CAPITULO 6 - FUNCIONAMIENTO Y USOS DE LOS SISTEMAS DE INFORMACION GEOGRAFICA

6.1 Introducción

Volviendo a la Figura 1.3 (pág. 6), se verá que ahora nos hallamos en la fase en que las distintas clases de flujos de datos convergen hacia el recuadro rotulado “sistemas de información geográfica”. A ese recuadro llegan las corrientes de datos -directamente pertinentes o sustitutivos, además de los que derivan de los tres tipos de mapas- que constituyen colectivamente las entradas del SIG. En el presente capítulo examinaremos la evolución de los SIG, los principales procesos que conforman el sistema y algo de la tecnología necesaria para su funcionamiento. También hablaremos de los beneficios y problemas de los SIG y ofreceremos cierta orientación para la selección del sistema, incluidos los servicios de apoyo disponibles. Para concluir, intentaremos examinar algunas de las probables tendencias futuras en este complejo sector que cambia con tanta rapidez. En el Capítulo 7 se dan ejemplos de una variada selección de SIG funcionales aplicados a la acuicultura, la pesca continental u otros campos conexos.

6.2 Definición de los SIG

Los SIG constituyen una rama de la ciencia o disciplina que ha evolucionado y sigue evolucionando con tal rapidez, que la definición de lo que es o de lo que hace cambia y se amplía sin cesar, hasta el punto que lo único cierto es que cualquier definición que demos de ella ahora ya no será válida dentro de 5ó 10 años. Esta rápida evolución, que se describirá con mayor detalle en la Sección 6.3, ha motivado una gran controversia no sólo acerca de su definición, sino también sobre el lugar que los SIG ocupan en una jerarquía de campos análogos y los criterios en los que se ha de basar su tipología.

Aunque la nomenclatura “sistema(s) de información geográfica” parece estar empezando a ser conocida y aceptada universalmente como una denominación que agrupa a todos los procesos que describiremos en este capítulo (Clarke, 1986), todavía existe una corriente de opinión que considera el SIG como un “término estrecho”, como uno más entre varios sistemas que, si bien se parecen entre sí, deberían conservar su propia identidad (Shand y Moore, 1989). Entre los nombres que se emplean como sinónimos de los SIG figuran los siguientes:

“Sistemas de información de base geográfica”

“Sistemas de información sobre los recursos naturales”

“Sistemas de información espacial”

“Sistemas de datos geográficos”

“Sistemas cartográficos digitales”

“Sistemas de información sobre la tierra”.

Es probable que la mayoría de estos nombres cedan el paso al SIG, aunque el de “sistemas de información sobre la tierra” podría mantenerse vigente durante algún tiempo, junto con otras esferas de aplicación asociadas o específicas, como el diseño asistido por ordenador (CAD) y la cartografía automatizada/gestión de recursos.

Las definiciones del SIG varían desde fórmulas muy sencillas - “Un sistema computerizado capaz de almacenar y utilizar datos que describen lugares de la superficie de la Tierra” -, pasando por otras bastante limitadas -“ Un SIG es, pues, un paquete de software…” (Butler, 1988, pág. 31)-o ingeniosas - “Los SIG son simultáneamente el telescopio, el microscopio, el ordenador y la copiadora xerográfica del análisis y la síntesis regional” (Abler, 1988, pág. 137), hasta ciertas definiciones extremadamente prolijas. A nuestro parecer, la definición misma no es tan importante como las ideas básicas que están contenidas en la esencia del SIG, a saber:

1. Que por ser “geográfico” contiene datos y conceptos que se relacionan con las distribuciones espaciales.

2. Que “información” implica alguna forma de transmisión de datos, ideas o análisis, en general como ayuda para la adopción de decisiones.

3. Que por ser un “sistema” entraña una secuencia de entradas, procedimientos y salidas.

4. Que los tres elementos arriba mencionados adquieren su funcionalidad en el marco de un escenario tecnológico reciente basado en las posibilidades que ofrece la alta tecnología.

En términos muy prácticos, los SIG comprenden un conjunto de hardware y software integrados que permiten introducir, almacenar, manipular y presentar datos geográficos (Figura 6.1). Los datos pueden tener todas las formas textuales, cartográficas o numéricas susceptibles de ser integradas en un único sistema. Los SIG presentan diversas modalidades y ofrecen el potencial para una enorme gama de aplicaciones. Aún no ha sido posible establecer una tipología única para estos sistemas y no cabe duda de que hay varias formas de categorización posibles. Los lectores interesados en este aspecto pueden consultar las publicaciones de Clarke (1986) y Bracken y Webster (1989).

Figura 6.1 Diagrama de sistemas que ilustra un SIG

6.3 Evolución de los SIG

La rápida evolución de los SIG, especialmente durante el último decenio, ha sido fruto de una compleja amalgama de factores principales, además de varios secundarios. Aquí identificaremos primero los factores principales, para examinar luego brevemente la secuencia histórica del desarrollo de los SIG. Para una información más detallada sobre estos aspectos, véanse Burrough (1986), Jackson y Mason (1986), Dept. of Environment (1987), Smith et al. (1987), Croswell y Clark (1988), Goodchild (1988), Tomlinson (1989), y Star y Estes(1990).

6.3.1 Factores que han motivado la reciente expansión de los SIG

6.3.1.1 La proliferación de datos

En los dos últimos decenios se ha registrado un ingente incremento del volumen de datos, sobre todo de datos en forma digital aportados, entre otros, por la telepercepción, los censos y los principales organismos de cartografía. Este auge ha sido una respuesta a la clara necesidad de contar con bancos de información fácilmente manipulables que permitan sacar el máximo partido de unos datos que tanto cuesta adquirir. Para buena parte de esos datos se han establecido diversas posibilidades de acceso en línea por medio de redes y comunicaciones computerizadas.

6.3.1.2 La reducción de los costos de computación

Los adelantos tecnológicos en el hardware han hecho posible un asombroso aumento de la relación rendimiento/costos de los procesadores. En Dept. of Environment (1987) se estima que los costos de procesamiento disminuyeron en 100 veces en el decenio pasado, y que esta tendencia continuará probablemente en el futuro. La Figura 6.2 muestra que el rendimiento de los ordenadores ha aumentado también en términos de la velocidad obtenida en relación con la inversión hecha. Las mejoras del rendimiento están tendiendo a desdibujar la tradicional distinción entre la jerarquía de “unidades centrales de proceso”, “minicomputadoras”y“microcomputadoras” - hoy día, una minicomputadora realiza lo que hace cinco años sólo podía efectuar una unidad central. La reducción de tamaño del hardware ha permitido además un gran ahorro en concepto de espacio de oficina.

Figura 6.2 Mejoras del rendimiento de los procesadores en el tiempo (Croswell y Clark, 1988)

6.3.1.3 La integración de adelantos paralelos

Junto con la explosión en la potencia y capacidad de las computadoras, se han producido también varios otros adelantos paralelos, como el diseño asistido por ordenador (CAD), la telepercepción, el análisis espacial, la cartografía digital, los levantamientos y la geodesia, etc. Todos estos campos tienen una perspectiva espacial y pueden interrelacionarse, con la contribución de otras esferas, como la tecnología de la información, el tratamiento de la imagen, los gráficos computerizados y la fotogrametría. Los SIG han surgido como una metodología central que permite ya sea la integración, cuando así convenga, o un considerable mejoramiento de la eficiencia de cada campo por separado. Así pues, los SIG son “… el resultado de la vinculación de adelantos paralelos ocurridos en muchas disciplinas de procesamiento de datos espaciales.” (Burrough, 1986. pág. 6), y permiten terminar con la duplicación de muchos esfuerzos y costos de desarrollo.

6.3.1.4 Mayores oportunidades para los SIG

Los mapas en papel han constituido tradicionalmente la base para la investigación espacial, y ha sido necesario producirlos en una vasta gama de escalas. Estos mapas ocupan mucho espacio, se estropean con facilidad, se vuelven rápidamente obsoletos, son caros de producir y no permiten una rápida extracción de los datos. El nacimiento de los SIG ha cambiado mucho la situación. Tanto las organizaciones privadas como las gubernamentales se han dado cuenta rápidamente del tremendo valor social, ambiental y comercial de los SIG para una serie de aplicaciones, principalmente en los campos del análisis del emplazamiento de mercados, la gestión de la propiedad, la asignación de recursos sociales, la explotación de los recursos, el emplazamiento de las existencias y los análisis ambientales.

Una de las consecuencias de esta aplicación y comercialización de los SIG ha sido una proliferación de la investigación y el desarrollo. Los SIG han permitido a las autoridades decisorias de todas las organizaciones explorar una serie de posibilidades o escenarios antes de embarcarse en cuantiosas inversiones o poner en ejecución sus planes y medidas.

6.3.2 Evolución histórica de los SIG

Aunque se ha reivindicado la existencia de algunos SIG muy antiguos, como el British Domesday Book de finales del siglo XI, los SIG tal como nosotros los entendemos tienen su origen en el sistema de información geográfica canadiense de 1964, que encarnó el primer reconocimiento de las posibilidades que ofrecía el uso de computadoras para manipular datos numéricos y generar información útil y tempestiva. En los años sesenta y principios de los setenta el desarrollo de los SIG fue escaso, debido a las limitaciones técnicas y de costos, pero en ese mismo período se registró un importante avance en el campo de las minicomputadoras y se crearon algunos paquetes cartográficos originales, como el SYMAP, el GRID, el IMERID y el GEOMAP.

Durante los años setenta se produjo un rápido aumento de los campos paralelos o conexos (véase la Sección 6.3.1.3). Se comprendieron las ventajas de enlazar los conjuntos de datos y de utilizar los datos espaciales de otras formas, y las universidades, organismos de investigación y empresas privadas pequeñ comenzaron a adquirir el equipo asociado con los SIG. Para finales del decenio de 1970 la cartografía informatizada había hecho rápidos progresos. Existían cientos de sistemas computerizados para numerosas aplicaciones. Se habían desarrollado las funciones interactivas y se habí an fabricado dispositivos de salida capaces de generar representaciones visuales y productos gráficos impresos de alta resolución. También estaban comenzando a salir de las universidades muchos estudiantes de informática.

En los años ochenta los SIG despegaron definitivamente, sobre todo en la última parte del decenio, y ahora constituyen una industria de desarrollo de grandes proporciones. A continuación enumeramos algunos de los adelantos de los últimos tiempos, y a lo largo de este capítulo iremos dando más detalles al respecto:

1. Avances en la búsqueda interactiva y el procesamiento de gráficos.

2. Proliferación de software baratos, muchos de ellos adecuados para computadoras personales. Las mejoras en las instrucciones, menús, manuales, etc. han puesto los SIG al alcance de personas no especializadas.

3. Se ha instaurado la computación repartida a través de redes con objeto de compartir recursos y datos.

4. En el comercio se encuentran SIG en existencia e incluso ya montados, “llave en mano”, a veces con inclusión de todo el hardware y software necesarios.

5. Los importantes adelantos en los microprocesadores han permitido reducir los costos y concentrar enormes cantidades de memoria en minúsculas pastillas o “chips”.

6. El uso o la digitalización de mapas específicos han ido cediendo el terreno al mantenimiento de ficheros de datos digitales en un banco de datos cartográficos que es posible manipular, analizar y visualizar de la forma que se desee.

7. Se ha registrado un gran aumento en las actividades de apoyo a los SIG-revistas, cursos, educación, simposios, etc.

8. Los gobiernos, empresas de servicio público y otras empresas están procurando aumentar la eficiencia del tratamiento de los datos.

Durante todo el último período de desarrollo, los avances en específicas de los SIG se han ido superando mutuamente, impulsados por las aplicaciones o la tecnología. La mayoría de los adelantos se han generado en América del Norte, pero algunos han procedido de Europa. En casi todos los países el gobierno ha desempeñado un papel importante en los progresos de los SIG, pues ha producido grandes volúmenes de datos, ha impulsado el uso de SIG en departamentos tales como los de silvicultura, planificación del aprovechamiento de la tierra y desarrollo de los recursos naturales, y ha ido asumiendo un papel cada vez más importante en relación con los problemas ambientales. El mercado mundial de sistemas y datos de información geográfica se estima actualmente (en 1990) en 4 000 millones de dólares, y su crecimiento se calcula en un 20 por ciento anual(Tomlinson, 1989). En la Figura 6.3 se presenta un desglose del probable mercado de SIG en el Reino Unido hasta 1999(Rowley y Gilbert,1989).

Figura 6.3 Desglose del mercado de SIG en el Relino Unido hasta 1999 (tomado de Shand y Moore, 1989)

6.4 Funcionamiento de los SIG

En la Figura 6.1 se ilustró el funcionamiento general de los SIG en forma simplificada. En esta sección describiremos los elementos que aparecen en el “recuadro” de los SIG e indicaremos como se integran para el buen funcionamiento del sistema. Las funciones que pueden tener que desempeñar los SIG son muchísimas, y en el Cuadro 6.1 se señalan las más importantes. La lista se ha compilado a partir de diversas fuentes; el lector interesado puede consultar las siguientes: Knapp y Rider (1979); Rhind (1981); Dangermond (1983); Burrough (1986); Smith et al.(1987); y Rhind y Green (1988). En esta sección examinaremos brevemente los elementos periféricos del hardware que se relacionan directamente con los SIG. Por motivos de espacio no podremos describir el hardware general, como los procesadores, las unidades de discos, los terminales alfanuméricos, las unidades de cintas, las unidades de visualización (VDU) y otros monitores, a pesar de que pueden ser indispensables para el SIG. En la Sección 6.7 examinaremos las formas de mejorar al máximo las configuraciones de los sistemas. Para mayores detalles sobre el hardware de los SIG, véanse Letcher (1985), Megarry (1985), Walsh (1985), Croswell y Clark (1988), Kadmon (1988), y Dangermond y Morehouse (1989).

6.4.1 Introducción y codificación de los datos

Todos los datos que se introducen en un SIG tienen que estar en forma digital, ya sea numérica o alfanumérica. La entrada de datos se puede efectuar por diferentes medios, como las cintas compatibles con ordenador (CCT), los discos flexibles, los discos ópticos CD-ROM (discos compactos con memoria de sólo lectura), etc. Es evidente que si la información procede de fuentes múltiples puede haber diferencias estructurales entre los distintos conjuntos de datos. Dado que, como ha dicho Burrough (1986, pág. 57), “la creación de datos digitales limpia es una tarea sumamente importante y compleja, de la que depende la utilidad del SIG”, no cabe duda de que, desde el punto de vista del SIG, sería ideal y mucho más eficiente que los datos reunieran las siguientes características:

1. Fueran compatibles, es decir, los distintos conjuntos pudieran enlazarse y desplazarse.

2. Estuvieran desglosados, de manera que los usuarios pudieran seleccionar las unidades (o áreas) que desean manipular o analizar.

3. Tuvieran una referencia espacial, con arreglo a un sistema nacional de cuadrículas, a las latitudes y longitudes, o a cualquier clase de sistema de referencia o unidad espacial básica normalizada.

4. Fueran exactos y, por tanto, susceptibles de ser referenciados hasta la unidad aérea más pequeña posible.

En ausencia de esta situación ideal, los software de los SIG deben hacer caso omiso de estos factores, compensarlos de alguna forma o arreglárselas para funcionar con unos niveles de entrada no óptimos.

6.4.1.1 Métodos de adquisición de datos y hardware utilizado

Las fuentes de las que pueden proceder los datos para los SIG fueron examinadas en los Capítulos 2 a 5 y aparecen en la Figura 6.1. En esta sección no nos ocuparemos de los datos procedentes de ficheros digitales o de otros SIG, puesto se pueden adquirir sin dificultad y con frecuencia en un formato adecuado para su uso inmediato. La elección de otros métodos de adquisición estará determinada en gran medida por el presupuesto disponible y por el tipo de datos que haya que introducir. A continuación se exponen los métodos de adquisición utilizados para las distintas fuentes de datos:

A) Para datos tabulares y encuestas sobre el terreno

Los datos se pueden adquirir con métodos manuales, utilizando un teclado y una VDU para crear bases de datos o ficheros de forma interactiva, o sea, para introducir los resultados de la labor de campo o de las encuestas de cuestionario. Los datos pueden registrarse en un paquete de hojas electrónicas normalizadas o en cualquiera de los muchos módules de entrada de datos especializados asociados con determinados paquetes o programas de computadora, por ejempio, los paquetes estadísticos, como SPSS o Minitab, los cartográficos, como MICROMAP, o los de análisis de encuestas, como SNAP. Estos programas o paquetes requieren que los datos se introduzcan en un formato estructurado; luego se puede proceder a su edición y corrección y a cualesquiera manipulaciones numéricas.

Se pueden emplear registradores cronológicos de los datos. Estos son dispositivos especializados que automatizan el proceso de acopio y registro de los datos sobre el terreno. Pueden ser automáticos o semiautomáticos. Efectúan una gama limitada de funciones, registrando datos sobre variables tales como el contenido de humedad del suelo, el flujo de agua, el tamaño de las partículas de sedimento, variables climáticas, etc. En el caso de los registradores analógicos, los datos deben traducirse a la forma digital. Existen dispositivos de entrada de datos especializados que automatizan parcialmente la recolección en vivo de datos de cuestionarios: las respuestas se introducen directamente en la memoria previamente programada de un terminal de mano portátil alimentado por batería. También hay arias otras microcomputadoras que se están volviendo asequibles gracias a los adelantos en el campo de los microprocesadores y a la consiguiente disminución de los precios. En Maguire (1989) se encontrará más información útil sobre muchos métodos de adquisición de datos sobre el terreno.

B) Para los datos cartográficos

Los datos de mapas se pueden adquirir mediante digitalizadores o diversos tipos de exploradores; por ejemplo:

1. La digitalización electromecánica entraña el uso de una mesa o tablilla inclinable sobre la que se coloca el mapa (Figura 6.4) y que tiene una superficie cartesiana (red de coordenadas) incorporada, con intersecciones energizadas de una resolución típica de 0,01 mm. A la mesa está conectada una plumilla o cruz de seguimiento (cursor) que puede desplazarse a lo largo de las líneas o de punto en punto y detectar la señal en cualquier intersección de la retícula.

   Figura 6.4 Digitalizador electrome4cánico y diversos tipos de cursores de seguimiento de líneas (Kadmon, 1988)

   

   Los cursores pueden estar dotados de hasta 16 botones, que sirven para controlar mejor el programa, por ejemplo, para pasar de puntos a líneas o para añadir etiquetas de identificación. La señal analógica detectada es codificada por la computadora como una coordenada x,y digital medida desde un origen definido por el usuario. Estos digitalizadores pueden funcionar en el modo de puntos o en el de línea/flujo. En el primero, los puntos se registran a una señal del operador. En los otros dos modos, el digitalizador registra las coordenadas a intervalos fijos de tiempo o distancia. Algunos digitalizadores pueden operar en los tres modos. Es cada vez más frecuente que los digitalizadores se conecten directamente a una VDU, para fines de control, y/o a la computadora principal, para la entrada directa de datos o para que ésta pueda establecer los parámetros operativos de la digitalización.

2. En el explorador óptico plano la cabeza de lectura se desplaza a lo largo de los ejesxey (Figura 6.5 (a)). La exploración con lectores de cilindro entraña el uso de un densitómetro. El mapa se fija a un cilindro giratorio y una célula exploradora fotosensible se mueve hacia adelante y hacia atrás a lo largo del eje de las x, captando, en forma digitalizada, la imagen del mapa como una matriz de pixels (Figura 6.5 (b)). Los valores de pixel varían de conformidad con las diferencias en la intensidad de la luz. En ambos tipos de exploradores, el tamaño de la celda o pixel está determinado por la distancia entre cada fila; en los modelos modernos, ese tamaño es muy pequeño. Ahora existen exploradores que leen los vectores (líneas); en ellos, un haz lasérico sigue automáticamente las líneas hasta llegar a los puntos de unión o hasta que el usuario seleccione otras líneas. Este explorador permite alcanzar una gran precisión, pero absorbe mucho tiempo del usuario. El problema de la exploración automática de los mapas en color se resuelve explorando las matrices de impresión en color, que suelen ser litografías temáticas en blanco y negro. Los exploradores tienen una resolución típica de hasta 0,012 mm y pueden captar datos a una velocidad de 30 000 pixels por segundo.

   Figura 6.5 Exploradores ópticos plano y de cilindro (Burrough, 1986)

   

3. En la videodigitalización electrónica una videocámara capta imágenes en forma de series de hasta 512 × 512 pixels, cada uno de los cuales tiene su nivel de intensidad luminosa. Son útiles para captar los límites lineales de las imágenes aéreas o de telepercepción e introducirlos en sistemas de análisis de imágenes. Esta forma de adquisición de datos cartográficos es más barata que la exploración, pero su resolución es mala.

La adquisición de datos a partir de mapas se efectúa normalmente por estratos, que representan temas diferentes (Figura 6.6). Esto facilita la actualización y permite efectuar análisis espaciales específicos. Los digitalizadores pueden introducir datos cuadriculados o vectoriales (véase la Sección 6.4.1.2), además de los rótulos descriptivos y símbolos especiales de los mapas. La mayor parte de la digitalización se realiza fuera de línea, utilizando una microcomputadora o computadora personal separada para el control de trabajos o el almacenamiento de datos. Los datos de atributos se introducen habitualmente desde un teclado. Los problemas más comunes que plantea la digitalización son los siguientes:

1. Si se ejecuta con exactitud, puede requerir mucho tiempo: por ejemplo, se necesitan aproximadamente 30 horas-persona para digitalizar los límites de un típico mapa de suelos de 60 × 40 cm a escala 1:50 000. Los gastos en concepto de digitalización pueden constituir una proporción muy elevada del cálculo de costos de un SIG, y los exploradores son una opción cara.

2. Una única lámina cartográfica puede generar un fichero enorme.

3. Los exploradores automáticos suelen ser poco fiables cuando hay varias líneas muy cercanas unas a otras, como en el caso de las curvas de nivel en las zonas montañosas.

4. Los operadores de los digitalizadores manuales no deben trabajar más de unas cuatro horas diarias, si se quiere mantener el nivel de precisión.

Puesto que la mayoría de las nuevas colecciones de mapas se producen ahora con métodos digitales, algunos de los problemas mencionados se atenuarán cuando se terminen los apremios por digitalizar todas las láminas existentes.

Figura 6.6 Representación de los estratos captados por telepercerpción o digitalización de mapas (Goodenough,1988)

C) Para la integración de la telepercepción en los SIG

La falta de espacio no nos permite examinar a fondo los procedimientos necesarios para integrar las imágenes telepercibidas en los SIG; en Jensen (1986) y Goodenough (1988) se encontrarán más detalles al respecto. Aquí nos concentraremos fundamentalmente en algunos consejos precautorios.

En la Sección 4.6 dijimos que las imágenes de la telepercepción se someten a diversos niveles de procesamiento preliminar definidos por el usuario y luego se registran en cintas compatibles con ordenador. Esos datos pueden integrarse entonces en el SIG, por ejemplo por medio de paquetes externos como el ERDAS o el GEMS, que se pueden utilizar para un procesamiento adicional. Algunos software de SIG contienen sus propios programas de procesamiento de imágenes telepercibidas. Lo más importante de la integración es asegurar que los datos derivados de la telepercepción estén referenciados según las coordenadas terrestres exactas, de manera que sea posible superponerlos a otros datos del SIG.

Antes de integrar los datos telepercibidos (almacenados en una CCT), es importante saber cuáles son los niveles de procesamiento preliminar que se han aplicado. Si sólo se han efectuado correcciones radiométricas y geométricas brutas, puede ser necesario ejecutar cualquiera de los niveles sucesivos descritos en la Sección 4.6. La integración misma puede suscitar varios problemas. Los datos telepercibidos sólo se pueden clasificar en 256 clases, mientras que los SIG son capaces de manipular series mucho más grandes. Esto puede dificultar la asignación de los rasgos detectables de las imágenes a las clases del SIG. Siempre hay dificultades para hacer concordar las imágenes telepercibidas con otros datos temáticos derivados de mapas topográficos u otras fuentes - y esto ocurre, de particular modo, con las zonas de relieve variado. Goodenough (1988) halló que no eran insólitos los desplazamientos de 200 metros a escala 1:50 000. Otros problemas son las diferencias en las formas y tamaños de las extensiones territoriales, así como las dificultades de interpretación de las imágenes descritas en el Capítulo 4.

Algunos autores sostienen que la integración de la telepercepción en los SIG ha tenido muy poco éxito. Young y Green (1987) afirman en general que esto se debe a las diferencias entre el potencial teórico y la realización práctica de ese potencial, mientras que Wilkinson y Fisher (1987) argumentan más concretamente que demasiados datos telepercibidos presentan una resolución que no es fiable para un SIG realista. Robinson Barker (1988) achaca la falta de éxito a un enfriamiento del enorme interés que caracterizó al período inicial, a mediados de los años setenta, y también a la indecisión e inacción de los gobiernos. Además, había “demasiada tecnología y datos” y se requerían técnicas muy elaboradas, de manera que hoy todavía no existen datos de telepercepción interactivos de bajo costo. Por último, los datos telepercibidos están en un formato cuadriculado (de retícula), mientras que la mayoría de los SIG trabajan en el formato vectorial. Es importante llamar la atención sobre estas limitaciones, no sólo para advertir de ellas al usuario potencial, sino también para destacar que aún se necesita muchísima investigación para lograr una integración segura; y es perfectamente posible que el futuro de la telepercepción dependa de su capacidad de integrarse satisfactoriamente en los SIG.

6.4.1.2 Estructura de los datos espaciales

Una ojeada general al mundo tal como aparece en una superficie cartografiada revela que la superficie consiste en puntos, líneas o áreas bidimensionales que en cartografía se denominan polígonos. Así pues, en la Figura 6.7 (a) los caminos serían líneas, las casas puntos, y los jardines y campos polí gonos. Toda la información adquirida con cualquiera de los métodos descritos en la Sección 6.4.1.1 tiene que poderse representar visualmente, para lo cual ha de ser codificada de manera que presente alguna de estas tres formas. Hay dos modos básicos de organización en los que puede operar la computadora para representar las formas espaciales: el modo vectorial y el modo cuadriculado (respectivamente (b) y (c) en la Figura 6.7).

A) Modo vectorial. En este caso el mapa consiste en puntos, cuyas posiciones están definidas por las coordenadas geográficas x,y. Se puede definir un punto aislado, para representar un ú nico objeto relativamente pequeño, como una cabina telefónica, un edificio o un asentamiento, en consonancia con la escala del mapa. Se puede definir asimismo una serie de puntos y unirlos para obtener una línea, lo que podría representar un lindero, un camino, un río, etc. Y también se pueden definir líneas y unirlas para delimitar una superficie (un polígono), que podría representar cualquier característica bidimensional, como un campo, lago o país, o cualquier área temática, como una zona de suelo.

La digitalización en el modo vectorial puede ser sumamente exacta, ya que al representar líneas no rectas se puede aumentar la precisión registrando (digitalizando) un mayor número de puntos de la curva. El modo vectorial se utiliza generalmente cuando es necesario integrar técnicas de gráficos manuales y computerizadas y cuando se requieren frecuentes anotaciones. Debido a que este modo emplea estructuras de datos muy complejas, la tecnología es cara, y también lo son la visualización y el trazado, particularmente en el caso de los productos de color de alta calidad.

Figura 6.7 Modos de organizar los datos cartografiados (Maguire, 1989)

B) Modo cuadriculado o de retícula. En este modo toda la superficie cartografiada se compone de una retícula de celdas que forman una matriz de filas y columnas. El tamaño de cada celda determina la resolución (o detalle) de la superficie cartografiada. Las celdas muy pequeñas se denominan pixels (como en las imágenes telepercibidas), y cada celda o pixel es un dato que muestra, por medio de la codificación digital o de un código cromático en el mapa final, la presencia de diferentes rasgos en distintos lugares.

Los gráficos cuadriculados se utilizan generalmente cuando se quiere integrar datos de mapas topográficos y temáticos, ya sea entre sí o con datos telepercibidos. El principal problema que presenta este modo es que el uso de celdas puede hacer que se pierdan las estructuras reconocibles, pudiendo producirse una grave pérdida de información. Sin embargo, cada uno de los dos modos tiene varias ventajas respecto del otro (Cuadro 6.2), por lo que es mejor considerarlos como complementarios y no como competitivos. Aunque en algunos aspectos la cuestión del modo es crítica, porque una vez establecida la estructura que se va a utilizar es difícil cambiarla, los SIG tienen cada vez más la capacidad de manipular datos en ambas estructuras (vectorial y de retícula), porque ya existen programas de conversión.

6.4.1.3 Enlace de datos espaciales y no espaciales

Para la adquisición cabal de datos no basta simplemente digitalizar, en formato vectorial o de retícula, los datos gráficos que aparecen en un mapa u otros datos análogos registrados a partir de otras fuentes. Todos los datos espaciales deben tener también:

1. Una referencia de localización.

2. Un código, rótulo o atributo que indique lo que son.

3. Una referencia topoló gica que permita identificar las relaciones entre las líneas, puntos y polígonos de un mapa.

Estos tres tipos de datos deben digitalizarse de manera que puedan adjuntarse (enlazarse) eficientemente a las representaciones gráficas.

La referencia de localización se registrará automáticamente por medio de la retícula eléctrica cartesiana empotrada en la mesa o tablilla de digitalización. Los datos sobre los atributos, como la anchura de un río, la calidad de sus aguas, la variabilidad del caudal, etc., tienen que almacenarse separadamente de los datos espaciales, por lo general en una base de datos tabular. Para ello se asigna a cada tipo de datos un idendficador común que permite su enlace eficiente de la forma que sea necesaria, por ejemplo utilizando un programa especial de computadora en el que se han almacenado también las coordenadas x,y. En la Figura 6.8 se puede observar que la referenciación topológica se efectúa de manera bastante parecida. Así, un mapa de polígonos típico se convierte en siete nodos (puntos), once enlaces (líneas) y cinco polígonos. El uso de los identificadores únicos permite representar en tablas la relación espacial entre estas tres formas, como se ilustra en la figura, y añadiendo coordenadas x, y en cada uno de los puntos se obtiene un doble sistema de elementos de identificación espacial. En los modos reticulares la topología está implícita, porque todos los lugares se definen simplemente con arreglo a las filas y columnas.

Figura 6.8 Creación de una estructura de datos topológica (tomada de Dangermond, 1983)

En la Figura 6.9 se resumen los pasos necesarios para digitalizar un conjunto de límites y sus atributos no espaciales, y enlazarlos para formar una base de datos topológicamente correcta de los distintos polígonos. Los pasos pueden variar con arreglo al SIG utilizado, el volumen de datos, el hardware disponible, etc. Una vez efectuado el enlace de los datos espaciales y no espaciales, es fácil realizar la verificación y edición.

Figura 6.9 Pasos para crear una base de datos vectorial topológicamente correcta de los polígonos (tomada de Burrough, 1986)

6.4.1.4 Estructuras eficientes de almacenamiento de datos

Ya hemos dado a entender que los procedimientos de adquisición de datos generan habitualmente enormes cantidades de datos digitales. Si la memoria de la computadora es suficientemente grande, es probable que no haya problemas de manipulación. En el caso de los microprocesadores más pequeños, en cambio, se puede lograr una mayor eficiencia almacenando (comprimiendo) selectivamente sólo las partes más importantes de la información. Por motivos de espacio no nos es posible examinar en detalle los numerosos tipos de estructuras de almacenamiento; los lectores interesados pueden consultar Samet (1984), Jackson y Mason (1986) o Green y Rhind (1986). Aquí ilustraremos brevemente dos métodos sencillos:

A) Codificación por runflas. Este método se basa en el hecho de que en muchas clases de mapas temáticos las celdas adyacentes pueden tener el mismo valor. Por consiguiente, basta registrar los datos de cada fila (runfla), especificando un valor de celda y el número de las columnas en que ese valor comienza y termina. Por ejemplo, la Figura 6.10 muestra la transformación de un mapa vectorial simple (a) en una matriz reticular de celdas (b) con puntuaciones digitales codificadas, y (c) representa su conversión final en un código de longitud de runflas. Cada runfla se identifica por medio de un trío de números que indican la columna inicial, la columna final y el valor. En este ejemplo se ha conseguido un ahorro digital de casi el 40 por ciento; podría haberse economizado más si todas las áreas “vacías” se hubieran considerado iguales a cero.

Figura 6.10 Ejemplo de una estructura de códigos de longitud de runflas (tomada de Burrough, 1986)

B) Arboles de cuadrantes. Esta estructura de datos se basa en la descomposición regular de una región en cuadrantes y subcuadrantes. Al final, toda una categoría funcional especificada dentro de una superficie cuadriculada estará delineada por celdas de tamañn variable, hasta el pixel más pequeño para el que se hayan recogido datos (Figura 6.11). La relación del mapa cuadriculado con sus celdas subdivididas puede representarse como enlaces y nodos en un “árbol orientado”, donde cada enlace se dirige desde el nodo “progenitor” hacia los “hijos” (subcuadrantes). A cada nodo del árbol corresponden cuatro “esquinas” que representan los cuatro cuadrantes NW, NE, SW y SE. Los subcuadrantes sólo emanan de los nodos que aparecen subdivididos en el mapa de retícula. En el ejemplo se puede ver que el ahorro en la adquisición de datos ha sido de casi el 50 por ciento.

Figura 6.11 Mapa en el modo reticular y su representación en un árbol de cuadrantes (tomado de Jackson Y Mason, 1986)

6.4.2 Manipulación de los datos

Una vez adquiridos los datos, los ficheros de la base de datos se encuentran en la memoria (RAM) de la unidad central de proceso, estando, pues, inmediatamente disponibles para los cálculos y manipulaciones. Debido a la gran cantidad de datos que contienen esos ficheros, habitualmente se almacenan en unidades de discos duros rápidos; a veces se almacenan fuera de línea en cinta magnética u otros soportes, como los discos flexibles. Para extraer información significativa de la base de datos es necesario interrogarla, organizarla y tal vez modificarla de distintas maneras según las necesidades individuales, es decir, manipularla de modo que la información se pueda recuperar en un formato útil para el análisis posterior. Las distinciones entre la adquisición de datos, su manipulación y su análisis no son rígidas - todas estas funciones se realizan en el SIG y el grado de superposición es considerable. Examinaremos someramente las principales funciones de manipulación de datos, es decir, las que están incluidas en la programación de la mayoría de los software de SIG. Para mayor información al respecto pueden consultarse Berry y Tomlin (1981), Dangermond (1983) y Burrough (1986); en el Capítulo 7 se ilustrarán estos aspectos con algunos estudios de casos.

6.4.2.1 Validación, corrección y edición de los datos

Estas funciones suelen ejecutarse con los datos iniciales poco después de la adquisición, pero pueden ser necesarias en cualquier etapa. Todos los datos adquiridos deben revisarse en modo interactivo para detectar los errores, que son frecuentes, especialmente en la transformación al formato digital. Los típicos errores que se cometen en la digitalización son:

1. La digitalización doble - una línea se digitaliza dos veces, lo que introduce pequeños desajustes en los datos cuando las líneas no corresponden exactamente.

2. Las líneas demasiado largas o demasiado cortas.

3. La falta completa de algunas líneas, segmentos de líneas (arcos) o puntos.

Todos los errores tienen que ser corregidos o editados. Algunos software de SIG contienen programas que verifican la exactitud de todos los datos geométricos, topológicos y de atributos. Esto puede entrañar el cerciorarse de que todos los datos gráficos estén debidamente definidos; de que los atributos espaciales no excedan de los márgenes o valores previstos; de que no haya combinaciones absurdas de atributos, etc. No se insistirá nunca demasiado en la importancia de corregir los errores. Burrough (1986) dedica 30 páginas a un análisis pormenorizado de la propagación de errores, y Goodchild y Gopal (1989) escriben exclusivamente sobre la necesidad de precisión espacial. Si la verificación no es escrupulosa y quedan errores en la base de datos, las manipulaciones sucesivas amplificarán esos errores y los datos terminarán por perder su validez.

6.4.2.2 Conversión de estructura

Antes mencionamos (Sección 6.4.1.4) que la estructura de los datos se puede transformar de modo que absorba menos espacio de almacenamiento. La otra conversión estructural importante que puede ser necesario hacer es la conversión de retícula a vectores, o viceversa. En la Figura 6.12 aparece una ilustración sencilla de los pasos que entraña esta operación. Cabe observar que en la conversión de vectores a retícula se produce una pérdida de precisión, que se puede amplificar en función del tamaño de la celda y de la “ondulación” de las líneas. En la conversión de retícula a vectores la computadora ejecuta un proceso de vectorización consistente en “enhebrar” una línea a través de una nube de pixels utilizando un algoritmo “reductor” (porque la nube de pixels se reduce a una línea).

6.4.2.3 Conversión, manipulaciones o transformaciones geométricas de las láminas cartográficas

Este encabezamiento abarca varias formas de manipulación encaminadas a modificar geométricamente la superficie cartografiada de manera que los mapas puedan ajustarse entre sí o a un sistema de referencia (Figura 6.13). Para facilitar los cambios necesarios hay que utilizar diversos algoritmos.

1. Transformaciones de un sistema de coordenadas a otro, o de un tipo de proyección cartográfica a otro.

2. Cambios de escala seleccionando una función multiplicadora simple.

3. Rotación de los mapas hacia determinadas orientaciones.

4. Los datos espaciales pueden sufrir diversas deformaciones; por ejemplo, las aerofotografías presentan a veces errores de escala debidos a la inclinación del avión, a diferencias de relieve y a alteraciones causadas por el ángulo de visión, y los mapas en papel se deforman como consecuencia del estiramiento del papel. Estas deformaciones (o “torceduras de la imagen”) pueden manipularse mediante el procedimiento de la “lámina de goma”, es decir, tratando la imagen deformada como una lámina elástica que se puede estirar o comprimir hasta que se ajuste exactamente a un mapa de base preciso.

Figura 6.12 Resumen de una conversión de vectores a retícula a vectores (tomado de Robinson Barker, 1988)

Figura 13 Algunas manipulaciones geométricas fundamentales de los ficheros de la base de datos de un SIG (Dangermond, 1983)

6.4.2.4 Revestimiento, fusión o integración de mapas

La fusión de mapas se efectúa sobreponiendo diferentes conjuntos de datos (estratos) y efectuando luego cálculos aritméticos, normalmente con los valores asignados a los polígonos, para crear automáticamente nuevas superficies cartografiadas. Se pueden añadir o sustraer progresivamente todos los estratos que se desee, y trabajar con superficies a base de vectores o de cuadrículas. Se pueden fusionar los datos existentes sobre un mismo tema, por ejemplo, combinar dos clases de calidad de agua para crear una tercera clase, o bien fusionar temas variados para confeccionar una superficie clasificada de variables sobre cualquier aspecto en cualquier área.

La integración de datos tabulares o estadísticos (numéricos) dentro del SIG, ya sea con otros datos del mismo tipo o con mapas, dependerá de que en la base de datos se encuentren objetos que se puedan vincular a puntos geográficos (coordenadas x,y) y que tengan una identificación exclusiva. La integración puede ser compleja, pues hay que tener en cuenta las estructuras y formatos de los datos, los registros de longitud variable, y las formas de identificar los objetos, de acceder a ellos y de manejarlos.

6.4.2.5 Generalización y clasificación

Estas manipulaciones entrañan alguna forma de modificación provechosa de los datos. Se pueden ejecutar muchas funciones, por ejemplo:

1. La adición, supresión o modificación de datos de los ficheros, es decir, una función parecida a la edición.

2. La agregación o el desglose de datos numéricos o de atributos.

3. La ordenación o reclasificación de los datos según especificaciones definidas por los usuarios.

4. La generalización y suavización, que requieren el uso de algoritmos de reducción de datos para modificar las estructuras o eliminar las coordenadas superfluas en las líneas digitalizadas.

5. La disolución. Cuando se ha creado un nuevo mapa de polígonos mediante revestimiento, algunos polígonos adyacentes pueden tener el mismo valor o características. En esos casos las líneas pueden suprimirse o “disolverse” para simplificar la superficie cartografiada.

6. La codificación geográfica, o sea la asignación de atributos a puntos, líneas o polígonos espaciales.

7. Las anotaciones, es decir la adición de comentarios mediante rótulos, textos, leyendas o símbolos cartográficos.

6.4.2.6 Otras manipulaciones

Las otras manipulaciones comprenden una serie de funciones, tales como:

1. El realce de la imagen, es decir, el perfeccionamiento de los productos finales desde el punto de vista cartográfico y de la presentación.

2. La abstracción, o cálculos de índole más teórica o estadística, como los centroides de las áreas, los rasgos proximales, los polígonos de Thiessen.

3. El recorte o separación de una zona para un estudio particular.

4. El acercamiento o selección de ventanas, es decir la selección de una determinada zona para agrandarla, a fin de realizar operaciones sólo con esa parte del conjunto de datos.

5. La generación de tampones o zonas separadoras alrededorde cualquierrasgo representado por un punto, línea o polígono. Se trata de zonas a distancias preestablecidas, que pueden ser, por ejemplo, zonas de exclusión o de inclusión.

6.4.3 Recuperación de los datos

Este es un componente crucial de los SIG, pues influye mucho en la capacidad de interacción del usuario con los datos y en sus posibilidades de reestructurarlos para resolver problemas específicos. Se pueden recuperar conjuntos de datos muy variables, por ejemplo por zonas o regiones especificadas, por temas o clases, etc., y se pueden utilizar dos sistemas de recuperación separados - uno para datos de mapas (líneas, puntos, polígonos) y otro para datos no cartográficos (atributos, etc.).

Además de la simple búsqueda y recuperación por temas o zonas, también se emplea comúnmente la recuperación basada en las reglas de la lógica booleana. En esta última se utilizan los operadores simples “AND”, “OR”, “XOR”, “NOT” para ver si una condición dada es verdadera o falsa. Esto se puede representar en forma de diagramas de Venn (Figura 6.14). Los mandos que se pueden introducir en el SIG permiten recuperar cualquier combinación de atributos en relación con un tema o zona o cualquier combinación de zonas. Por ejemplo, un mando podría ser: “encontrar todas las masas de agua con una temperatura media superior a 20°C, un pH que exceda de 7,0 y una superficie de más de 3 hectáreas.” Los mandos de recuperación más intrincados pueden incluir las formas en fotografías aéreas, la longitud de cursos de agua, la intensidad de los niveles de pesca actuales, la proximidad de zonas urbanas, etc.

Figura 6.14 Diagramas de Venn que muestran ;ps resultados de la aplicación de la lógica booleana a dos a más conjuntos (Burrough, 1986)

La recuperación para fines analíticos se efectúa normalmente en modo interactivo. Además de las posibilidades de acercamiento o selección de ventanas arriba mencionadas, las funciones de recuperación permiten generalmente la consulta rápida o las búsquedas.

6.4.4 Análisis de los datos

Los SIG ofrecen una vasta gama de posibilidades de análisis, que pueden operar con determinados aspectos espaciales de los datos, con sus atributos no espaciales o con una combinación de ambos. El usuario efectúa los análisis de forma interactiva. En el Cuadro 6.1 hemos clasificado el análisis de los datos en tres categorías - espacial, estadístico y de medición. Estas categorías son arbitrarias y podrían utilizarse igualmente otras clasificaciones; por ejemplo, Dangermond (1983) y Jensen (1986) distinguen entre los análisis basados en polígonos y los que se basan en celdas de retícula, observando que los segundos están más generalizados y son mucho más eficientes en lo tocante al almacenamiento de datos y a la ejecución de las tareas analíticas. En la Figura 6.15 se ilustran algunas técnicas analíticas basadas en retículas. Como hay tantos tipos de análisis distintos, presentamos simplemente algunos de los más comunes.

Figura 6.15 Algunas técnicas analíticas basadas en el sistema de retícula (Dangermond, 1983)

1. Análisis espaciales. Además de la integración y fusión de hojas sobrepuestas para producir nuevas superficies cartografiadas con fines de análisis, otros análisis espaciales comprenden la asignación óptima de rutas (análisis de redes), los cálculos de intervisibilidad, declive y aspecto, además del modelado digital del terreno, el mejoramiento de la asignación de lugares, el análisis de superficies de tendencia, etc. Para la mayoría de estos análisis espaciales es óptimo el formato de retícula, pero es probable que con los rápidos adelantos en la programación del software las diferencias en la estructura de los datos pronto dejen de tener importancia.

2. Análisis estadísticos. Abarcan desde el resumen y descripción de simples datos numéricos, por ejemplo el cálculo de medias, modos, medianas, etc., hasta operaciones más complejas como los análisis de frecuencias y las medidas de dispersión, por ejemplo las correlaciones espaciales automáticas, las correlaciones por rangos y el análisis del término más próximo, además de los análisis de variación múltiple.

3. Medición. Incluye una serie de operaciones que pueden realizarse en uno o más estratos de datos. Pueden ser una simple enumeración de características (del total o por polígonos), la medición de distancias lineales o curvilíneas entre objetos o a lo largo de ellos, el cálculo de áreas, perímetros o volúmenes, el cálculo de ángulos y el registro de mediciones de dirección. De mediciones muy sencillas se pueden derivar datos bastante más complejos, como las superficies de frecuencia/accesibilidad, diversas superficies de costos y cualquier análisis matricial definido por el usuario.

6.4.5 Presentación visual de los datos

En esta sección nos ocuparemos tanto de los tipos de presentación visual como de los principales dispositivos utilizados para la visualización. Si se piensa en el SIG como en un verdadero sistema de procesamiento, entonces la visualización representa la salida del sistema. Sin embargo, a diferencia de la mayoría de los sistemas, en que la salida constituye la fase final del procesamiento, en el SIG la salida (o presentación visual) puede obtenerse en cualquiera de las fases funcionales enumeradas en el Cuadro 6.1. Esta posibilidad es muy importante, porque permite el control, examen, experimentación, etc. por parte del usuario en cualquier fase del procesamiento. La mayoría de los buenos software de SIG tienen una serie de elementos de representación gráfica que permiten controlar el tamaño y fuente de los rótulos, los márgenes de sombreado, la anchura de las líneas, los símbolos gráficos, la posición o composición de las características del mapa, etc.

6.4.5.1 Tipos de presentación visual

La salida puede tener tres formas principales:

1. Presentación temporal. Es la que se capta en la unidad de visualización (VDU). Es la interfaz funcional del usuario, por cuanto éste obtiene una representación visual de cualquier acción que efectúe, y permite la experimentación o manipulación interactivas sin ningún costo material, a gran velocidad y en una variedad casi infinita de formas. Antes de enviar las presentaciones finales a otros dispositivos de salida, es importante revisar y perfeccionar gráficamente el futuro producto a fin de obtener salidas útiles y bien presentadas.

2. Presentación en copia impresa. Esta es la salida que se imprime, por medio de diversas impresoras y trazadores de gráficos, en papel o película. Las presentaciones impresas pueden ser en blanco y negro o multicolores. El vasto espectro de calidades que se puede obtener depende ya sea de factores de costo, asociados con la calidad de los gráficos que puede generar el hardware utilizado, o con factores relacionados con el uso al que está destinada la salida. La mejor calidad obtenible actualmente es superior a la que se alcanza con métodos manuales - este alto nivel cualitativo se ha conseguido porque los SIG han logrado combinar y absorber técnicas generadas en los campos de los gráficos computerizados y de la cartografía automatizada.

3. Ficheros en disco. Son útiles cuando se quiere almacenar de forma permanente nuevas estructuras de datos resultantes de procesos de transformación y manipulación, ya sea para su rápida recuperación posterior o para su transferencia a otra base de datos, otro paquete o un SIG distinto.

La presentación visual puede asumir diversos formatos. Por ejemplo, las presentaciones gráficas consisten en una variedad infinita de mapas o gráficos, mientras que las salidas de textos comprenden desde cuadros e informes automáticos sobre el contenido de la base de datos hasta hojas sinópticas normalizadas.

6.4.5.2 Dispositivos para la presentación visual

Para la representación permanente de las salidas del SIG existe una enorme gama de trazadores e impresoras, con sus dispositivos asociados, cada uno de los cuales tiene sus propios usos y ventajas.

1. Impresoras de líneas. Estas impresoras, que emplean diversas combinaciones de caracteres alfanuméricos para producir diferentes sombreados, fueron uno de los primeros dispositivos de salida que se crearon, pero todavía se utilizan con frecuencia porque permiten a los investigadores y cartógrafos obtener imágenes previas baratas antes de producir las salidas gráficas de alta calidad. Puesto que las impresoras de líneas sólo pueden imprimir en forma secuencial, los datos deben organizarse primero mediante un programa de computadora adecuado. La calidad de la salida puede mejorar mucho si se aplica la reducción fotográfica de tamaño.

   Un adelanto más reciente en la impresión de líneas tradicional es la impresora/trazador de matriz de puntos, que produce las presentaciones visuales en forma de series de puntos; los sombreados varían según la densidad de los puntos y las líneas están representadas por hileras de puntos (Figura 6.19). También se pueden imprimir caracteres alfanuméricos o especiales.

2. Impresoras de formato ancho y de chorro de tinta. Estas dos clases de impresoras se están afirmando como las mejores opciones para la producción de copias impresas. Ambas imprimen textos y gráficos de alta calidad a grandes velocidades, y pueden generar copias impresas en colores. Las dos son caras, pero requieren poca atención y pueden dejarse funcionando durante la noche.

3. Trazadores de tambor. Consisten en un cilindro que puede girar en ambas direcciones, impulsando un rollo de papel continuo, mientras una plumilla fijada a un soporte móvil se desplaza a lo largo de él trazando líneas (Figura 6.16). Todos los movimientos están controlados por la computadora. Los trazadores de tambor trabajan relativamente rápido, a una velocidad típica de 40 cm por segundo. Su anchura oscila entre 25 y 150 cm y pueden producir salidas policromáticas de alta calidad.

   Figura 6.16 Funcionamiento y rotación de un trazador de tamblor (Kadmon, 1988)

   

4. Trazadores planos. Una o varias plumillas se desplazan sobre una superficie de dibujo plana en las direcciones x e y, o bien en ambas direcciones simultáneamente para producir líneas curvas (Figura 6.17). Los movimientos corresponden a las coordenadas de una cuadrícula almacenada en un fichero de la computadora. Los trazadores planos tienen normalmente una superficie de dibujo A3 ó A4 y funciones de trazado multicolor, y trabajan a velocidades del orden de 25 cm por segundo. Presentan varias ventajas con respecto a otros trazadores:

   1. Algunos se pueden usar como digitalizadores.

   2. Pueden utilizar diversos instrumentos de escritura, trazado o láser, en papel de dibujo o en película de acetato o litográfica.

   3. Son pesados y estables, lo que les confiere mayor precisión.

   4. Están disponibles en una gran variedad de modelos de distintos tamaños, características funcionales, calidades de trazado y precios.

   5. Se les pueden acoplar varias plumillas de colores, que funcionan separadamente con arreglo a mandos preestablecidos.

   Los precios de los trazadores de plumilla fluctúan (en el caso de los modelos grandes) entre 5 000 y 12 000 dólares.

   Figura 6.17 Trazador plano con distintos portaplumillas (Kadmon, 1988)

   

5. Trazadores electrostáticos. Operan de manera parecida a las fotocopiadoras. Una fila de plumillas (electrodos) forma la imagen depositando selectivamente cargas eléctricas en un papel químicamente tratado. Luego un pigmento se adhiere a las zonas cargadas. Una vez que los datos están en el formato apropiado, estos trazadores trabajan con mucha rapidez, produciendo hasta 60 dibujos AO monocromáticos por hora, o 10 en colores. Producen copias impresas de calidad mediana a alta en papel de buena calidad con un máximo de cuatro tonos de color. El precio de estos trazadores bajó un 50 por ciento entre 1986 y 1989, pero aún se sitúa en tomo a los 20 000 dólares.

6. Trazadores térmicos directos. Pueden producir gráficos AO monocromáticos a una velocidad de 20 por hora. Utilizan un proceso de calentamiento del papel que afecta a las propiedades químicas de un papel termosensible especial, que se vuelve negro en los puntos deseados. El papel es caro y, por ser fotosensible, no es apto para ser archivado. Para 1991 se dispondrá de películas para impresiones de larga duración. Un modelo de alta resolución de 400 dpi cuesta alrededor de 30 000 dólares.

7. Dispositivos de copia de pantalla. Estos dispositivos están conectados a la puerta de un terminal de gráficos y producen copias impresas de las imágenes gráficas (o textos) que aparecen en la pantalla. Pueden imprimir pruebas, para su edición, o gráficos finales para documentos. Existen varios tipos diferentes que operan con tecnologías de impresion de impacto, electrostática, de transferencia térmica y de chorro de tinta. Las tendencias observadas en relación con estos dispositivos incluyen una mejor resolución, un mayor uso del color y una disminución de los precios. El costo actual oscila entre 2 500 y 5 000 dólares.

Entre los otros dispositivos de salida figuran diversas cámaras fotográficas, registradores ópticos en película que producen microfilmes o diapositivas en colores y proyectores de haz concentrado.

6.4.6 Sistemas de gestión de base de datos

Nuevamente la falta de espacio no nos permite efectuar un examen detallado de los sistemas de gestión de base de datos (DBMS), pero existen muchos textos básicos sobre este tema, por ejemplo, Laurie (1983), Walsh (1985), Date (1986), Austin (1989), Maguire (1989) y Dale (1990), Comenzaremos por definir qué es una base de datos. Es una gran colección organizada de datos que debería ser independiente de toda aplicacín específica y, por tanto, poderse utilizar de la manera que se desee. Representa la cima de una jerarquía estructurada consistente en campos, registros, ficheros y bases de datos. Para ilustrar esto con un ejemplo, supongamos que haya que establecer una base de datos sobre la calidad del agua de los ríos de un pais o región; la secuencia de pasos que habrá que egectuar será la siguiente:

1. En cada punto de muestreo de un rio se medirán diferentes parámetros cualitativos del agua.

2. Cada parámetro cualitativo medido (observado) constituirá un campo.

3. El conjunto de todas las mediciones cualitativas (campos) efectuadas en un lugar será un registro.

4. El conjunto de todos los registros hechos a lo largo de un río o tramo conformará un fichero.

5. El conjunto de todos los ficheros de un país o región constituirá una base de datos.

Los ficheros de una base de datos se pueden organizar de distintas maneras, y la base de datos misma también se puede estructurar de diferentes formas, por lo general basadas en modelos jerárquicos, de red o relacionales.

Un DBMS es un programa de computadora que permite crear, mantener y consultar una base de datos. Casi todos estos sistemas pueden manejardatos numéricos y alfanuméricos y proporcionan el enlace esencial entre los datos del usuario, los gráficos y datos de otros tipo, y una serie de paquetes de computadora extemos para análisis cartográficos y estadisticos. Actualmente se considera que los DBMS relacionales ofrecen el acceso más flexible a los datos, porque permiten “unir” fuentes independientes de información sobre atributos con objeto de crear nuevas relaciones. Robinson et al. (1989) explican el lugar central que ocupa un DBMS relacional en un SIG específicamente diseñado, formado por entrelazamiento de varios paquetes de software independientes (Figura 6.18).

La razón por la que conviene tener un DBMS es que todas las grandes colecciones de datos que están a disposición de más de un usuario requieren normas de mantenimiento y gestión para no perder su utilidad. Como el volumen de datos está creciendo de manera exponencial, la gestión se vuelve cada vez más importante. También es de la máxima importancia que las grandes bases de datos tengan estructuras de almacenamiento eficientes, tanto para reducir al mínimo el espacio requerido como para mejorar la eficiencia de las búsquedas y análisis; los usuarios deben estudiar detenidamente los requisitos exactos de la estructura de datos y de su contenido antes de crear ficheros o bases de datos. Maguire (1989) señala que en realidad un DBMS aísla a los usuarios finales de las complejidades del sistema computerizado, proporcionándoles un sistema de gestión y análisis fácil de utilizar, cuyo funcionamiento íntimo les es totalmente desconocido.

El recurso más importante de un DBMS es su lenguaje de consulta o interrogación. Este debe permitir un fácil acceso a los datos y ofrecer posibilidades de agrupación, ordenación y selección y procedimientos estadísticos básicos como parte de la interrogación; es decir, el lenguaje de consulta brinda la oportunidad de examinar determinadas relaciones entre los datos, y flexibilidad para manipularlos hasta conferirles la forma correcta para traspasarlos a otros paquetes del SIG (Figura 6.18). Los DBMS deben garantizar también la seguridad y protección, si es necesario restringiendo el acceso a algunas partes de la base de datos. Esto se puede lograr almacenando ciertos datos en un formato ininteligible, por ejemplo en forma codificada, limitando los niveles de desglose o exigiendo la introducción de ciertas contraseñas para acceder a los datos al SIG.

Figura 6.18 La integración de sofrware externos en un SIG mediante un DBMS relacional

ORACLE: Este DBMS relacional se utiliza como núcleo del sistema. Es uno de los sistemas de gestión de bases de datos relacionales más usados en la actualidad. Ofrece una vasta gama de funciones y emplea el lenguaje de consulta SOL, de calidad mundialmente reconocida.

GIMMS: Esun software de gráficos desarrollado en la Universidad de Edimburgo. Produce gráficos de alta calidad para la representación de distribuciones y simbolos de puntos localizados.

MINITAB: Es un paquete estadistico que permite realizar operaciones tales como la correlación y regresión y el ensayo de hipótesis estadisticas. Los resultados de esas operaciones se pueden retransmitir a ORACLE para su almacenamiento o a GIMMS para su representación gráfica.

ARC/INFO: Es un SIG disponible en el comercio que fue desarrollado por la ESRI Inc. de Redlands, Califorñia. Consiste en un paquete de gráficos (ARC) y un sistema de gestión de ficheros relacional (INFO). En el SIG sobre la agricultura de Belice, el INFO se utiliza meramente para almacenar datos traspasados desde el ORACLE. El software necesario para esta conexión fue diseñado especialmente en Edimburgo.

GEOLINK: Es un software de interfaz, que brinda menús de uso fácil y permite el enlace entre los otros paquetes de software.

6.5 El software de los SIG

En esta sección examinaremos brevemente tres aspectos del software de los SIG, Después de una introducción, analizaremos las variadas características del entorno lógico del SIG. A diferencia de las otras subsecciones de este sistema, el examen del software no es fácil de estructurar de manera lógica, y nos ha parecido importante explicar por qué. Nuestra intención no es confundir al lector; lo que queremos es que esté informado de la extraordinaria complejidad de este aspecto de los SIG. Concluiremos con una reseñna de diversos paquetes de software de sistemas de información geográfica. En la Sección 6.8 mencionaremos otras fuentes de información sobre este tipo de software.

6.5.1 Introducción al software de los SIG

Todo software consiste básicamente en programas codificados que se cargan en la computadora para hacerla funcionar. Los programas pueden estar escritos en diversos lenguajes de computadora y grabados en varias clases de soportes, como las cintas compatibles con ordenador y los discos. Los programas de software se pueden clasificar en general en las siguientes categorías:

1. Sistemas operativos (software de sistemas), que controlan las diferentes tareas de la computadora, como el MS-DOS o el UNIX.

2. Programas ensambladores, compiladores e intérpretes, que se utilizan para traducir los lenguajes de computadora a los códigos de máquina.

3. Programas elaborados individualmente (software de aplicaciones), que puede desarrollar cualquier persona que cuente con los conocimientos necesarios.

4. Programas de aplicaciones comerciales ya preparados, que permiten efectuar una enorme variedad de tareas o juegos.

5. Grandes programas de funciones múltiples, denominados paquetes, que realizan normalmente una serie de tareas conexas.

El verdadero software del SIG correspondería a la categoría (v), pero para su funcionamiento es indispensable el sistema operativo, y los software clasificados en las categorías (ii), (iii) y (iv) también pueden ser útiles, en especial el último. El usuario se relaciona con los programas mecanografiando mandos o seleccionando opciones de unos menús que con frecuencia creciente son del tipo “inverso” o “directo”.

Casi todos los software de SIG están diseñados para ejecutar algunas o la totalidad de las funciones enumeradas en el Cuadro 6.1. Los primeros programas y paquetes específicos para SIG fueron desarrollados a mediados de los años setenta en América del Norte por diversas empresas o departamentos privados o públicos. Su evolución y categorización ha sido compleja, pero ahora existen más de 50 paquetes de software de SIG legitimos en el mercado mundial (Montgomery, 1989). Este mercado crecerá sin duda con rapidez, a medida que bajen los precios y continúe la tendencia a producir software para microcomputadoras: más de la mitad de los SIG funcionan actualmente en microcomputadoras, y los precios de algunos paquetes bastante complejos no llegan a los 100 dólares. El Cuadro 6.3, compilado recientemente por Dennison Parker (1989), da detalles sobre la mayoría de los software de SIG disponibles en el comercio. Maguire (1989, pág. 208) sostiene que la importancia del software en la actualidad es tal, que muchas computadoras se compran y venden en función no de las especificaciones del hardware sino de su capacidad de utilizar los software más populares.

6.5.2 Las variadas caracteristicas de los software de SIG

En cierto sentido, es poco práctico examinar el software y el hardware por separado, ya que en muchos casos están íntegramente ligados. Muchos software se desarrollan específicanmente para determinados hardware, y numerosos distribuidores de SIG ofrecen paquetes completos con montaje incluido, que comprenden no sólo el hardware y software integrados, sino también todos los servicios de apoyo al usuario. Dicho esto, podemos examinar algunos de los aspectos del software de los SIG que presentan màs variaciones.

6.5.2.1 Evolución del software

Buena parte de lo que hoy día se considera un software de SIG plenamente funcional ha tenido su origen en otros campos conexos o en la necesidad de realizar determinadas funciones con los SIG. El principal elemento que impulsó la evolución de este software fue probablemente el diseño asistido por ordenador (CAD), aunque más recientemente el campo de los gráficos computerizados ha generado una gran cantidad de programas. La industria de la telepercepción ha incentivado el desarrollo de software para el tratamiento de la imagen, que en gran medida ya están integrados en los SIG completos. Algunos de los componentes estadísticos y de manipulación han hecho mucho uso de los programas estadisticos ya existentes, y los DBMS externos están siendo integrados cada vez más en el software de los SIG. Ultimamente se está haciendo hincapié en la concepción de software basados en las necesidades del análisis geográfico (espacial). Los software tienden a conservar su estructura de almacenamiento de datos de base vectorial o cuadriculada, según la línea evolutiva que hayan seguido.

6.5.2.2 Propiedad del software

En los Estados Unidos especialmente, donde se originan la mayoría de los software, existen dos clases principales de SIG en lo tocante a la propiedad legal, a saber, los del sector público (financiados y desarrollados por el gobierno) y los privados (de propiedad del autor o de su empleador), más algunos que se sitúan en la zona intermedia en que la propiedad es incierta. Esto origina ciertos problemas, porque los software del sector público se pueden vender a precios que apenas superan los costos de distribución, y, al ser tan baratos, a menudo se copian o se adquieren por medios “dudosos” para integrarlos en paquetes comerciales de alto costo. La mayoría de los paquetes del sector público ofrecen pocos o ningún servicio de respaldo, aunque algunos, como el GRASS (desarrollado por el Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos), tienen un buen servicio posventa.

6.5.2.3 Conexiones entre empresas u organizaciones

Debido a que gran parte del software tiene su origen en diversos sectores -departamentos gubernamentales, universidades y empresas privadas grandes o pequeñas-, cada uno de los cuales puede estar produciendo un producto diferente, están surgiendo una serie de intrincadas conexiones a medida que la industria va alcanzando un equilibrio de producción óptimo (en términos de la variedad de sistemas) y estableciendo economías de escala. Por otra parte, algunas universidades o departamentos gubernamentales están comercializando sus propios productos o creando empresas privadas con ese propósito.