Sistemas de Información Geográfica: Tipos, Funciones y Aplicaciones

Sistemas de Información Geográfica (SIG)

Los Sistemas de Información Geográfica (SIG) son sistemas de hardware, software y procedimientos diseñados para realizar la captura, almacenamiento, análisis, modelización y presentación de datos georreferenciados para la resolución de problemas complejos de planificación y gestión. Se componen de un conjunto de mapas con información alfanumérica asociada, poseen capacidad de análisis y permiten la disponibilidad rápida y oportuna de la información.

Fases de un SIG

1. Inventario: La mayoría de las aplicaciones permiten digitalizar, corregir errores, etc.
2. Análisis: Se obtiene la superficie del mapa.
3. Gestión: Proporciona al usuario la información de una manera eficiente.

Funciones de un SIG

• Entrada de datos.
• Salida de datos, con representación gráfica y cartográfica de la información.
• Gestión de datos.
• Funciones analíticas.

Tipos de SIG

• Según el tamaño y la complejidad:
  • SIG monousuario.
  • SIG multiusuario.
• Según la representación de la información:
  • Vectoriales: Basados en puntos, líneas y polígonos.
  • Raster: Basados en píxeles (matrices de celdas).

Aplicaciones de los SIG

• Medio ambiente.
• Catastro.
• Transporte.
• Redes de infraestructuras básicas.
• Protección civil.

Ventajas e Inconvenientes de los SIG Vectoriales y Raster

SIG Vectorial

• Ventajas:
  • Buena calidad de representación gráfica.
  • Intuitivo.
  • Estructura de datos más compacta.
  • Algunas operaciones son más sencillas y rápidas.
• Inconvenientes:
  • Organización de datos compleja.
  • Cálculos largos y complicados.
  • Actualización de la base de datos laboriosa.
  • El tratamiento y realce de las imágenes digitales no se puede realizar de manera eficiente.

SIG Raster

• Ventajas:
  • Organización simple de datos.
  • Implementación sencilla de las operaciones de superposición.
  • Forma más eficiente de representación cuando la variación espacial de los datos es muy alta.
  • Facilidad en la realización de análisis.
  • Formato más conveniente si se poseen muchas imágenes digitales.
• Inconvenientes:
  • Gran volumen de almacenamiento.
  • Estructura de datos poco compacta.
  • Ciertas relaciones topológicas son de difícil representación.
  • La salida gráfica es de poca calidad.

Funciones de los SIG Vectoriales

Los mapas que forman los SIG vectoriales están representados por puntos, líneas y polígonos. La calidad de representación es muy buena porque las líneas se forman a partir de puntos. Representan los objetos espaciales codificados mediante una codificación continua de coordenadas. Las líneas que actúan de frontera se representan mediante las coordenadas de los puntos o vértices que determinan los segmentos rectos que las forman. El elemento fundamental de representación es la línea.

Incluyen funciones de digitalización, filtrado de líneas, etc.

Funciones de los SIG Raster

Los mapas en formato raster están formados por píxeles y trabajan como una matriz de filas y columnas. En lugar de definir las fronteras de los objetos, se registra y almacena el interior y sus límites. Para obtener este tipo de codificación, se superpone al mapa una rejilla de unidades regulares en forma y tamaño, y en cada celda de la rejilla se registra el valor del mapa analógico adoptado.

El filtrado de mapas se trabaja generalmente con ventanas móviles de 3x3 celdas, y a la celda central de cada ventana se le asigna en el nuevo mapa un valor que suele ser una media ponderada o no de los valores de todas las celdas de la ventana.

Suavizado: El resultado de esta operación es un suavizado de los valores temáticos del mapa original, que tiene como objetivo destacar las tendencias generales eliminando las variaciones locales. El suavizado es muy intenso cuando los pesos que se otorgan a las nueve celdas son los mismos, lo que equivale a la media aritmética. Generalmente, se otorga mayor peso al valor de la celda central de la ventana.

Mapas de Superficie de Fricción

Los mapas de superficie de fricción, también conocidos como mapas de costes de transporte, indican el coste de pasar de una celda a otra. Se utilizan para calcular la proximidad y los caminos mínimos.

Normalización en SIG

La normalización en SIG se realiza para tener todas las variables en unidades de medida comparables, ya que existe una gran variedad de escalas, unidades y rangos. Se realizan transformaciones para situar las medidas de evaluación en un determinado rango.

• Medidas continuas (cuantitativas):
  • Transformaciones lineales (método del máximo y del rango).
  • Función de valoración (técnica del punto medio).
• Medidas discretas (cualitativas):
  • Se establecen criterios de reclasificación.
  • Método de jerarquías analíticas (MJA) (comparación por pares).

Proceso de Toma de Decisiones: Evaluación Multicriterio (EMC)

La Evaluación Multicriterio (EMC) sirve para inventariar, clasificar, analizar y ordenar convencionalmente una serie de alternativas a partir de unos criterios que se hayan considerado convenientes en una evaluación (soluciones finitas).

Elementos de la EMC:

1. Objetivo general.
2. Criterios de evaluación.
3. Factores y restricciones o limitaciones.
4. Alternativas.
5. Matriz de decisión.
6. Regla de decisión.
7. Análisis de sensibilidad.
8. Modelo de decisión.
9. Preferencia.
10. Variables (capas temáticas, reclasificaciones, superposiciones, modelo).

Errores en los Modelos Digitales de Elevación (MDE)

• Posicionales (cartográficos): Relativos a la planimetría. Afectan a los modelos vectoriales.
• Atributivos (temáticos): Relativos a la altimetría. Afectan a los modelos vectoriales y matriciales. Para corregir errores en los raster, se pueden aplicar filtros.

Línea de Máxima Pendiente

La línea de máxima pendiente es la recta de mayor pendiente del plano tangente en un punto P.

Línea de Pendiente Constante

La línea de pendiente constante es aquella donde la pendiente del terreno no varía. Se corrige mediante el cálculo previo de una circunferencia que corta en puntos donde se mantiene esa pendiente, y uniéndolos se obtiene la línea.

Fórmula: Sm = e · E / P

Método Jerárquico Analítico (MJA)

El Método Jerárquico Analítico (MJA) es un método que sirve para asignar valores de peso a cada uno de los criterios de evaluación.

Está formado por 4 axiomas:

• Axioma 1: La intensidad de preferencia.
• Axioma 2: Los elementos que se comparan son del mismo orden de magnitud.

Procedimiento:

1. Comparación de criterios por pares.
2. Cálculo del vector de pesos.
3. Evaluación de la valoración.

Superficie Topográfica

La superficie topográfica es aquella que envuelve la parte sólida de la Tierra. Sus propiedades son que no tiene una definición geométrica posible y que las rectas verticales no la cortan más que en un punto.

Coordenadas Geográficas

En las coordenadas geográficas, se tiene como referencia el eje OY (origen de longitudes) y el eje OX. La superficie de referencia es la esfera local.

Relaciones de Vecindad en SIG Raster

• Inmediata: El valor de una celda está en función de los valores de las celdas contiguas (el entorno influye). Se utiliza en filtrado de mapas, suavizado y realces, cálculo de pendientes, valor de la pendiente, orientación y análisis de la cuenca de drenaje.
• Extendida: Se relaciona una celda con otra, ya que no tiene que ser contigua a ella. Se utiliza en distancias inclinadas, cálculos de distancias, análisis de proximidad, generación de polígonos de Thiessen, superficies de fricción, mapas de coste de transporte y cálculo de caminos mínimos.