Fundamentos de Sistemas de Información Geográfica: Conceptos, Modelos y Aplicaciones

¿Qué es un SIG?

Un SIG (Sistema de Información Geográfica) es un conjunto de capas o mapas temáticos referidos al mismo espacio geográfico que permiten el estudio integrado del territorio. Es una ciencia y tecnología orientada a la gestión, consulta, actualización, modelización y tratamiento de la información territorial generada a través de métodos topográficos, de teledetección u otros sistemas de adquisición de datos en campo. Utiliza información geográfica para dar respuesta o solución a problemas relacionados con el territorio.

Componentes SIG

• Mapas
• Imágenes
• Estadísticas
• Tablas

Información Geográfica (Geoinformación)

Es la información usada para describir objetos, fenómenos o procesos que ocurren en la superficie terrestre. Se caracteriza por:

• Tener dimensión física.
• Poder clasificarse en clases.
• Existir en un momento determinado en el tiempo.
• Poder localizarse mediante un sistema de coordenadas.

La geoinformación es, esencialmente, información georreferenciada (datos vinculados a una ubicación precisa en la Tierra).

Sistemas de Referencia y Coordenadas

• Coordenadas Geográficas (Latitud y longitud): Localizan la posición de los objetos en la superficie terrestre, pero no son unidades de medida uniformes.
• Coordenadas proyectadas: Se obtienen mediante fórmulas matemáticas que transforman la posición esférica a una plana (X, Y). Estas proyecciones pueden causar distorsiones en distancias, áreas, formas o direcciones.
• DATUM: Conjunto de parámetros que definen un sistema de coordenadas.
• Sistema UTM (Universal Transverse Mercator): Es el sistema más utilizado. Para limitar las distorsiones, el esferoide se divide en porciones o husos, aplicando la proyección de forma independiente a cada uno.

La Base de Datos de Parámetros Geodésicos EPSG es el diccionario oficial de la cartografía moderna y los SIG.

Fenómenos Geográficos

• Variables continuas: Fenómenos con cambios graduales (ej. elevación, índices de vigor vegetativo).
• Variables discretas: Fenómenos con variaciones bruscas entre puntos (ej. usos del suelo, clasificaciones de vegetación).

Modelos de Representación

Capa RASTER

El espacio se divide en una malla regular. La celda es el elemento más simple y contiene un valor asociado a la variable geográfica. Es ideal para imágenes de satélite y alta variabilidad espacial.

Objetos Geográficos (Vectorial)

Representan fenómenos con formas concretas (puntos, líneas, polígonos). Poseen dos componentes:

• Geométrico: Localización, forma y relaciones espaciales.
• Descriptivo: Atributos temáticos. El identificador único (FID) es obligatorio.

Evolución y Topología

Históricamente, el análisis se realizaba mediante superposición de acetatos. Con la llegada de los ordenadores, surgieron modelos como el espagueti. El problema de la redundancia generaba polígonos astilla (slivers).

En 1982, Arc/Info introdujo la estructura de datos topológica, basada en arcos y nodos, permitiendo registrar relaciones de:

• Conectividad: Los arcos se conectan en nodos.
• Contigüidad: Dirección de los arcos que define espacios a izquierda y derecha.
• Definición de áreas: Arcos que cierran un polígono.

Formatos de Datos

• Shapefile: Formato vectorial estándar (multiarchivo: .shp, .dbf, .shx). No almacena topología.
• Geodatabase: Estructura avanzada que contiene datos geométricos en tablas.
• Geopackage: Formato universal, un solo archivo, soporte masivo y multicapa.

Análisis SIG Raster

Las operaciones principales incluyen:

• Local: Cálculo basado en el valor de la celda en una o varias capas.
• Focal (Vecindad): Cálculo basado en la celda y sus vecinas (ej. moda).
• Zonal: Resumen estadístico por zonas cartográficas.
• Global: Cálculo basado en todas las celdas de los raster de entrada.

Modelos Digitales y LIDAR

• MDS (Modelo Digital de Superficies): Incluye vegetación y construcciones.
• MDE (Modelo Digital de Elevaciones): Representa el terreno desnudo (cota a suelo).
• LIDAR: Sensor activo que mide el tiempo de retorno de una señal láser, permitiendo obtener MDE de alta precisión.

Análisis Hidrológico

Basado en la dirección de flujo (pendiente descendiente) y acumulación. Permite identificar redes de drenaje y cuencas hidrográficas. El Método de Strahler es común para clasificar el orden de los arroyos.