¿Qué es un Sistema de Información Geográfica (SIG)?

De modo simplificado, un SIG combina capas (niveles de información) de un lugar con el objeto de ofrecer una mejor comprensión sobre este lugar. La selección de las capas combinadas depende del propósito: encontrar el mejor local para una nueva tienda, analizar daños ambientales, observar crímenes similares en una ciudad para detectar patrones.

Un SIG es un sistema de hardware, software y datos que facilita el desarrollo, modelado y visualización de datos georreferenciados multivariados (varias capas). (NOAA)

En un sentido estricto, un SIG es un sistema de computadores capaz de almacenar, manipular y mostrar información referenciada geográficamente, esto es, datos identificados de acuerdo con su localización. Pueden también ser considerados parte del sistema los usuarios y los datos utilizados. (USGS)

Un Sistema de Información Geográfica (SIG o GIS, en su acrónimo inglés) es una integración organizada de hardware, software y datos geográficos diseñado para capturar, almacenar, manipular, analizar y desplegar en todas sus formas la información geográficamente referenciada con el fin de resolver problemas complejos de planificación y gestión.

También puede definirse como un modelo de una parte de la realidad referido a un sistema de coordenadas terrestre y construido para satisfacer unas necesidades concretas de información.

En el sentido más estricto, es cualquier sistema de información capaz de integrar, almacenar, editar, analizar, compartir y mostrar la información geográficamente referenciada. Los SIG son herramientas que permiten a los usuarios crear consultas interactivas, analizar la información espacial, editar datos, mapas y presentar los resultados de todas estas operaciones.

Otra definición indica que un SIG es un sistema de hardware y software para la generación y visualización de datos espaciales. Es similar a un Banco de Datos que se utiliza principalmente en datos espaciales y no solamente tabulares. (NOAA)

Un SIG puede ser considerado como un equivalente de alta tecnología del mapa. Un mapa individual contiene mucha información que es usada de modos diferentes por diferentes individuos u organizaciones. Los SIG representan un medio de localizarnos en relación con el mundo que nos rodea. (University of Edinburgh)

Propósito Fundamental de un SIG

Los Sistemas de Información Geográfica cumplen diversos propósitos esenciales:

• Organización de datos: Almacenar datos de modo que se sustituya una mapoteca analógica por una mapoteca digital posee ventajas obvias, entre las cuales pueden ser citadas una reducción en el espacio físico, el fin del deterioro de los productos en papel, la pronta recuperación de los datos, la posibilidad de ser producidas copias sin pérdida de calidad, y diversas otras.
• Visualización de datos: La posibilidad de seleccionar los niveles de información deseados, montándose mapas temáticos de acuerdo con el contexto, supera cualquier producto en papel.
• Producción de mapas: En general, los SIG poseen herramientas completas para la producción de mapas, resultando sencilla la inclusión de escalas gráfica y numérica, leyenda, norte y textos diversos, siendo mucho más indicados para la cartografía que los simples sistemas CAD.
• Consulta espacial: Posiblemente la función más importante de los SIG. La posibilidad de preguntar cuáles son las propiedades de un determinado objeto, o en qué lugares tienen tales propiedades. Esto vuelve la interacción entre el usuario y los datos extremadamente dinámica y poderosa.
• Análisis espacial: Consiste en el uso de un conjunto de técnicas de combinación entre los niveles de información, con el propósito de evidenciar patrones.
• Previsión: Uno de los propósitos de los SIG es la verificación de escenarios, modificándose los parámetros de manera de evaluar cómo los eventos, naturales o no, ocurrirían si las condiciones fuesen diferentes, obteniendo un conocimiento más general de los objetos o área en estudio.

Consultas Típicas a un SIG

¿Qué le podemos preguntar a un SIG?

• Simple recuperación de los datos.
• ¿Dónde está el objeto A?
• ¿Qué es este objeto?
• Sumarizar los atributos de los objetos dentro de una distancia X.
• Sumarizar los atributos de los objetos dentro de determinada área.
• ¿Cuál es la mejor ruta?
• Muestre todos los objetos que satisfagan un criterio.
• Use la relación entre los objetos.

Ventajas Clave de Implementar un SIG

Las ventajas de la utilización de los SIG frente a métodos más tradicionales son numerosas. Así, por citar algunas:

• En un SIG, los datos son mantenidos en formato digital, de forma que estos están en una forma físicamente más compacta que la de los mapas de papel, tablas y otras formas convencionales (Aronoff, 1989).
• También se pueden mantener y recuperar grandes cantidades de datos a mayores velocidades y a menores costes por unidad cuando se usan sistemas basados en ordenadores (Burrough, 1986).
• Por otro lado, la manipulación de datos espaciales y la correspondiente información de atributos y la integración de diferentes tipos de datos a gran velocidad no es posible realizarlas mediante ningún método manual.
• Es evidente que la capacidad para realizar complejos análisis espaciales rápidamente proporciona una ventaja cuantitativa y cualitativa.
• Se pueden simular escenarios de planificación, realizar modelos de decisión, detección y análisis de cambios y otros tipos de planes refinando sucesivos análisis.
• Sin embargo, las mayores ventajas derivadas de la utilización de los SIG surgen de la posibilidad de realizar análisis de complejos conjuntos de datos espaciales y no espaciales de forma integrada. Esta es una función que no puede ser realizada efectivamente con métodos manuales o con sistemas gráficos relacionados como los CAD.
• Esas capacidades de análisis espacial de un SIG, juntas, permiten crear y utilizar información georreferenciada en un contexto completamente diferente al que existía antes (Burrough, 1986).
• Además, no solamente puede integrarse diversos conjuntos de datos, sino también diversos procedimientos. Por ejemplo, la adquisición, verificación y procedimiento de actualización de datos se pueden integrar en lugar de realizarlos en operaciones separadas.

Datos, Información y Conocimiento en el Contexto SIG

¡Datos, datos, datos! Una característica de los SIG es trabajar con datos que poseen un componente espacial (una posición geográfica definida) y un componente no espacial (sus atributos: propiedades y valores). Esto implica que un usuario debe tener conocimiento de las herramientas de diseño (parte gráfica) y de tablas y relacionamientos (banco de datos).

En este contexto, cabe aquí una definición de algunos términos que serán útiles:

• Datos: Son un conjunto de registros distintos relativos a eventos. Los datos son los registros en bruto, registros detallados que existen en grandes volúmenes en toda organización.
• Información: Diferente de dato, la información tiene significado. Información son “datos dotados de relevancia y propósito”, representadas por la formalización ordenada y útil de los datos. Típicamente, la información son datos obtenidos a través de un procesamiento y presentados de una manera que sea relevante al receptor.
• Conocimiento: Es la capacidad de transformar información en resultado de valor. Las informaciones son creadas a partir de una base de datos y los conocimientos, a su vez, son creados a partir de la base de información en función de los resultados de valor.

El Papel del Banco de Datos en un SIG

Aunque existan diversos modelos de bancos de datos, como por ejemplo los bancos de datos jerárquicos, los relacionales y los orientados a objeto, en general el modelo relacional es una manera conveniente de representar la realidad.

Un banco de datos relacional está compuesto por tablas, en las cuales se almacena la información sobre objetos. El contenido de una línea de la tabla, o registro, representa un objeto con todas sus características y, por tanto, cada objeto está relacionado a un (y solo a un) registro. Cada columna, o campo, se refiere a una propiedad o atributo de este objeto. Y aún es posible que sean establecidas relaciones entre diferentes tablas, basadas en un campo común entre las mismas, de modo que sea posible consultar atributos de un objeto que están almacenados en tablas diferentes.

El Concepto de Capas de Información en SIG

Un ejemplo de uso de capas en una aplicación SIG: En este ejemplo, la capa de la cubierta forestal (en verde) se encuentra en la parte inferior, seguida de la capa topográfica con las curvas de nivel. A continuación, la capa con la red hidrográfica y, luego, la capa de límites administrativos. En los SIG, el orden de superposición de la información es muy importante para obtener una visualización correcta del mapa final.

Modelos de Datos Espaciales en SIG

Representación Raster

Un tipo de datos raster es, en esencia, cualquier tipo de imagen digital representada en mallas. El modelo de SIG raster o de retícula se centra en las propiedades del espacio más que en la precisión de la localización. Divide el espacio en celdas regulares (píxeles) donde cada una de ellas representa un único valor.

Los datos raster se almacenan en diferentes formatos, desde un archivo estándar basado en la estructura de TIFF, JPEG, etc., a grandes objetos binarios (BLOB), los datos almacenados directamente en un Sistema de Gestión de Bases de Datos (SGBD). El almacenamiento en bases de datos, cuando se indexan, por lo general permiten una rápida recuperación de los datos raster, pero a costa de requerir el almacenamiento de millones de registros con un importante tamaño de memoria.

En un modelo raster, cuanto mayor sea la dimensión de las celdas (resolución), menor es la precisión o detalle en la representación del espacio geográfico.

La teledetección es una de las principales fuentes de datos para los SIG. En la imagen artística, una representación de la constelación de satélites RapidEye.

Representación Vectorial

En un SIG, las características geográficas se expresan con frecuencia como vectores, manteniendo las características geométricas de las figuras. En los datos vectoriales, el interés de las representaciones se centra en la precisión de localización de los elementos geográficos sobre el espacio y donde los fenómenos a representar son discretos, es decir, de límites definidos.

Cada una de estas geometrías está vinculada a una fila en una base de datos que describe sus atributos. Por ejemplo, una base de datos que describe los lagos puede contener datos sobre la batimetría de estos, la calidad del agua o el nivel de contaminación. Esta información puede ser utilizada para crear un mapa que describa un atributo particular contenido en la base de datos. Los lagos pueden tener un rango de colores en función del nivel de contaminación. Además, las diferentes geometrías de los elementos también pueden ser comparadas. Así, por ejemplo, el SIG puede ser usado para identificar aquellos pozos (geometría de puntos) que están en torno a 2 kilómetros de un lago (geometría de polígonos) y que tiene un alto nivel de contaminación.

Elementos Geométricos Vectoriales: Puntos, Líneas y Polígonos

Para modelar digitalmente las entidades del mundo real se utilizan tres elementos geométricos: el punto, la línea y el polígono.

• Puntos: Se utilizan para las entidades geográficas que mejor pueden ser expresadas por un único punto de referencia. En otras palabras: la simple ubicación. Por ejemplo, las ubicaciones de los pozos, picos de elevaciones o puntos de interés. Los puntos transmiten la menor cantidad de información de estos tipos de archivo y no es posible realizar mediciones. También pueden utilizarse para representar zonas a una pequeña escala. Por ejemplo, las ciudades en un mapa del mundo estarán representadas por puntos en lugar de polígonos.
• Líneas: Las líneas unidimensionales o polilíneas son utilizadas para rasgos lineales como ríos, caminos, ferrocarriles, rastros o líneas topográficas. De igual forma que en las entidades puntuales, en pequeñas escalas pueden ser utilizados para representar polígonos. En los elementos lineales puede medirse la distancia.
• Polígonos: Se utilizan para representar elementos geográficos que cubren un área particular de la superficie de la tierra. Estas entidades pueden representar lagos, límites de parques naturales, edificios, provincias o los usos del suelo, por ejemplo. Los polígonos transmiten la mayor cantidad de información en archivos con datos vectoriales y en ellos se puede medir el perímetro y el área.