DESARROLLO DE SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA MEDIANTE HERRAMIENTAS DE SOFTWARE LIBRE Autores: Guillermo Gil (
[email protected]), Agustín Magliocchetti (
[email protected]), Brian Sajewicz (
[email protected]), Marcos Suárez (
[email protected]). Tutor: Horacio Martín (
[email protected]). Facultad Regional Trenque Lauquen – Universidad Tecnológica Nacional Racedo 298 – Trenque Lauquen Resumen Un Sistema de Información Geográfica (SIG) es un sistema informático que comprende software, hardware y bases de datos, mediante los cuales los datos referenciados espacialmente se preparan, se manejan y se muestran, proveyendo información de soporte para la toma de decisiones y para actividades de investigación. La Facultad Regional Trenque Lauquen de la Universidad Tecnológica Nacional trabaja en el proyecto de investigación y desarrollo de un SIG. Su objetivo es obtener un prototipo de SIG con una arquitectura flexible que pueda convertirse en una herramienta adaptable a las necesidades de distintas organizaciones y, en particular, utilizable en otras investigaciones llevadas a cabo en la misma facultad. El prototipo está siendo construido con herramientas de software libre porque garantizan, entre otras cosas, un bajo costo de adquisición, posibilidades continuas de innovación tecnológica e independencia del proveedor. En este trabajo se presentan los resultados preliminares del proyecto de investigación y desarrollo en curso. Se muestra y explicita el prototipo SIG desarrollado como una aplicación web que cuenta con funcionalidades genéricas de visualización, consulta, análisis y actualización. 1. Objetivos El objetivo es desarrollar un prototipo de SIG [1] adaptable que permita un amplio rango de contextos de uso de datos geográficos para distintos fines, sean estos académicos, de políticas públicas o del ámbito privado. El prototipo tendrá características de una aplicación web con funcionalidades genéricas necesarias para la visualización, consulta, análisis y actualización de la información georreferenciada. Se busca lograr una mayor eficiencia en el análisis y la gestión de recursos territoriales, tanto en el ámbito público como en el privado, a través del empleo de información geoespacial. Con este fin se plantea mejorar los mecanismos de generación, integración, actualización y análisis de información geográfica, mediante la transferencia de las tecnologías desarrolladas a las entidades que lo demanden. 2. Diseño de la arquitectura de software Los sistemas que estudiamos (SIG como aplicaciones web opensource) son aplicaciones atípicas que involucran un ajuste complejo de diversos frameworks y programación. Estamos experimentando con modelos de procesos de desarrollo a fin de seleccionar el más adecuado. Preliminarmente nos hemos propuesto utilizar la extensión del Lenguaje Unificado de Modelado (UML) [2] para aplicaciones web denominada WAE (Web Application Extensions) [3].
La estructura de los componentes del software se ha planteado de modo que permita optimizar las
posibilidades de reutilización de su diseño para poderlo adaptar con mayor facilidad a las necesidades de las diferentes instituciones. Con este fin se ha recurrido a diversos paradigmas de programación: programación orientada a objetos, patrones de diseño y diseño flexible de interfaz. La programación orientada a objetos es una técnica de programación que facilita la reusabilidad del código generado y su depuración. Por otro lado, los patrones de diseño [4] ofrecen soluciones a problemas comunes en el desarrollo de software. En el clásico patrón arquitectónico conocido como MVC (Modelo, Vista, Controlador) se separa la información con la que trabaja la aplicación, es decir, su lógica de negocio (el modelo), de la presentación al usuario (la vista), siendo el controlador el responsable de procesar las interacciones entre ambos. Esto facilita el desarrollo y mantenimiento de las aplicaciones. El diseño gráfico flexible de la interfaz involucra la utilización de plantillas y de hojas de estilo en cascada (CSS). Las mismas proporcionan un método estructurado, basado en los estándares de la W3C (World Wide Web Consortium) para definir cómo se verá un documento HTML o XML, separando la estructura del documento de la presentación. El software en desarrollo (Fig. 1) comprende funcionalidades que permiten la visualización de información geoespacial y consultas sobre la misma, tanto por selección gráfica sobre las capas, como por la estipulación de valores alfanuméricos según criterios preestablecidos. Asimismo es necesario que permita la incorporación en una base de datos de información geográfica y alfanumérica a partir de los datos obtenidos de diversas fuentes.
Fig. 1. SIG, datos y herramientas Además contará con módulos para el cálculo de índices de gestión, tendencias y otras medidas estadísticas, y módulos que permitan visualizar capas de datos de teledetección y análisis de información satelital. Para lograr estas funcionalidades será necesario que el prototipo permita el registro histórico de las actualizaciones, de modo de obtener una vista dinámica de los datos. Otro objetivo que se plantea es que, además de permitir la visualización de mapas online en forma interactiva, se integre con un Servicio de Mapas Web (WMS, por sus siglas en inglés) y ofrezca opciones de descarga de archivos y de los resultados de las consultas.
3. Selección de tecnologías y herramientas Partiendo de los objetivos antes señalados, se debieron seleccionar las tecnologías y herramientas de software que se iban a emplear en el proyecto. Los criterios que se tomaron con este fin fundamentalmente fueron: - la compatibilidad con estándares de representación de datos espaciales empleados por los organismos públicos nacionales y provinciales; - su libre uso y distribución; - la compatibilidad con distintas plataformas, en particular Windows y Linux; - su robustez, estabilidad, seguridad y alto rendimiento en el manejo de información geoespacial. De acuerdo a los criterios antes mencionados, se escogieron las siguientes tecnologías: - software de base: distribución OsGeo del sistema operativo Linux, servidor HTTP Apache; - base de datos: lenguaje SQL de consulta, sistema de base de datos PostgreSQL con extensión PostGIS, administrador de bases de datos pgAdmin; - programación en servidor: lenguaje PHP, entorno de desarrollo NetBeans, servidor de mapas MapServer; - programación en cliente y diseño web: lenguaje JavaScript, tecnología Ajax, marcos de desarrollo OpenLayers, JQuery y ExtJS; - tratamiento de datos geoespaciales: aplicación Quantum GIS. 4. Desarrollo Obtención de datos La información geoespacial a visualizar se obtuvo de servicios de mapas web de acceso público, tales Google Maps y Open Street Map, como asimismo por medio de vinculaciones generadas con instituciones públicas y académicas. Los datos provistos debieron ser corregidos y completados ya que presentaban errores y omisiones. Además se realizaron transformaciones en los mismos para adecuarlos a los sistemas de proyección cartográfica utilizados en el prototipo. Configuración del servidor Para probar y mostrar el prototipo desarrollado se configuró un servidor web. Como sistema operativo se eligió la distribución de Linux OsGeo que tiene incorporadas la mayoría de las herramientas y utilitarios a emplear. Se instalaron y configuraron el servidor de base de datos PostgreSQL y el complemento PostGIS. Posteriormente se incorporaron a la base de datos las capas provistas por las instituciones, empleando como herramientas plug-in del propio PostGIS y la aplicación Quantum GIS. Visualización de la información A continuación se agregó la visualización en formato web de las distintas capas de mapas a través del servidor web Apache y del servidor de mapas MapServer. A partir de aquí se añadieron funcionalidades a la visualización del mapa para facilitar su utilización: - visualización de la escala; - herramientas para seleccionar las capas a visualizar; - mapa de referencia contextual para ubicarse dentro del marco de visualización global; - posición del puntero en el sistema de coordenadas geográficas;
- controles de navegación del mapa de desplazamiento y zoom; - herramientas para poder calcular áreas; - herramientas para la visualización de información alfanumérica vinculada a elementos del mapa; - herramienta para la búsqueda de elementos georreferenciados. Interfaz del prototipo Al ingresar a la página del sistema nos encontramos con la interfaz y sus secciones (Fig. 2). Lo primero que podemos apreciar es la zona de la barra de título. La misma presenta un texto con el nombre de la aplicación; también puede tener el logo de la institución para la cual se ha desarrollado y ocasionalmente alguna información complementaria.
Fig. 2. Pantalla inicial de prototipo Por debajo y sobre la izquierda se ve el panel formado por 3 sectores desplegables. El primero permite seleccionar las capas cargadas, el segundo, filtrar los datos manualmente y, el tercero, cargar capas al sistema. Finalmente, y ocupando la mayor parte de la interfaz, a la izquierda del panel, se encuentra el sector del mapa, principal área de visualización de información del sistema (Fig. 3). En el mismo se alojan los controles para un manejo más dinámico: barra de zoom (1); barra de herramientas (2) (con las opciones de movimiento, zoom, avanzar o retroceder según los movimientos en el mapa, medir, área e imprimir); botón de login (3); escala (4) y posición del cursor (5).
Fig. 3. Sector del mapa 5. Conclusión El prototipo funcional desarrollado nos ha permitido difundir el proyecto y gestionar la transferencia de su tecnología a distintos organismos. El proyecto ha dado lugar a un fluido intercambio de conocimientos entre dos facultades nacionales y otra extranjera, fortalecido por la financiación que otorga el programa Redes Interuniversitarias de la Secretaría de Políticas Universitarias del Ministerio de Educación. En particular se está implementando una Infraestructura de Datos Espaciales (IDE) para fines académicos, que será empleada por las facultades implicadas en el proyecto, como repositorio de datos geoespaciales provenientes de sus investigaciones. La potencialidad de las IDE como una plataforma para difundir los resultados y datos generados en las investigaciones permite llegar a la comunidad académica y a la sociedad en su conjunto, aportando a un proceso de socialización y democratización de la información científica. El prototipo de SIG desarrollado se encuentra operativo funcionando en un servidor del laboratorio. En la actualidad se están desarrollando otros módulos que permitirán obtener información estadística y mostrar datos provenientes de teledetección. Referencias [1] Olaya, V., 2011, Sistemas de información geográfica. Creative Common Atribucion. [2] Kumbaugh J., Jacobson I., Booch G., 2000, El Lenguaje Unificado de Modelado: Manual de Referencia, Pearson Educación S. A. [3] Conallen J., 2002, Building Web Applications with UML Second Edition, Addison-Wesley. [4] Gamma E., Heln R. and Vlissides J., 2003, Patrones de Diseño. Elementos de software orientado a objetos reutilizable, Addison-Wesley.
