Tecnologías transversales: Sistemas Geoespaciales

Los sistemas de información geoespacial, o por sus siglas en inglés Geospatial Information Systems (GIS) son infraestructuras de información para capturar, almacenar, manejar, analizar, graficar y visualizar datos de diferente tipo asociados a un componente espacial en su aspecto geográfico.

Los GIS funcionan relacionando datos con espacios físicos por medio de claves indizadas. Las localizaciones se extienden al espacio de la Tierra y son representadas por coordenadas de longitud, latitud y elevación, también pueden vincular el espacio y el tiempo de un dato específico.

Esta información se registra en formatos de GIS que son de varios tipos:

  1. raster o matriz de puntos, en este formato la referencia geoespacial se registra en forma de columnas y celdas. Los datos de matris o raster data se pueden almacenar en varios formatos desde los formatos estándar como   TIFF, JPEG, etc. O también como objetos binarios (binary large object , BLOB) directamente en un base de datos, esto último permite una rápida recuperación pero requiere el almacenamiento de millones de enormes registros. Hay muchos formatos evolucionando, GeoTIFF, o JPEG2000, Esri grid, entre otros.
  2. Vector: Los formatos más actuales son los de tipo vector que permiten manipular figuras geométricas, puntos, líneas, polilíneas, polígonos. Cada una de estas formas esta enlazada con una con una fila en la base de datos que describe su atributos. Por ejemplo niveles de contaminación, cantidad de personas, etc. Esto permite construir mapas que describen un atributo particular de un conjunto de datos. Las geometrías también facilitan comparaciones y análisis más complejos. Los rasgos y atributos de los vectores mantienen el respeto a la integridad espacial por medio de reglas topológicas, por ejemplo reglas que impiden que un polígono se sobreponga a otro o a una línea. Los datos en vector pueden asimismo representar formas irregulares, elevaciones y valores cambiantes. En el modo vector hay muchos estándares de formato que están evolucionando, la normalización es más alta que en el caso del raster porque se cuenta con Geography Markup Language (GML) que es un XML Open Geospatial Consortium (OGC) para expresar atributos geoespaciales .

Los formatos son la manera en que están organizados los datos, pero es necesario disponer también de metadatos, es decir de una explicación de qué hay dentro de esos datos. Los metadatos para información geoespacial están estandarizados a nivel mundial en la norma ISO 19115.

De acuerdo con su utilización se organizan en las siguiente categorías de metadatos Metadatos de Descubrimiento, de Exploración y de Explotación.

Los metadatos de Descubrimiento permiten identificar el conjunto de datos y sirve para saber lo básico: Qué, porqué, cuando, quién, dónde y cómo se han producido esos datos.

Los metadatos de Exploración, indican las características de los datos con sus propósitos, de esa manera quienes los usan pueden saber si se adaptan a los propósitos y necesidades.

Los metadatos de Explotación al usuario conocer permiten conocer los procedimientos de adquisición y utilización de los datos.

La forma de los metadatos algunos casos son nada más que un texto libre en archivos enlazados o incrustados en los datos. Algunos elementos de los metadatos pueden tener listas de valores permitidos

La norma ISO 19115, ofrece colecciones de palabras controladas por ejemplo las categorías de la clasificación del recurso, los formatos, y los medios de almacenamiento, los tipos de fechas, el estado de progreso de la información, las restricciones de acceso y uso de los datos, y otros más.

Los metadatos no son obligatorios pero son los que garantizan la calidad de los datos en un GIS, porque si no son solo una lista de coordenadas cuya reutilización es casi imposible.

A esta diversidad de formatos y las categorías de metadatos se suma a que hay una gama importante GIS que se apoyan en software propietario. En las empresas y corporaciones el componente espacial tiene un valor estratégico tanto para la producción como para la comercialización. Su desarrollo creció a partir de los años 90 la hegemonía del modelo de producción capitalista global.

Simultáneamente ha habido experiencias en software libre que se basan en su arquitectura en tramos de aplicaciones basadas en open source, como bases de datos y en otros en el aporte de comunidades de usuarios que realizan la marcación de metadatos de localización y que se completan con aplicaciones específicas para analizar, almacenar, graficar y visualizar.

La ventaja es que el software open source siempre tiende a utilizar formatos estándar o más difundidos.

Aquí vamos a comentar los GIS de código abierto. Como en todos los casos de tecnologías en expansión en el mundo colaborativo algunas de estas aplicaciones carecen aún de madurez y hay casos de solapamiento de aplicaciones.

Por esto consideramos que es importante definir primero cuáles son los alcances y los tipos de GIS, para ver cuáles son los que mejor se adaptan a nuestras necesidades.

  1. GIS de uso personal
  • GIS de escritorio: Son herramientas para de manejo y análisis de información con un componente geolocalizado que son diseñadas para ser utilizadas como aplicaciones de escritorio, esto es por usuarios individuales. En estos casos lo más importante es que utilicen estándares internacionales que permitan su exportación a sistemas colaborativos.

Estos sistemas están confluyendo en los de WebMapping que se basan en servicios web, tienen un uso personal como los GIS de escritorio, pero se utilizan en línea. Algunos GIS de escritorio con opciones WebMapping son:

SIG de Escritorio Open Source Web
GRASS www.grass.osgeo.org
QGIS www.qgis.org
uDIG www.udig.refractions.net
SpatialLite http://www.gaia-gis.it/gaia-sins/
ILWIS http://www.ilwis.org/
SAGA GIS www.saga-gis.org/en/index.html
OpenJUMP www.openjump.org
MapWindow www.mapwindow.org
Fmaps http://fmaps.sourceforge.net/
gvSIG www.gvsig.gva.es
OrbisGIS www.orbisgis.cerma.archi.fr
OSSIM www.ossim.org
SEXTANTE www.sextantegis.com
KOSMO http://www.opengis.es/
Thuban http://thuban.intevation.org/
GeoDA http://geodacenter.asu.edu/
OpenMap https://code.google.com/p/openmap/
OpenEV http://openev.sourceforge.net/
Whitebox GAT http://www.uoguelph.ca/~hydrogeo/Whitebox/

Fuente: Wikipedia, List of geographic information systems software: http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_geographic_information_systems_software#Desktop_GIS

 

  1. GIS para ser usados en otros desarrollos de sistemas y en forma colaborativa
  • Servidores de mapas, o WMS (Web Maps Services) Son Servidores Web que permiten servir mapas y datos de diferentes formatos para aplicaciones Web, ya sean clientes Web ligeros sea que permiten se usados en línea o programas GIS desktop, en los sistemas que usan WMS los usuarios no tienen que saber nada sobre datos GIS, solo usarlos. El más usado GeoServer que es un servidor de mapas open source que permite desplegar mapas georreferenciados sin depender del servicio de un tercero como Google Maps, Bing Maps, entre otros. GeoServer está desarrollado en Java por lo que para poder es necesaria la Máquina Virtual de Java instalada, así mismo debemos tener un Servidor de Aplicaciones Web con soporte para Java, en este caso usaremos GlassFish en su versión Open Source 3.1.2. Para el almacenamiento de la información geográfica usaremos PostgreSQL con su complemento de datos geográficos PostGIS y finalmente la información geográfica se puede descargar de OpenStreetMaps. Como se ve es una estructura que requiere un nivel de administrador de sistemas para su instalación.
  • Geodatabases: Son bases de datos que guardan conjuntos de datos (datasets) de tipo geográficos, son repositorios de información geoespacial, funcionan normalmente sobre bases de datos relacionales y pueden ser usados como insumo para otros sistemas georefenciados o para aplicaciones personales. Para manejarlas es necesario agregar a una base de datos open source una extensión que permita manejar los formatos y metadatos geoespaciales, como Post-Gis que utiliza una arquitectura PostgreSQL http://postgis.net/ PostGis se ha transformado en el estándar open source más difundido para geodatabases y es el soporte muchos geodatabases en el mundo.
  • GeoSensoresWeb: son las herramientas cliente o servidor para acceso estandarizado a información de sensores utilizando SWE (Sensor Web Enablement). Se utilizan para capturar la información de base que luego será acumulada en las geodatabases y servirá como referencia para la construcción de los mapas que ofrecen los servidores de mapas. Muchos de estos clientes de geosensores tienen wifi para transmitir sus datos desde el campo permitiendo e intermpolación a partir de información empírica y datos satelitales o de geodatabases. Son muy importantes en momentos de emergencias o desastres tanto naturales como en aspectos de salud. Pueden funcionar sobre dispositivos móviles, teléfonos inteligentes, tablets, notebooks. Hay en desarrollo una gran cantidad de aplicaciones muy específicas según el uso tanto en el mundo corporativo como en las comunidades open source.
  1. Infraestructuras Geoespaciales
  • Infraestructura de Datos Espaciales (IDEs): Son un conjunto de tecnologías pero también y especialmente un conjunto de políticas y acuerdos institucionales para asegurar que la información geográfica puede ser descubierta y diseminada sin ningún impedimento técnico.

La Infraestructura de Datos Espaciales (IDE) está integrada por un conjunto de recursos (catálogos, servidores, programas, datos, aplicaciones, páginas Web,…) dedicados a gestionar Información Geográfica (mapas, fotos, imágenes de satélite, topónimos,…), disponibles en Internet, que cumplen una serie de condiciones de interoperabilidad (normas, especificaciones, protocolos, interfaces,…), y que permiten que un usuario, utilizando un simple navegador, pueda utilizarlos y combinarlos según sus necesidades.

Argentina forma parte de los acuerdos de provisión y uso de datos geoespaciales es posible utilizarlos en: http://www.idera.gob.ar/

Es una opción muy valiosa para recabar datos geoespaciales tanto en forma colaborativa como personal.

 

 

Bibliografía:

Jensel, J.; Tomko, M. Web an wireless geographical Information Systems. Proceedings. GIS International Symposium, 14, Grenoble, Springer, 2015. https://books.google.com.ar/books?id=xat9CAAAQBAJ&pg=PA161&lpg=PA161&dq=GeoSensor+Web&source=bl&ots=Z5cTNEm_MW&sig=MS5lrlJwPG4SEVb1eUeRDg-JZog&hl=en&sa=X&ved=0ahUKEwiTmvq27KTLAhXBI5AKHSIABs8Q6AEISzAI#v=onepage&q=GeoSensor%20Web&f=false

Horita, Flavio y otros. AGORA-GeoDash: A Geosensor Dashboard for Real-time Flood Risk Monitoring. Universidad de San Pablo. Proceedings of the 11 The International ISCRAM Conference – University Park, Pennsylvania, USA, May 2014 . http://www.iscram.org/legacy/ISCRAM2014/papers/p59.pdf