Dibujo y máquina – Tema 06
Parte 01 – Introducción a los SIG
Sistema de Información Geográfica (SIG) Geographic Information System (GIS) Geographic Information Science
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Historia y Antecedentes
Las primeras imágenes del territorio fueron esencialmente cognitivas y asociadas a sucesos ligados a la propia subsistencia: agua, caza, pesca, etc.
Mural en Çatal HuyuK (Turquia) retrata un plan del asentamiento con el volcán al fundo. Asentamiento neolítico – época del bronce – VIII milenio a.c.
Cuevas de Lascaux (Francia), pinturas rupestres.
Historia y Antecedentes
Mapa babilonio del mundo, residente en el British Museum de Londres, fue creado en Babilonia en torno al año 500 a.C.
Mapa de los canales y del sistema de irrigación del este del Eufrades. Babilonia, 1684-1647 a.C.
Historia y Antecedentes
Mapa original del Dr. John Snow. Los puntos son casos de cólera durante la epidemia en Londres de 1854. Las cruces representan los pozos de agua de los que bebían los enfermos.
Sistema de Información Geográfica (SIG)
1962. Primer SIG desarrollado - Otawa, Canadá. Sistema de información geográfica de Canadá (Canadian Geographic Information System, CGIS) fue utilizado para almacenar, analizar y manipular datos recogidos para el Inventario de Tierras Canadá (Canada Land Inventory, CLI).
Una iniciativa orientada a la gestión de los vastos recursos naturales del país con información cartográfica relativa a tipos y usos del suelo, agricultura, espacios de recreo, vida silvestre, aves acuáticas y silvicultura.
¿Qué es un Sistema de Información Geográfica (SIG)?
Conviene insistir en que un SIG no es meramente un programa de cartografía por ordenador, ni un software de tipo CAD. Lo singular del SIG reside en su capacidad para almacenar y organizar grandes masas de información georreferenciada, trabajar con distintas fuentes documentales (tablas, textos, imágenes, cartografías históricas, estadísticas) y realizar análisis espaciales a distintas escalas y distintos niveles de información. En este sentido el uso de los SIG lo hacen idóneo para resolver problemas de planificación y gestión para la toma de decisiones.
¿Qué es un Sistema de Información Geográfica (SIG)? Definición
•
Burrough (1998) recoge en su definición 3
categorías clave:
“Conjunto de hardware, software y procedimientos
1.
Una poderosa caja de herramientas para la recolección, almacenaje, recuperación, transformación y visualización de datos del mundo real.
2.
Un sistema gestor de bases de datos con los que se pueden realizar un conjunto de procedimientos con el objetivo de dar respuesta a consultas espaciales y alfanuméricas.
3.
Una entidad institucional con una estructura organizativa que integra tecnología, recursos humanos especializados y capacidad económica suficiente para una actualización continuada.
elaborados para facilitar la obtención, gestión,
manipulación, análisis, modelado, representación y salida de datos espacialmente referenciados, para resolver problemas complejos de planificación y gestión” (National Center for Geographic Information and Analysis, 1990).
Funciones Sistema de Información Geográfica (SIG) En resumen, tenemos que tener en mente tres puntos principales que caracterizan los SIG: - Es un SISTEMA informático compuesto por software, hardware, usuario, metodologías y datos; - Trabaja con datos espaciales georreferenciados; - Trabaja y genera bases de datos. Estadísticas, buffers, selecciones, relaciones, agregaciones, etc.
Gran masa y tipologías de datos
Modelos de predicción Meteorología, demografía, economía, flujos, etc.
Nuevos datos Nuevas interpretaciones Nuevos outputs
Distintas capas Multiescala
¿En qué áreas del conocimiento se puede aplicar SIG? Arqueología
Industria
Sociología
Antropología
Geografía Ciencias de la salud
Economía y empresariales
GIS Ciencias Políticas
Historia Agricultura Arquitectura Ciencias de la salud Urbanismo
Ushahidi: SIG : Ayuda terremoto HAITI
Terrain of history – Rio de Janeiro
http://web.stanford.edu/group/spatialhistory/ cgi-bin/site/viz.php?id=149&project_id=
Atlas de las civilizaciones Romanas y Medievales
http://darmc.harvard.edu/icb/icb.do?keyword=k40248&pageid=icb.page188868
Redes/Conexiones del Mundo Romano
http://orbis.stanford.edu/
Base de datos del SIG: base alfanumérica y espacial
Estructura de datos SIG
Vectorial Punto Línea Polígono
Ráster
Tipos x Estructura x Formatos de datos SIG
Vectorial Punto Línea Polígono
Modelo de datos Georrelacional
.prj - sistema de coordenadas
Modelo de datos Integrados
Ráster
shapefiles
.shp - entidades geométricas .shx - índice .dbf - es la base de datos, atributos de los objetos.
Modelo de datos cedillas / pixels
Geodatabase de ArcGIS Base de datos PostGIS
Tif JPG …
Entrada de Datos Primario Generados por individuo u organización
Objetivo de uso por el creador Siguen algunos parámetros técnicos específicos
Mayores costes Mayor calidad mayor tiempo y coste de producción
Secundario Distribuidores externos
Ej. Servicios de modelos digitales de elevación, ortofotografias aéreas, imágenes
digitales, capas de información temáticas, base de datos alfanumérica, etc.
Datos tipologías y entradas
Distribución/barrios
Análisis espacial
Mediciones mediciones
forma
centralidad
Más cercano
Patrones dispersión proximidad
Análisis del terreno Búsqueda ubicación
Yuxtaposición capas
(re) Interpolación clasificación Thiessen Análisis visual
drenaje
cuencas
Búsqueda tema Influencia entorno
Área de Interpolación influencia
Análisis de la ubicación
pendiente
Buscar
Coste Difusión multivariable Propagación
SIG_ algunas herramientas de análisis
Infraestructura de Datos Espaciales - IDE Una Infraestructura de Datos Espaciales (IDE) es un sistema informático integrado por un conjunto de recursos (catálogos, servidores, programas, aplicaciones, páginas web,…) que permite el acceso y la gestión de conjuntos de datos y servicios geográficos (descritos a través de sus metadatos), disponibles en Internet, que cumple una serie normas, estándares y especificaciones que regulan y garantizan la interoperabilidad de la Información Geográfica. Para facilitar el acceso, manipulación e intercambio de Información Geográfica en la Web, se siguen las especificaciones de interoperabilidad del Open Geospatial Consortium (OGC). Para la comunidad de habla hispana y portuguesa interesada en los desarrollos y objetivos de OGC se ha creado el Foro Ibérico y Latinoamericano de OGC (OGC ILAF).
La Unión Europa, establece una Infraestructura de Datos Espaciales europea. El marco legal que regula esta infraestructura es la Directiva INSPIRE (Directiva 2007/2/CE, de 14 de marzo de 2007, por la que se establece una infraestructura de información espacial en la Comunidad Europea. La transposición de INSPIRE al marco legal español se lleva a cabo por medio de la Ley LISIGE (Ley 14/2010, de 5 de julio, sobre las infraestructuras y los servicios de información geográfica en España. que dispone las bases de la constitución de la Infraestructura de Información Geográfica de España.
Infraestructura de Datos Espaciales IDE
ESPAÑA http://www.idee.es/
ANDALUCÍA http://www.ideandalucia.es/portal/web/ideandalucia/ http://www.juntadeandalucia.es/institutodees tadisticaycartografia/DERA/
Centros de descargas y Visualizadores de datos http://www.idee.es/centros-de-descarga
http://www.idee.es/web/gu est/directorio-de-servicios
Ejercicio 01_Descarga y Visualización de datos 1.
Descarga de datos desde el Centro Nacional de Información Geográfica (CNIG). 1.1. La capa ‘Líneas límites municipales’ del Equipamiento Geográfico de Referencia Nacional. 2. Descarga de datos desde EUROPARC España. 2.1. Los ‘Parques Nacionales’ en formato SHAPE. 3. Descarga de datos desde la Red de Información Ambiental de Andalucía. 3.1. El archivo ‘Vias_pecuarias.tar.gz’, de la temática ‘Patrimonio Natural > Vías Pecuarias’. 4. Descarga de datos desde el Instituto de Estadística y Cartografía de Andalucía. 4.2. Una ortofotografía del año 2010-2011 desde ‘Ortofotos Digitales de Andalucía’.
http://www.ideandalucia.es/wms/ortofoto2010? 5.
Descarga de datos desde la Agencia Europea de Medio Ambiente (Datos y mapas / Datasets): 5.1. La capa ‘port areas’ de la base de datos ‘Land Use / Corine Land Cover 2000 seamless vector data’. 6. Descarga Instituto de Estadística de Andalucía IECA 6.1 La capa G15 Patrimonio
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Parte 02 – Parámetros - SIG
Sistema de Proyecciones
Sistemas de Coordenadas y Proyecciones Formas de la tierra: Geoide
Sistemas de Coordenadas y Proyecciones Usos UTM (Universal Transversal Mercator) nacionales
Sistema de Referencia Terrestre Europeo 1989 ETRS89 30N
Sistemas de Coordenadas y Proyecciones Usos UTM (Universal Transversal Mercator) nacionales En este sentido, para definir un punto en el sistema UTM tenemos que obtener/definir algunas informaciones: - Definir la unidad de medida (Metro, Kilómetros, etc ) En los SIG normalmente utilizamos metro - Definir el hemisferio en el cual se localiza (Norte “N” o Sur “S”) - Definir el Huso UTM de proyección - Saber cuál es el Datum, (origen del sistema de coordenadas) que debe ser utilizado. Así tendremos, por ejemplo: X = 239.775,067m Y= 4.139.734,829 m Hemisferio Norte = Zona N
Huso 30 Datum: Europeu ETRS 89
Sistemas de Coordenadas y Proyecciones Sistema de referencia espacial (SRS) • Distintas fuentes de datos con SRS heterogéneos; • Marcan un sistema de coordenadas para ubicar puntos de manera unívoca sobre la superficie terrestre;
• Las coordenadas se pueden transformar entre sistemas; • Están compuestos de un Datum y un sistema de coordenadas. ESPAÑA: Sistema de Referencia Terrestre Europeo 1989_ ETRS89
Sistemas Geodésico de Referencia Europeo
•
En España, mediante el Real Decreto 1071/2007, de 27 de julio, por el que se regula el Sistema Geodésico de Referencia Oficial en España, se adopta el sistema ETRS89 (European Terrestrial Reference System 1989 – Datum Geocéntrico) como nuevo sistema de referencia geodésico oficial en España; sustituyendo al sistema geodésico de referencia regional ED50 (European Datum 1950).
•
Para adaptase a la norma, se dispone de un periodo transitorio hasta este año (2015) en el que podrán convivir los dos sistemas. En la actualidad, se está procediendo a transformar una gran cantidad de IG en España que se encuentra en el sistema geodésico de referencia ED50.
•
El sistema ETRS89 es muy similar al WGS84, cuyo datum (posición donde geoide y elipsoide convergen) es ampliamente usado y sirve como base para las medidas de posición en el mundo entero (utilizado por los GPS)..
Dibujo y máquina – Tema 06
Parte 03 – SIG
ArcGIS - Estructura Aplicación
ArcGIS – Estructura paquete programas
ArcGIS •
En las distintas versiones del producto ArcGIS Desktop contamos con una serie de módulos básicos:
1.
ArcCatalog, se destina a la organización, gestión, exploración, búsqueda y previsualización de los archivos de geodatos y metadatos (información descriptiva sobre los geodatos), creación de bases de datos espaciales o geodatabases y de servicios de localización automática.
2.
ArcMap, es el módulo principal y contiene las funciones de entrada, visualización, consulta y tratamiento de la Información Geográfica.
3.
ArcToolbox, realiza la importación, exportación y conversión de geodatos. La versión para ArcInfo contiene la totalidad de las herramientas, en tanto que ArcView y ArcEditor ofrecen sólo un subconjunto de ellas.
Ejercicio 02_Familiarización ArcMap, ArcToolbox y Arc Catalog
ArcCatalog_ gestión base de datos shapefile
•
ArcCatalog también permite acceder y trabajar con Información Geográfica almacenada en bases de datos o en servidores de Internet.
• Tenemos las siguientes opciones: 1. ‘Agregar servidor de dase de datos’. 2. ‘Agregar conexión de base de datos espaciales’. 3. ‘Agregar conexión OLE DB’. 4. ‘Agregar ArcGIS Server’. 5. ‘Agregar ArcIMS Server’. 6. ‘Agregar servidor WCS’. 7. ‘Agregar servidor WMS’.
ArcCatalog_ agregar servidor WMS
• •
Elegimos la opción ‘Agregar servidor WMS’. Insertamos la dirección URL del servidor WMS. Para obtener la dirección vamos a ‘IDEAndalucía’ > ‘Catálogo de Servicios’ > ‘Pantalla Completa’ > ‘Ortoimágenes’ en el apartado ‘Categoría’ > ‘Servicio
WMS-C de la Ortofotografía 20102011’ > http://www.ideandalucia.es/geowebc ache/service/wms? • • •
Elegir ‘Obtener capas’. Aceptar. Una vez creado tenemos las opciones de ‘Eliminar’, ‘Cambiar nombre’ y ‘Desconectar’ por medio del botón derecho del ratón sobre el servidor WMS.
ArcCatalog_ visualizar datos
•
La archivos de datos pueden visualizarse en tres formatos diferentes según la pestaña activada por el usuario: Contenido, Vista Previa y Descripción.
•
La pestaña ‘Contenido’ nos muestra las carpetas u ficheros que contiene aquél seleccionado en el catálogo. La pestaña ‘Vista Previa’ permite la previsualización de la información geográfica o tabular del fichero. En la pestaña ‘Descripción’ se despliegan los metadatos o información descriptiva sobre los datos.
• •
ArcCatalog_ Pestaña Vista previa •
Para Información Geográfica tenemos 2 opciones: visualizar la geometría de las capas (1) o la tabla de atributos relacionada (2). Cambiar entre una u otra opción los realizamos desde la pestaña inferior denominada ‘Vista Previa’
ArcCatalog_ Metadatos • •
• •
•
Los metadatos son la información descriptiva de los datos. En la actualidad, existen varias iniciativa en materia de metadatos, entre ellas las más conocidas son la ‘Dublin Core Iniciative (ISO 15836)’ y la ‘ISO 19115:2003 Geographic Information-Metadata’. Ambas presentan una serie de inconvenientes: la ISO 19115 es demasiado extensa, compleja y general, y la Dublin Core es pobre en cuanto a contenidos para la creación de datos geográficos. Debido a ello, se crea el perfil de metadatos de España, denominado como ‘Núcleo Español de Metadatos (NEM)’. Es una recomendación de metadatos aprobada por el Consejo Superior Geográfico. ArcGIS nos permite optar entre 5 tipos de normas o perfiles de metadatos (‘Personalizar’ > ‘Opciones de ArcCatalog…’ > pestaña ‘Metadatos’): FGDC CSDGM Metadata, INSPIRE Metadata Directive, ISO19139 Metadata Implementation Specification, Item Description y North American Profile of ISO 19115 2003. De todas formas, si nuestra elección es utilizar ArcGIS para crear los metadatos, podremos utilizar su editor existencia en la pestaña ‘Descripción’.
ArcCatalog_creación shapefile
1. 2. 3.
4. 5.
Nombre a la capa. Tipo de entidad: punto, polilínea, polígono, multipunto o multiparche. Elegir un sistema de coordenadas (tendremos 3 opciones: seleccionar uno, importar el existente en otra capa o crear uno nuevo) . Elegimos ETRS 1989 UTM Zone 30N desde la siguiente ubicación: ‘Projected Coordinate Systems’ > ‘UTM’ > ‘Europe’. Si marcamos esta opción podremos ver los detalles del sistema de coordenadas. La últimas dos opciones permiten que la capa pueda contener valores M y Z.
ArcCatalog_creación shapefile
1.
2. 3.
4.
Botón derecho del ratón sobre la capa a modificar y marcar ‘Propiedades’ para acceder a la ventana de propiedades del mismo y dirigirnos a la pestaña ‘Campos’. Introducir nombre del campo. Elegir el tipo de datos del campo: ‘Entero corto’, ‘Entero largo’, ‘Flotante’, ‘Doble’, ‘Texto’ y ‘Fecha’. Establecer propiedades del campo como son la longitud (longitud del campo tipo texto) , la precisión (longitud del campo) o la escala (posiciones decimales).
ArcCatalog_creación geodatabase
•
El procedimiento de creación es similar al de un archivo de Access (no deja de ser un archivo .mdb): primero creamos la base de datos y luego los elementos internos. • Una vez creada la base de datos, botón derecho sobre la misma, ‘Nuevo’ y podemos crear : 1. ‘Dataset de entidades’: grupo de capas que están definidas en el mismo sistemas de coordenadas y suelen tener la misma temática. 2. ‘Clase de entidad’: lo que correspondería a una capa individual. 3. ‘Tabla’: elemento con información alfanumérica.
ArcGIS - Extensiones
•
Para añadir nuevas capacidades al ArcGIS Desktop contamos con las extensiones que nos van a permitir utilizar herramientas avanzadas de análisis, producción de datos, soluciones específicas (defensa, aviación, marina, etc.), siendo las más importantes:
1.
3D Analyst, permite la visualización tridimensional, análisis, herramientas de administración de terreno y geoprocesamiento, mediante las aplicaciones ArcGlobe y ArcScene. Spatial Analyst, crea, consulta, representa y analiza datos raster basados en celdas. También permite realizar un análisis raster-vector integrado y agrega más de 170 herramientas al marco de geoprocesamiento de ArcGIS. Geostatistical Analyst, formado por una serie de herramientas de estadísticas avanzadas para la generación de superficies y para el análisis y la representación cartográfica de datasets continuos. El análisis exploratorio de datos espaciales ofrece perspectivas sobre la distribución de los datos, valores atípicos globales y locales, tendencias globales, nivel de autocorrelación espacial y variación entre varios datasets. Network Analyst, permite la generación avanzada de rutas y análisis de red.
2.
3.
4.
ArcGIS - Extensiones
ArcMAP – Abrir Mapa existente • •
Para abrir un documento de mapa de mapa existente hacemos doble click sobre el archivo previamente generado. Si alguno de los ficheros que forman parte del mapa ha cambiado la ubicación que tenía en el momento de guardar el mismo, ArcMap no podrá abrirlo y lo indicará mediante un símbolo rojo de exclamación a la izquierda de su nombre en la tabla de contenidos del mapa
ArcMAP – Redirigir ruta •
Cuando aparezca el símbolo rojo de exclamación a la izquierda del nombre en la tabla de contenidos del mapa, el usuario debe redirigir la ruta de acceso al fichero origen de los datos indicando la nueva ubicación. Para ello, se deberá pulsar con el botón derecho del ratón sobre la capa y señalar ‘Propiedades’ (1) y a través de la pestaña ‘Fuente’, (2) pulsar el botón ‘Establecer la Fuente de Datos…’ (3) e indicar la nueva posición del fichero (4).
ArcMAP – Principales elementos ventana Mapa Barra de título
Barra de menús
Herramientas de navegación
Barras de herramientas
Tabla de Contenidos
Ventana del mapa
Vistas
Coordenadas del puntero
ArcMAP – Principales elementos ventana Mapa •
Barra de navegación: permite movernos por el mapa así como seleccionar y deseleccionar elementos, identificar los atributos de los mismos, realizar mediciones y búsquedas de los elementos ir a una coordenada X,Y determinada, etc.
• Tabla de Contenidos: muestra las capas presentes en el documento permitiendo su organización en función de los objetivos perseguidos en el análisis. Si no lo visualizamos lo haremos visible mediante ‘Ventanas’ / ‘Tabla de Contenidos’.
•
Lista por orden de dibujo.
•
Lista por fuente (necesario para poder ver las tablas)
•
Lista por visibilidad.
•
Lista por selección.
•
Opciones.
ArcMAP – Capas 1. 2.
3.
4.
Eliminar capas de un mapa. Señalaremos aquellas capas de información a eliminar (para seleccionar más de una mantener pulsado el botón ‘Ctrl’) y pulsando con el botón derecho del ratón, elegiremos la opción ‘Eliminar’. Modificar el nombre de una capa. Colocándonos encima del nombre, seleccionamos la capa que queremos cambiar de nombre, ésta se resalta de azul, si a continuación volvemos a pinchar sobre el nombre seleccionado, el cursor se situará a la derecha del nombre, permitiéndonos entrar el nombre que queramos Generar agrupaciones de capas. Una de las maneras que el programa facilita para trabajar con múltiples capas, es generar con ellas agrupaciones. Para ello seleccionar la capas que formarán parte del mismo grupo, botón derecho del ratón sobre una de ella y elegir ‘Agrupar’. Copiar y pegar capas. Podremos copiar y pegar capas desde un marco de datos a otro (incluso dentro del mismo) en lugar de tener que utilizar el botón de añadir datos.
ArcMAP – Marco de datos
• •
•
• •
Las capas, en la tabla de contenidos, pueden organizarse en ‘Marcos de Datos’ geográficos. Cuando se abre un mapa vacío, ArcMap siempre muestra un ‘Marco de Datos’ visible en la tabla de contenidos, al que denomina ‘Capas’. Por supuesto, este nombre puede modificarse desde su ventana de propiedades. En la mayoría de ocasiones se trabaja con un único marco de datos, donde se van añadiendo y organizando las capas, pero en ocasiones, resulta útil organizar las capas utilizando esta opción; por ejemplo si se quieren hacer comparaciones o se desean incluir varios mapas en una composición final. Para crear un nuevo marco de datos ejecutaremos ‘Insertar’ / ‘Marco de Datos’. Para ver las opciones existentes sobre un marco de datos pulsaremos con el botón derecho del ratón sobre el elegido, donde nos dará la posibilidad de añadir datos, crear un grupo de capas, copiar, pegar, eliminar, activar o ver las propiedades del mismo, entre otras.
ArcMAP – Marco de datos
•
Pulsando botón derecho sobre un marco de datos tendremos una serie de opciones, entre las que cabe destacar:
Añadir datos. Crear un Nuevo Grupo de Capas. Desactivar o Seleccionar Todas las Capas. Expandir o Derribar todas las capas. Opciones de Etiquetado. Activar (muy importante pues sólo podremos visualizar, añadir datos, realizar zoom, etc., sobre el marco de datos activo). Propiedades del marco de datos.
ArcMAP – Marco de datos
•
La ventana ‘Marco de Datos Propiedades’ tiene una serie de pestañas desde donde podremos realizar una serie de acciones: Pestaña ‘General’. Nos permite cambiar el nombre, darle una descripción, establecer las unidades de medida y una escala de referencia, rotar la vista de datos, etc. Pestaña ‘Marco de Datos’, desde donde podremos fijar la extensión del conjunto de datos. Pestaña ‘Sistema de Coordenadas’. Permite conocer el sistema de coordenadas del marco de datos, modificar el existente o seleccionar uno en caso de no tenerlo. Pestaña ‘Cuadrículas’. Podremos configurar una rejilla relacionada con el sistema de coordenadas.
ArcMAP – Guardar archivo • 1. 2. 3.
• 1.
2.
Para guardar un documento de mapa tenemos varias opciones: Desde el botón ‘Guardar’ desde la barra de herramientas ‘Estándar’ . Nos pedirá que lo guardemos en una ruta y le demos nombre (en caso de no ser un documento nuevo, de guardarán los cambios). Desde ‘Archivo’ > ‘Guardar Como…’. Al cerrar ArcMap, si no hemos guardado los cambios, nos pedirá si queremos guardarlos, siendo posible elegir una ubicación y nombre.
Hay que tener en cuenta varias cuestiones: Cuando guardamos un documento de mapa (.mxd) estamos creando un archivo que guarda la ruta de los archivos de datos, la estructura de capas, simbología, encuadre de la vista de datos, etc.). Si algún archivo es eliminado o cambiado de ubicación ArcMap solicitará que se indique la nueva localización cuando volvamos a abrir este archivo. Si guardamos un documento de mapa en la versión 10 no podremos abrirlo con ArcMap 9.X. Un archivo guardado en 9.X si podrá ser abierto desde ArcMap 10.
ArcMAP – Guardar archivo versiones anteriores • Para guardar un documento de mapa en una versión anterior de ArcGIS debemos dirigirnos a ‘Archivo’ / ‘Guardar una copia’. Le damos un nombre y pinchamos sobre ‘Tipo’, teniendo las siguiente opciones: ‘Documento de ArcMap (versión 10), ‘Documento de ArcMap versión 8.3’, ‘Documento de ArcMap versión 9.0/9.1’, ‘Documento de ArcMap versión 9.2’, ‘Documento de ArcMap versión 9.3’,
