero SIG, debe tener la capacidad de relacionar esos
dos tipos de datos.
Si bien el SIG difiere de otros instrumentos, como el sistema de gestión de
base de datos alfanumérico, la representación gráfica computarizada y la
cartografía automatizada, cada uno de estos otros sistemas constituye en
realidad un componente del SIG, cuya labor es integrar a todos esos otros
sistemas en una sola operación.
4.7 ANALISIS DE TECNOLOGIAS RELACIONADAS CON LOS SIG.
Existen características afines entre los sistemas de Información Geográfica y
otros sistemas de información, aunque su capacidad de manipular y analizar
35
datos geográficos hace superiores a los SIG. Estos se relacionan con otros
sistemas de información tales como :
• Mapeo de escritorio
• Herramientas CAD
• Sensores remotos
• Sistemas Manejadores de Bases de Datos
4.7.1 MAPEO DE ESCRITORIO.
Estos sistemas fueron la base del inicio de la tecnología de los SIG actuales.
Organizan la información utilizando capas para interactuar con el usuario, el fin
es la creación de los mapas y estos a su vez funcionan como base de datos,
su desventaja es que tienen capacidades limitadas de manejo de datos, de
análisis y de personalización.
4.7.2 HERRAMIENTAS CAD.
Sirven para crear diseños, y planos de construcción para obras de
infraestructura, estos sistemas no requieren de componentes relacionales ni
herramientas de análisis. El dibujo asistido por computadora CAD, actualmente
se ha ampliado como soporte para mapas, pero está limitado para analizar y
soportar bases de datos geográficas de mayor tamaño.
4.7.3 SENSORES REMOTOS.
Un sensor remoto se basa en la técnica de adquisición y procesamiento digital
posterior de los datos de la superficie terrestre desde elementos que capturan
36
la información a distancia instalados en plataformas espaciales, en virtud de la
interacción electromagnética existente entre el planeta tierra y el sensor.
4.7.4 SISTEMAS MANEJADORES DE BASES DE DATOS (SMBD)
Muchos SIG se apoyan en los SMBD, para almacenar, manejar y retirar todo
tipo de información, incluyendo datos geográficos. Sin embargo, no tienen las
herramientas comunes de análisis y de visualización de los sistemas de
información geográficos.
4.8 APLICACIONES GENERALES DE LOS SISTEMAS DE INFORMACION
GEOGRAFICOS.
Las aplicaciones de los SIG están directamente relacionadas con los avances
tecnológicos de cada ciencia.
Los primeros usos de los Sistemas de Información Geográfica están dirigidos al
ámbito espacial de cada fenómeno de la naturaleza, y se crean con la visión
de servir como archivos de datos espaciales, como los mapas clásicos, pero
esta aplicación se ha ido enriqueciendo y se empezó a aplicar en otros campos
como son: estudios sociales, redes, el medio ambiente, el geomarketing, la
geoingeniería y la teledetección.
La característica principal de un SIG es la interdependencia de unos temas
con otros, por ejemplo, un estudio sobre una red de carreteras tiene una
aplicación de medio ambiente, de red, o de ordenamiento territorial.
37
Se pueden hacer muchos y diversos estudios sobre un trazado de carretera
haciendo uso del SIG. En teoría, las diversas aplicaciones que podemos
realizar sobre una misma información dependerá del enfoque, no de la
información. Aunque no todos los SIG tienen la misma capacidad de análisis,
se usará uno u otro atendiendo a las necesidades del proyecto.
Indudablemente los SIG tienen otras muchas aplicaciones que están surgiendo
y que van tomando forma, a medida que se desarrollan las ciencias.
4.8.1 APLICACIÓN EN LA INVESTIGACIÓN SOCIAL. Este tipo de
investigación es el componente de estrategia empresarial que más
radicalmente ha cambiado. Durante los últimos años los estudios de
Marketing y de las ciencias sociales han estado estrechamente ligados
al incremento de la accesibilidad y el volumen de la información
disponible. Existen problemas que constituyen un reto para los
investigadores sociales, como son : el filtrado, la gestión y el análisis de
la información. Esta investigación puede tener diversos campos:
Localización de población con unos perfiles específicos y relación de
ésta con el entorno.
4.8.2 APLICACIÓN DE LOS SIG A LA ARQUEOLOGÍA. Localización de
puntos arqueológicos de interés y simulación de desarrollo. Estudios
comparativos de las poblaciones a partir del clima, fauna, y flora.
4.8.3 APLICACIÓN EN LA MEDICINA: Localización de epidemias, evolución
de las mismas en el territorio, desarrollo de las mismas a lo largo del año,
38
factores de riesgo y su localización.
4.8.4 APLICACIÓN EN LA OCEANOGRAFÍA: Localización de accidentes
geográficos, puntos de riesgo, corrientes marítimas, localización de iceberg a
la deriva, relieve marino, localización de mantos de petróleo etc. Realizar
estudios comparativos, de riesgos naturales y de conocimiento del mar.
4.8.5 APLICACIÓN EN LA CLIMATOLOGÍA: Evolución de frentes,
anticiclones, simulaciones y evolución para predicciones atendiendo a la
altura, velocidad del viento, y presión.
4.8.6 APLICACIÓN EN LA ADMINISTRACIÓN. Los SIG proveen a la
administración de la información necesaria para el trabajo, la empresa privada
también ha encontrado las múltiples aplicaciones que ofrecen los SIG
relacionados al mercado. El estudio de las características demográficas,
sociales y económicas de la población en un área determinada ofrece a dichas
empresas y sus departamentos de marketing y desarrollo información valiosa
para su toma de decisiones.
La georeferenciación de los datos de estas áreas nos permite responder a
preguntas como: ¿Dónde se encuentra localizada la competencia y cuáles son
sus áreas de influencia? ¿Dónde se encuentran nuestros clientes y dentro de
ellos su distribución a nivel adquisitivo y por edades? ¿Dónde hay vacíos de
negocio, zonas desatendidas y clientes potenciales? Estas y otras muchas
preguntas se plantean en los departamentos de marketing y desarrollo de las
39
empresas, y los SIG, permiten a través de la visualización, consulta,
modificación y análisis temáticos obtener unas respuestas satisfactorias para la
toma de decisiones.
Algunas de las áreas de actuación son en el sector del transporte, distribución,
telecomunicaciones, bancario, sanitario, comunicación, información, hotelería y
estudios de mercado.
4.8.7 APLICACIÓN A ESTUDIOS DE IMPACTO AMBIENTAL.
Impactos de la minería a cielo abierto. Son una fuente de deterioro ambiental
de primer orden. Tratamiento del suelo, y de la vegetación. Estudio de los
impactos ambientales generados por las carreteras. En la actualidad ha
crecido el interés general por las cuestiones relativas al medio ambiente, y ha
constituido tema de debate en las más importantes reuniones de expertos a
nivel mundial.
Los SIG encuentran en este ámbito unas aplicaciones directas, como por
ejemplo la planificación y gestión de recursos naturales.
Para una planificación y gestión integrada del medio ambiente necesitamos
agrupar el medio ambiente natural conformado por flora, fauna, y paisaje; con
el urbano constituido por residuos, saneamientos y contaminaciones.
Las aplicaciones en el campo ambiental, son numerosas:
40
1. Cálculo de rendimiento de una planificación de árboles.
2. Diseño de áreas de protección de los ríos.
3. La evaluación del impacto ambiental del trazado de una carretera.
4. Gestión del suministro de agua.
5. Tratamiento de aguas residuales.
6. Capacidad de la tierra para usos forestales.
7. Mapas del suelo del mundo.
8. Planificación de la agricultura en zonas deprimidas.
9. Aplicados a la valoración económica de los ecosistemas forestales de un
territorio.
4.8.8 APLICACIÓN EN LA DEMOGRAFÍA. Los SIG pueden aplicarse
utilizando las características demográficas, y la distribución espacial, para la
toma de decisiones. Las aplicaciones pueden ser: el análisis para la
implantación de negocios, servicios públicos, zonificación electoral, etc. El
origen de los datos regularmente corresponde a los censos poblacionales, y
generalmente manejan escalas pequeñas.
41
CAPITULO V.
5. ANALISIS DE LOS SISTEMAS DE INFORMACION GEOGRAFICOS Y
LA FORMA QUE SE APLICAN EN LA INGENIERIA CIVIL.
Las aplicaciones en Ingeniería Civil empiezan por la combinación de planos
cartográficos y bases de datos. Otras aplicaciones en Ingeniería Civil pueden
ser: Diseño de Carreteras, Hidrología, Redes de Comunicación, Construcción
de aeropuertos, Presas, Embalses, Planificación de líneas de comunicación,
Ordenamiento territorial, Cartografía y estudios en 3 dimensiones, Estudios
geológicos y geofísicos, y explotación de minas, entre otros.
La ingeniería civil trabaja muy estrechamente con los software de los Sistemas
de Información Geográficos, SIG. Los objetivos principales que se enfocan son
la optimización de la instalación, mantenimiento y reparación de las
infraestructuras. La geoingeniería, como una ciencia nueva, es la ingeniería
basada en elementos georeferenciados, es decir que su representación en un
plano, está ligada a un plano de referencia y coordenadas geográficas.
Existen diversos campos de aplicación de los Sistemas de Información
Geográficos - SIG - , dentro de la Ingeniería Civil :
5.1 DISEÑO DE CARRETERAS.
La aplicación de los SIG en el Diseño de carreteras, está directamente
relacionado con la Selección de la ruta, que incluye el proceso preliminar de
recolección y selección de datos, el estudio de mapas topográficos, el
42
reconocimiento y las localizaciones de poligonales de estudio; su importancia
radica en virtud que la Selección de la ruta es una de las fases más
trascendentales en el estudio de una carretera.
La localización y el diseño de una carretera está influenciado por la topografía,
las características geológicas del suelo, el drenaje, la necesidad de preservar la
integración física o ambiental de la zona, y el factor de tierras atravesadas.
La topografía es a su vez, uno de los factores principales de la localización de
una carretera, ya que afecta a los alineamientos, pendientes, visibilidad y
secciones transversales.
En Ingeniería Civil, una de las recomendaciones para reconocimientos
preliminares de carreteras, conocidas como Reglas de Wellington, establece
que no se debe hacer el reconocimiento de una línea, sino de toda un área,
observando lo más ancho posible a ambos lados de la línea, es por esto que
los SIG se acoplan perfectamente, porque nos brindan la oportunidad de
chequear en la fotografía aérea simultáneamente con el resto de mapas
necesarios para el trazado de la ruta, proporcionando mayor amplitud en la
toma de decisiones. Asimismo los SIG poseen una función denominada buffer
o area de influencia, y para el caso de una línea, podemos asignarle una franja
de influencia de 5 o 10 metros, en la que podemos estudiar simultáneamente
las parcelas que serán afectadas por el derecho de vía.
Existen software SIG específicamente orientados para el diseño de carreteras,
entre los cuales podemos mencionar: INROADS y GISEL, que combinan fotos
aéreas, planos topográficos, la hidrología, la geología del lugar en forma de
mapas geológicos, y las posibles rutas de estudio.
43
Un SIG para este tipo de diseño, es muy útil porque toda la información está
georeferenciada, y en cualquier trazo que hagamos en nuestro mapa, está
relacionado por medio de las coordenadas, con el resto de mapas, incluso con
las fotografías aéreas del lugar.
5.2 HIDROLOGIA
Los Sistemas de Información Geográficos aplicados a esta ciencia, están
diseñados para la Gestión del Ciclo Integral del agua, que incluyen el
abastecimiento y el saneamiento. Para ello debemos establecer el caudal de
diseño de un acueducto, es decir determinar el consumo de agua, el cual está
influenciado por la temperatura, la calidad del agua, las características socio-
económicas , la presión en la red de distribución de agua potable, la
administración del sistema de consumo, y los medidores. Estos factores
pueden presentarse como capas temáticas, conformando los datos que
necesitamos para el funcionamiento del SIG. En España, existe el SIGRID,
que es un Sistema Integrado de Gestión de la Red e Instalaciones de
Distribución. Su objetivo principal es la de realizar los trabajos de gestión y
mantenimiento de la red e instalaciones del área de distribución. Está basado
en la tecnología AM/FM/GIS y permite integrar información gráfica y
alfanumérica de una manera homogénea.
Una aplicación más es la elección de la fuente de abastecimiento de agua,
pues esta puede ser superficial, subterránea o de agua llovida, y debe cumplir
con los requisitos mínimos de cantidad, calidad y localización. Es aquí, donde
los SIG juegan un papel importante, porque estos pueden conjugar la
44
localización de las fuentes de agua como pares de coordenadas para que su
captación y conducción, resulte técnica y económicamente factibles. Una de
las aplicaciones SIG es la simulación hidrológica en cuencas. La
Confederación Hidrográfica del Tajo, en España realiza estudios sobre los
Recursos Hidráulicos Naturales de la Cuenca del Tajo, atendiendo a la
estimación de los volúmenes de precipitación caídos sobre la cuenca, la
caracterización física de cada sub-cuenca, y la obtención de los recursos
naturales.
Otro ejemplo de aplicación de los SIG, a las redes de distribución de agua, lo
constituye el G-RED, que es un sistema de gestión gráfica de redes de agua,
que nace en 1994 con la idea de un desarrollo SIG específico para las redes de
agua, orientado al dibujo y la localización de la red de agua potable, inventario
de elementos de la red, gestión de cortes del servicio y fugas de la red, etc.
5.3 REDES DE TELECOMUNICACION.
Los SIG aplicados a las redes de Telecomunicación, son un poco más
complejos, pues estos SIG, incorporan algoritmos específicos que añaden
inteligencia a la geometría de la red. Los símbolos de cables aportan
información sobre cargas eléctricas, conexiones, capacidades y ubicación. El
software es utilizado para verificar la fiabilidad del diseño, simular proyectos de
expansión propuestos y calcular el cable necesario para instalaciones
específicas.
Algo que facilita enormemente la obtención de información a través de un SIG,
es la gran cantidad de datos georreferenciados, y la disposición de información
45
adicional referente al área de estudio tal como datos geomorfológicos,
climatológicos, y sociales. La generación de nueva información se contrastará
adecuadamente con la simulación de impactos tanto sociales, ambientales, y
económicos, bajo una base cartográfica que hace que los SIG y los productos
software especialmente orientados a la ingeniería civil como Microstation J,
SIGRED, linRail, Field.works, InSewer, InWater, etc hacen herramientas
esenciales en las obras de ingeniería civil.
5.4 CONSTRUCCION DE AEROPUERTOS.
La construcción de aeropuertos encuentra en los SIG, una manera menos
compleja para desarrollar su planificación y ejecución. Por definición, un
aeropuerto es un área definida de tierra o agua destinada total o parcialmente a
la llegada, salida y movimiento en superficie de aeronaves. Los aeropuertos
cuentan con pistas de aterrizaje pavimentadas de uno o varios kilómetros de
extensión. En esta área a construir, tiene que darse una nivelación, un
movimiento de tierras, un estudio de suelos, compactación, y pavimentación.
Al igual que con el diseño de carreteras, los SIG pueden agrupar e integrar
información de mapas geológicos, mapas de curvas de nivel, y tipos de suelo.
Asimismo, los SIG conectan cada área y cada línea, con registros de su
respectiva base de datos, y pueden asignársele datos, valores y
características propias de cada área, así como fotografías y videos.
Desde el punto de vista de las operaciones aeroportuarias, se pueden distinguir
dos partes, el componente aéreo y componente terrestre. La diferencia está en
las distintas funciones que en cada componente se realizan. En el
46
47
"componente aéreo" las operaciones se aplican sobre las aeronaves y todo se
planifica alrededor de lo que estas necesitan, en el "componente terrestre" los
servicios giran alrededor de los pasajeros y sus necesidades.
En el componente terrestre, los edificios terminales tienen como función la
conexión entre los modos de transporte terrestre (vehículos, autobuses, tren,
metro) y el modo de transporte aéreo.
Los Sistemas de Información Geográficos tienen conectores entre sus
elementos, además funciones de análisis de área de influencia, lo cual es
importante para el estudio del cono de aproximación de los aviones al
aeropuerto.
Además las funciones de intersección de polígonos, funciones de localización y
selección de entidades como inclusión y proximidad propias de un SIG,
pueden utilizarse para el establecimiento y la ubicación de las operaciones
aeroportuarias en tierra, tales como el volumen de pasajeros y el tipo de tráfico
que a su vez condicionan el tamaño y localización de los vestíbulos de salidas
y llegadas, control de pasaportes, salas de embarque, zonas de espera y
control de aduanas.
Los SIG aplicados a la construcción de aeropuertos, permiten el diseño seguro
del área de maniobras (pistas y calles de rodaje) y la plataforma. También
pueden aplicarse a proyectos de nuevas pistas, conservación y mejora de las
pistas existentes, explanaciones, y mejoramiento de rutas.
Un diseño apropiado permite el rodaje de las aeronaves en las pistas y el
despegue y aterrizaje de las aeronaves. La cartografía en 3 dimensiones,
permitirá la ubicación óptima del centro de control de área, en el cual se
desempeñan los llamados controladores de tránsito aéreo, encargados de
dirigir y controlar todo el movimiento de aeronaves en el aeropuerto y en la
zona área bajo su jurisdicción.
5.5 REDES FERROVIARIAS.
Una de las muchas aplicaciones de los Sistemas de Información Geográfica es
en el diseño de Redes ferroviarias. Una vía férrea es el lugar por donde se
transportan los trenes, está constituida por varios elementos como rieles; que
están asegurados sobre traviesas, estas se colocan dentro de una capa de
balasto, que forman el sitio. Se considera que la vía férrea es el elemento
principal de la infraestructura ferroviaria, para su elaboración es muy importante
hacer movimientos de tierra y obras de ingeniería como alcantarillas, drenajes,
y puentes, entre otras.
En Guatemala las redes ferroviarias están prácticamente en desuso, pero en el
futuro podría considerarse una buena opción para transportar tanto personas
como mercadería, si se toman en cuenta los avances en la tecnología de
trenes, y los nuevos modelos, constituyendo una forma rápida de transporte,
aún no explotada, a diferencia de los países europeos, que utilizan el tren como
una alternativa viable, entre distintas regiones de un país, o entre países
vecinos. Un SIG puede utilizarse exitosamente en estudios de elección y
definición de trazados SIG como herramientas de caracterización del territorio,
existen aplicaciones reales como Ferrocarriles Belgas Belgium Rail que
adoptaron el Sistema Auto Cad Map versión 2.0 para la planificación, diseño y
48
mantenimiento de las líneas y equipamientos ferroviarios existentes y nuevos
proyectos, incluidos los enlaces con las líneas de alta velocidad europeas.
Para el diseño de una red ferroviaria, el SIG puede ser útil, porque nos ayuda a
la toma de decisiones, si se toma en cuenta que se tiene que seleccionar una
ruta óptima de un conjunto viable de rutas, descartando aquellas en las que la
pendiente no es favorable, o circunstancias como que el tipo de suelo no es el
adecuado, o que el mapa topográfico nos indique que se tiene que hacer un
túnel, para establecer el paso del tren, haciendo el proyecto de construcción
algo más versátil.
Los costos de acarreo y sobre-acarreo de materiales, pueden calcularse de una
manera más fácil, estableciendo en un mapa digital, producto del SIG; la
localización de los bancos de material para el balasto o piedra partida que se
utilizará para la construcción de la vía, para la mejor distribución de las
presiones al terreno y desagüe de las aguas pluviales.
Se necesita también un sistema de electrificación, y el diseño de los circuitos
de vía, estos son instalaciones eléctricas, en las cuales las vías férreas son las
conductoras, ya que estas se obstruyen por contacto con las ruedas metálicas
del tren o material rodante, para esto podemos utilizar las funciones de
organización de datos denominadas corte y unión de redes de polígonos y
arcos, propias de un SIG.
El proceso de análisis y gestión de datos que incluye la topología, las
consultas gráficas, alfanuméricas, combinadas, y la superposición de planos e
49
información como funciones de un SIG, pueden ser aprovechadas para el
diseño de estaciones ferroviarias, y controladores de rutas.
5.6 RED DE TRANSPORTE DE ENERGIA ELECTRICA.
La Ingeniería Civil está directamente involucrada en el Diseño y Construcción
de un Sistema de suministro eléctrico conocido como Red de transporte de
energía eléctrica. La construcción de esta red es para transportar energía
eléctrica generada en las centrales eléctricas hasta los puntos de consumo,
que puede ser una casa o una población entera.
La línea de transporte de energía eléctrica es el medio físico por el cual se
transmite la energía eléctrica a grandes distancias. Esta línea se compone de
conductores y de torres de alta tensión. La ubicación óptima de estas torres y
del cableado puede lograrse con ayuda de un SIG, ya que este tiene un
sistema de búsqueda de elementos en la base de datos relacionados con la
base gráfica constituida por mapas. Al tener identificados los predios o áreas
físicas que no pueden ser cruzados por cables, obtenemos por exclusión, un
conjunto de áreas aprovechables para instalación de torres y tendido de cables,
toda vez que se tengan identificados los puntos de generación y puntos de
aprovechamiento de la electricidad.
El SIG es capaz incluso de calcular distancias entre postes del tendido eléctrico
que son identificados como una topología de puntos o pares de coordenadas;
de modo que se puede saber cuál será la alternativa más económica, por
utilizar menos cable, y menos postes.
50
Existen características inherentes a cada tipo de torre, por ejemplo debemos
saber cuáles deben ser más resistentes para soportar tracciones mayores
como las usadas para dar un giro con un ángulo determinado, o las usadas
para cruzar carreteras, salvar obstáculos, o elevar la línea para subir un cerro;
en cuyos casos a cada torre identificada como un punto en nuestro sistema
SIG, podemos asignarle atributos que muestren cuales torres son las más
fuertes, en términos de su diseño estructural, así como su capacidad en voltios,
tipo de alambre, tipo de aislador.
La ventaja de agrupar las torres en una sola capa de puntos, y estos
conectados a una base de datos, es que podemos hacer búsquedas de que
torres tienen determinada capacidad o característica específica y que las
muestre como un mapa nuevo, con la selección realizada.
Existen redes como SIGRED, que es un sistema integrado de gestión de redes
de distribución. Sus objetivos y aplicaciones básicas son: Mejorar la gestión de
la red eléctrica (conocimiento, localización), Mejorar el servicio al ciudadano
(calidad, y tiempos de respuesta) y Reducción de costes.
5.7 MINERIA.
El diseño de un SIG aplicado a la minería, facilita el manejo de un gran
volumen de información generada en varios años de explotación de un banco
minero.
51
Definiremos mina como el conjunto de operaciones necesarias para explotar un
yacimiento y el establecimiento de las plantas necesarias para el tratamiento
del mineral extraído.
En este contexto, vemos que los SIG pueden utilizarse para la planificación de
las operaciones de explotación, y con una mayor aplicación en minas
subterráneas, las cuales desarrollan sus actividades por debajo de la superficie
a través de labores subterráneas. En este tipo de explotación se deben de
realizar túneles, cavernas, pozos y chimeneas.
El SIG proporciona funciones para la realización de análisis de:
5.7.1 Elementos puntuales como sondeos o puntos topográficos;
5.7.2 Elementos lineales como perfiles,y tendido de electricidad,
5.7.3 Superficies tales como áreas de explotación.
5.7.4 Volúmenes, que representan a capas geológicas, facilitando
herramientas de modelación de las capas o formaciones geológicas.
Un SIG permite la planificación de restauración, el control de escombreras y
seguimiento continuado de la explotación.
Debido a la naturaleza de los SIG, de agrupar la información por capas, y a su
vez relacionar cada espacio a un conjunto consistente de campos en una base
de datos; es posible relacionar simultáneamente la información topográfica,
geológica, e hidrológica, con el objeto de trazar las rutas de acarreo de
52
materiales y minerales extraídos. La información hidrológica es básica para no
contaminar los mantos acuíferos y la preservación del recurso agua.
La ubicación en mapas digitales, de los pozos y sondeos preparativos para la
explotación, son importantes para definir el tipo de maquinaria a usar según
los espesores de los diferentes tipos de suelo, lo cual facilitará los procesos de
carga y transporte, posteriores a la fase de arranque o tumbe, que es la
operación básica para separar la roca del macizo rocoso donde se encuentra.
5.8 PLANIMETRIA Y CARTOGRAFIA DIGITAL EN TRES DIMENSIONES.
La planimetría se ocupa de la representación bidimensional del terreno,
brindando la oportunidad de proyectar cualquier trabajo realizado en el terreno,
sobre un papel o en pantalla. Su objetivo es plasmar características y que el
usuario tenga fácil acceso a la información de un predio. Las aplicaciones SIG
van encaminadas a saber qué cantidad de terrenos están desocupados a lo
largo de una avenida, o la cantidad de postes para servicio de cable o teléfono,
que se necesitan para determinado proyecto. La elección del tipo de
planimetría depende del tipo de información que el usuario vaya a necesitar
para su proyecto.
La planimetría permite al usuario visualizar de forma clara y con gran exactitud
la información que se encuentra dentro de su proyecto. Ver Gráfica 9
53
La cartografía digital en tres dimensiones, también conocida como 3D, sirve
para la información tridimensional de construcciones civiles, es requerida para
realizar, por ejemplo, la planeación de la cobertura de las ondas de radio en
una población, ubicando los rebotes de ondas radiales entre antenas.
Sirve para la optimización de redes, ubicación de antenas, interferencias de
radio frecuencia, tendido de líneas de transmisión en 3D; o en el caso de la
planeación de un aeropuerto este modelado tridimensional permite realizar el
estudio de los espacios aéreos que intervienen en el proceso de diseño
referenciado, en su caso, la viabilidad técnica de su construcción. Ver Gráfica
10.
El MDE, Modelo Digital de Elevación representa el caso en el que la variable
representada es la cota del terreno en relación a un sistema de referencia
concreto. Análogamente a otros modelos, hay una distancia entre el objeto del
mundo real, su representación conceptual matemática, y los números que
manipula la computadora.
El modelo matemático plantea limitaciones, por ejemplo, es normal que se
represente la superficie de elevación del terreno como una función de dos
variables: z=f(x,y). Esto deja de lado implícitamente la posibilidad de modelar
correctamente algunos accidentes geográficos, como por ejemplo salientes,
cuevas, etc, pero sirve para una buena aproximación dependiendo del grado de
detalle y de información preliminar que se disponga. Por ejemplo, en Ingeniería
Civil puede usarse como una excelente herramienta para el cálculo del
movimiento de tierras, en el que se necesita calcular volúmenes de tierra a
54
cortar o a rellenar, según sea el caso. Esto se logra con una herramienta
denominada fill/cut, para el caso del software Autocad Land 3D. Figura 11.
5.9 INFRAESTRUCTURA.
Estos Sistemas de Información Geográfica son utilizados para modelar la
conducta del tráfico determinando patrones de circulación por una vía en
función de las condiciones de tráfico y longitud. Asignando un costo a los
puntos en los que puede existir un semáforo se puede obtener información
muy útil relacionada con análisis de redes.
Las primeras aplicaciones de los Sistemas de Información Geográficos, se
dieron en el marco del desarrollo, mantenimiento y administración de redes,
tanto de electricidad, de agua, de gas, de drenajes y de teléfono. En este caso,
los sistemas SIG almacenan información alfanumérica de servicios
relacionados con las distintas representaciones gráficas de los mismos. Estos
sistemas almacenan información relativa a la conectividad de los elementos
representados gráficamente, con el fin de realizar un análisis de redes.
La posibilidad de realizar una consulta combinada de información, ya sea
gráfica o alfanumérica, son las funciones más comunes para estos sistemas, y
para la planificación de redes, y gestión de mantenimiento, entre otros.
5.10 ORDENAMIENTO TERRITORIAL.
El ordenamiento territorial podemos definirlo como la expresión espacial de la
política económica, social, cultural y ecológica de toda la sociedad; y una
disciplina científica, una técnica administrativa y una política concebida con un
55
enfoque interdisciplinario y global.
Dentro del Ordenamiento Territorial podemos realizar diversos estudios,
aunque en dicho ordenamiento encontramos tres grandes bloques:
5.10.1. PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN URBANA.
El usuario principal es determinada municipalidad y su finalidad es la de
facilitar su funcionamiento diario. Para ello, se necesita tener bajo una base
cartográfica la información que deberá de ser interdependiente y a la vez estar
interconectada.
La planificación urbana puede usarse en la actualización del padrón electoral,
pago de impuestos, control de tránsito, y control de redes.
Pueden integrarse un mapa de una ciudad en un SIG, permitiendo conocer en
todo momento la situación socioeconómica, el nivel de accesibilidad de la
población, su movilidad, etc., con el objeto de realizar un análisis de los
resultados para mejorar el tráfico, las redes de transporte, con el consecuente
ahorro energético.
5.10.2. PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN RURAL.
El ordenamiento territorial rural también requiere de una planificación. Puede
crearse un proyecto que detecte los principales riesgos que afecten a
determinada población, por ejemplo la sobreproducción agrícola, deterioro de
los acuíferos, y e impacto de cultivos no apropiados, con el fin de ayudar a la
toma de decisiones.
56
5.10.3. EL CATASTRO.
El catastro, tanto urbano como rural, se define por el registro de las
propiedades, limitaciones y valores del suelo de una región. Su origen es el
establecimiento de impuestos y su base de trabajo la parcela (de ella cuelgan
diversos atributos sobre los que se harán las consultas temáticas). Esta
automatización de la información se ha especializado dando lugar a los LIS
(Land Information System o Sistemas de Información del terreno o parcelas).
En la actualidad está surgiendo el catastro multipropósito (Michell y Zilkoski,
1986), para aumentar la información básica del catastro para lograr estudios
más completos fundamentalmente dirigidos hacia la planificación. Esta nueva
información está compuesta por la red viaria, edificios públicos, infraestructura,
topografía,...etc.
CAPITULO VI.
6. CONCLUSIONES
6.1 Los campos de la Ingeniería Civil, en los que pueden utilizarse los
Sistemas de Información Geográficos, son:
a) Topografía, para nivelaciones, trazos preliminares de
carreteras; cálculo de Movimiento de tierras;
57
b) Hidrología, para la Gestión del Ciclo Integral del
agua , y en el Manejo y simulación de cuencas
hidrográficas;
c) Redes de Telecomunicaciones, para la verificación
de la fiabilidad del diseño y simulación de proyectos
de expansión.
d) Construcción de aeropuertos, para el estudio del
cono de aproximación de los aeroplanos,
establecimiento y ubicación de operaciones
aeroportuarias, localización de vestíbulos de salidas
y llegadas de pasajeros.
e) Redes ferroviarias, planificación, diseño,
mantenimiento de la red, caracterización, enlaces
con otras lineas.
f) Red de transporte de energía eléctrica, para la
gestión de redes de distribución.
g) Minería, planificación de operaciones, seguimiento
de la explotación.
h) Planimetría y Cartografía en 3 Dimensiones, para la
información tridimensional de construcciones civiles.
i) Ordenamiento territorial e infraestructura. Dado por
la Planificación y Gestión Urbana, Gestión Rural y el
Catastro.
58
6.2 Se identificaron ventajas al aplicar Sistemas de Información Geográficos
en procesos metodológicos propios de cada ciencia de la Ingeniería Civil.
a) Una primera ventaja al utilizar información
georeferenciada, es la optimización de tiempo, en virtud
que se agilizan procesos análogos tales como conformar
mosaicos de fotografías aéreas (para el trazo de
carreteras, estudios de hidroeléctricas, minería), y
sustituirlo con fotografía aérea georeferenciada y capas
temáticas vectoriales, en un SIG.
b) Otra ventaja es la organización en niveles, apta para
ciencias que requieren precisión, y criterio, como la
cartografía, el ordenamiento territorial y la planificación de
proyectos.
c) Una gran ventaja de los SIG, es que puede agrupar entes
gráficos vectoriales, según sus características, como
puntos, líneas y polígonos, y relacionarlos entre sí, para
hacer búsquedas y análisis. Por ejemplo: postes, pozos y
antenas pueden ubicarse como puntos definidos por pares
coordenados. Mientras que lineas pueden definir caminos,
carreteras y límites. Los predios, localidades, municipios y
departamentos, pueden agruparse como polígonos con un
área determinada.
59
6.3 Las formas de aplicación y aprovechamiento de las principales
características de los SIG, en la planificación de proyectos en Ingeniería
Civil, pueden enunciarse a continuación:
La ventaja de los Sistemas de Información Geográfica -
SIG- de organizar la información en niveles y poder
combinar capas de información georeferenciada, puede
utilizarse para la planificación, ubicación, diseño y
construcción, en aplicaciones como diseño de carreteras,
ordenamiento territorial, estudios de prefactibilidad de
hidroeléctricas, cartografía, minería, y construcción de
aeropuertos, ya que pueden manejarse con fotografías
aéreas y mapas específicos, simultáneamente.
La consulta simultánea de bases de datos gráficas y
alfanuméricas, puede utilizarse como una ventaja de los
SIG para el mapeo, ubicación y mejoramiento de la gestión
urbana y ordenamiento territorial, en virtud que relacionan
muchas características de cada ente gráfico, como área,
servicios, códigos, pertenencia, jurisdicción, todas reunidas
en un solo registro de la base de datos.
La edición y el análisis espacial de entidades gráficas,
como las relaciones de contigüidad, proximidad, inclusión,
y conectividad, deben aprovecharse como una ventaja de
los SIG, para la optimización de la gestión de redes
60
eléctricas, de agua potable, y de redes de servicios en
general.
6.4 Los Sistemas de Información pueden ser referenciados a entidades
espaciales, combinando la parte gráfica del sistema, con una base de
datos interactiva y de actualización automática.
6.5 Las diversas aplicaciones de los SIG están directamente relacionadas
con el desarrollo tecnológico tanto del software como del hardware. A
medida que surgen nuevos programas informáticos, que pueden hacer
mejores modelaciones de la realidad y mejores simulaciones, surgen
nuevas aplicaciones y viceversa.
6.6 La aplicación de los Sistemas de Información Geográficos, se apoya en
otras tecnologías y herramientas del software tales como teledetección,
modelos digitales del terreno –DEM- , redes irregulares de
triangulación (Triangular irregular network) –TIN- y fotografías aéreas,
que permiten mejores análisis y cuantificaciones.
61
CAPITULO VII.
7. RECOMENDACIONES.
7.1 El uso de los Sistemas de Información Geográficos aplicados a la
Ingeniería Civil en Guatemala, no debe ser manejado como un problema
de tecnología, como ha sido durante años, sino que debe concebirse
como la necesidad de una herramienta tanto para el manejo de datos
espaciales, como para la toma de decisiones.
7.2 Los sistemas de información geográficos, deben incluirse en los
programas de estudio de Ingeniería Civil, ya que constituyen una
herramienta valiosa para la planificación de actividades del Ingeniero y
de la respectiva toma de decisiones en el campo profesional.
7.3 Los Sistemas de Información Geográficos, no deben ser
considerados como un sustituto del trabajo, del juicio o del buen
criterio del Ingeniero para la elección entre una o más opciones viables,
en la planificación y ejecución de un proyecto, sino más bien como un
instrumento de apoyo para el análisis y posterior toma de decisiones.
62
CAPITULO VIII.
8. GLOSARIO DE TERMINOS.
8.1 Técnica raster: técnica de representación de gráficos con computadoras
que consiste en representar un dibujo o una imagen con una matriz de puntos
que recobra toda la imagen o el dibujo.
8.2 Técnica vectorial: técnica de representación de entidades gráficas en
computadoras que consiste en almacenar las colecciones de vectores que
definen los trazos de los dibujos.
8.3 Imagen satelital: cartografía en formato raster obtenida a partir del
procesamiento de imágenes satelitales.
8.4 Carta digital (diferencia con carta escaneada): cartografía en formato
vectorial, obtenida a partir de métodos cartográficos convencionales (en lo que
respecta al proceso) y que se caracteriza por tener la información almacenada
en niveles o capas según las características particulares de la misma.
Se diferencia de la carta escaneada en que esta última es un archivo raster,
copia fiel del original en papel sin posibilidad de ser actualizada.
63
8.5 Topología: definición matemática explícita de las interrelaciones
geométricos-espaciales de las entidades cartográficas, las cuales están
representadas por puntos, líneas polígonos o volúmenes.
8.6 Base de datos: conjunto organizado e interrelacionado de datos
almacenados en un soporte informático. Una base de datos geográficos es una
representación o modelo de la realidad territorial. Dicha base contiene datos
sobre la posición, los atributos descriptivos, las relaciones espaciales y el
tiempo de las entidades geográficas, las cuales son representadas mediante el
uso de puntos, líneas, polígonos, volúmenes o bien celdas.
La base de datos es independiente de los programas informáticos que las
gestionan y pueden estar constituidas por más de un archivo, por lo cual puede
servir para más de una aplicación.
8.7 Georeferenciación: asignación de datos de posición a las entidades
geográficas sobre la base de un sistema de referencia estándar. Cuando se
emplea un sistema de tipo global, como por ejemplo la latitud y la longitud o el
sistema UTM, la georeferenciación se denomina directa.
Cuando se emplea una georeferenciación de tipo local, utilizando por ejemplo
la dirección postal o los códigos de las divisiones administrativas, se denomina
georeferenciación indirecta.
64
8.8 Sistema de posicionamiento global: sistema de información espacial
que, sirviéndose de una constelación de satélites, permite fijar con gran
precisión la posición de un punto en la superficie terrestre.
8.9 Pixel: contracción de las palabras inglesas PICture Element que designan
la unidad espacial más pequeña de información que puede ser manejada
independientemente en una imagen raster.
8.10 Sistema de referencia: para poder efectuar cálculos de posición,
distancias, direcciones, etc. , sobre la superficie de la tierra, es necesario tener
un marco de referencia matemático.
El que actualmente se usa es el conocido como WGS 84 (World Geodetic
System medido en 1984) y consiste básicamente de un elipsoide cuyo eje
mayor mide 6378137 m y su centro coincide con el centro de masa de la tierra,
sobre éste se basa el sistema GPS para brindar posiciones a sus usuarios.
8.11 Sistema de Proyección: los sistemas de proyección son expresiones
matemáticas que convierten los datos desde una posición geográfica (latitud y
longitud) sobre el globo terráqueo a una localización representada sobre una
superficie plana.
Los sistemas de proyección transforman el espacio tridimensional a uno
bidimensional que generalmente conocemos como mapa o carta topográfica.
65
8.12 Naturaleza de los datos geográficos: las características esenciales de
los datos geográficos son cuatro:
j) Posición: se refiere a dónde esta localizada una
entidad, comúnmente referida como
georeferenciación para hacer un hincapié especial
en que una entidad se localiza con relación al
geoide terráqueo.
k) Atributos temáticos o descriptivos: responden a
la cuestión ¿Qué es?, y recogen las características
descriptivas de los elementos.
l) Relaciones espaciales: Esta referido a la topología
m) Tiempo: es el momento o etapa temporal que
representan.
8.13 Modelo digital del terreno: modelo cuantitativo en formato digital del
relieve de la superficie terrestre, que contiene información acerca de la posición
(x,y) y altitud (z) de los elementos de esa superficie.
8.14 Mapa base: mapa con información topográfica que sirve de
soporte al resto de los mapas específicos sobre una parte del
territorio.
66
CAPITULO IX.
9. BIBLIOGRAFIA Y REFERENCIAS.
• ALEXANDER, R. "Applying Digital Cartographic and Geographic
Information Systems Technology and Products to the National
Earthquake Hazards Reduction Program." Final Report Atlas, Appendix
B to Research Project RMMC 86-1 in Proceedings of Conference
XXXVIII: A Workshop on "Earthquake Hazards Along the Wasatch Front.
Utah," Salt Lake City, Utah, May 14-16,1886, Open File Report 87-154
(Reston, Virginia: U.S. Geological Survey, 1987).
• ARMENTERAS, D. (2001). "GIS at the Alexander von Humboldt
Institute", Colombia. In: Conservation Geograpgy by C. Convis. ESRI
Press, USA.
• ARMENTERAS, D. Franco, C.A. y Villarreal, H. (2001). "Ecosystems of
the Eastem Andes Mountain Range in Colombia" Page 28. ESRI Map
Book, Volume 16, USA.
• ARMENTERAS, D. (2002). Informe de resultados Sistema de
Información Geográfica.
• BERRY, J.K. "Learning Computer Assisted Map Analysis" in Geographic
Information Systems Report, Part III, pp. 39-43.
www.mappinginteractivo.com/plantilla-ante.asp_id_articulo_97
• BURROUGH, P.A. (1986) Principles of Geographical Information
Systems for Land Resources Assessment Oxford: Clarendon Press. New
York, USA.
• CARMONA, Alvaro; Jhon MONSALVE R, Jairo. “Sistemas de
Información Geográfica”. (2004). Bolivia.
• CARSTENSEN, L.W. "Developing Regional Land Information Systems:
Relational Databases and/or Geographic Information Systems" in
Surveying and Mapping, vol. 46, no.1 (March 1986).
67
• CEBRIAN JA y MARK, D. (1986): "Modelos topográficos digitales" en
Métodos cuantitativos en Geografía: enseñanza, investigación y
planeamiento . AGE. Madrid, España.
• DEPARTMENT OF ENVIRONMENT (DOE) (1987). Departamento de
Ambiente. “Handling Geographic Information”. London, Inglaterra.
• CHAMBERS, D. "Overview of GIS Database Design" in GIS Trends,
ARC News Spring 1989. (Redlands, California: Environmental Systems
Research Institute 1989).
• JOLY, F. (1988): La Cartografía. Oikos-tau, Barcelona, España.
• NCGIA, National Center for Geographic Information and Analysis, (1990)
Columbia, EEUU.
• SANCHEZ, Edgar. "Evaluación del impacto organizacional que ocasiona
un proceso de implementación de sistemas de información geográficos".
Schlumberger Geoquest. Caracas, Venezuela
• www.agi.org.uk. Dictionary of Association for Geographic Information
(AGI), University of Edinburgh, Department of Geography.
• http://www.geotecnologias.com/gis.
• http://gis.sopde.es/cursosgis/DHTML/qe_2.
• http://www.mappinginteractivo.com/plantilla-ante.
68
CAPITULO X.
10. ANEXO. GRAFICAS.
Gráfica 1. Proceso de abstracción de la realidad. Una de las principales características de un Sistema de Información Geográfico, es su capacidad para organizarse en capas, que pueden combinarse entre sí para distintos propósitos.
Gráfica 2. Relación de contigüidad de entidades gráficas.
Gráfica 3. Relación de conectividad, de entidades gráficas.
69
Gráfica 4. Relación de proximidad de entidades gráficas.
Gráfica 5. Topología de un SIG.
Gráfica 6. Modelo de Datos Raster, útil para describir objetos geográficos con límites difusos.
70
Gráfica 7. Representación tipo Raster (a) y tipo vectorial (b)
(a) (b)
Gráfica 8.
INTEGRACION DE LA INFORMACION
IMÁGENES SATELITALESOPTICAS
DE ALTA RESOLUCION
DATOSCATASTRALES
DATOSESTADISTICOS
MODELOSDIGITALES
DE ELEVACIONES
FOTOGRAFIAAEREA
FOTOGRAFIATERRESTRE
VIDEOSIMÁGENES SATELITALES
DE RADARBB DD
ATRIBUTOS ALFANUMERICOSDATOS GEODESICOS
Y TOPOGRAFICOS
71
Gráfica 9. Utilización de las curvas de nivel para conformar un Modelo Digital de Elevación.
Gráfica 10. Cartografía Digital en 3 dimensiones.
72
Gráfica 11. Utilización del Modelo de Elevación Digital para el Cálculo aproximado del Movimiento de Tierras en un proyecto de construcción.
73
