Sistema de información geográfica para niños
Un Sistema de Información Geográfica (SIG), también conocido como GIS por sus siglas en inglés (Geographical Information System), es un conjunto de herramientas que nos ayuda a organizar, guardar, manejar y analizar grandes cantidades de información del mundo real. Esta información está conectada a un lugar específico en la Tierra, lo que facilita entender mejor el entorno y tomar decisiones más inteligentes.
En pocas palabras, un SIG es un sistema informático que puede integrar, guardar, editar, analizar, compartir y mostrar datos que tienen una ubicación geográfica. Es como una herramienta poderosa que permite a las personas hacer preguntas sobre el espacio, analizar información de mapas, editar datos y mostrar los resultados de todo esto.
La tecnología SIG se usa en muchas áreas, como la ciencia, la gestión de recursos naturales, la arqueología, la planificación urbana y la cartografía (hacer mapas). Por ejemplo, un SIG puede ayudar a los equipos de emergencia a calcular rápidamente cuánto tiempo tardarían en llegar a un lugar en caso de un desastre natural. También puede ser usado por una empresa para encontrar el mejor lugar para abrir un nuevo negocio.
Contenido
¿Cómo funciona un Sistema de Información Geográfica?
Un SIG funciona como una base de datos especial que guarda información geográfica. Esta información está conectada a los objetos que vemos en los mapas digitales. Así, si señalas un objeto en el mapa, puedes saber sus características. Y si buscas una característica en la base de datos, puedes ver dónde está en el mapa.
La razón principal para usar un SIG es manejar información que tiene una ubicación. El sistema permite separar la información en diferentes "capas" temáticas. Cada capa se guarda por separado, lo que hace que sea rápido y fácil trabajar con ellas. Esto ayuda a los profesionales a conectar la información existente y crear nueva información que de otra manera sería difícil de obtener.
Un SIG puede responder a varias preguntas, desde las más sencillas hasta las más complejas:
- Localización: ¿Qué características tiene un lugar específico?
- Condición: ¿Qué lugares cumplen ciertas condiciones que buscamos?
- Tendencia: ¿Cómo ha cambiado una característica en diferentes momentos o lugares?
- Rutas: ¿Cuál es el camino más corto o mejor entre dos o más puntos?
- Patrones: ¿Hay alguna relación entre diferentes cosas en una zona específica?
- Modelos: ¿Qué pasaría si cambiamos algunas cosas en un sistema?
Debido a su versatilidad, los SIG se usan en casi todas las actividades que tienen que ver con un lugar o espacio. Las nuevas tecnologías han ayudado mucho a que los SIG evolucionen rápidamente.
Breve historia de los SIG
Hace unos 15.000 años, en las cuevas de Lascaux (Francia), los hombres de Cro-Magnon dibujaban animales y, se cree, sus rutas de migración. Aunque muy simple, esto ya mostraba la idea de conectar una imagen con información.
En 1854, el Dr. John Snow hizo un mapa famoso para investigar un brote de cólera en Londres. En este mapa, marcó dónde vivían las personas enfermas y dónde estaban los pozos de agua. Así pudo descubrir que un pozo contaminado era la causa del brote. Este fue uno de los primeros ejemplos de cómo los mapas pueden usarse para analizar problemas y no solo para mostrar la realidad.
A principios del siglo XX, se mejoraron las técnicas para hacer mapas. Luego, en los años 60, con el avance de las computadoras, se empezaron a desarrollar programas para crear mapas digitales.
En 1962, en Canadá, el geógrafo inglés Roger Tomlinson creó el primer SIG moderno, llamado Sistema de Información Geográfica de Canadá (CGIS). Se usó para manejar datos sobre los recursos naturales del país. Este sistema fue pionero porque permitía superponer capas de información, hacer mediciones y digitalizar datos. Por eso, a Tomlinson se le considera el "padre de los SIG".
En las décadas de 1980 y 1990, los SIG se hicieron más populares gracias a las computadoras personales. Muchas empresas comenzaron a vender programas SIG, y esta tecnología se extendió por todo el mundo. A finales del siglo XX y principios del XXI, los SIG empezaron a usarse en Internet, lo que permitió que más personas accedieran a la información geográfica. También surgieron muchos programas SIG de código abierto, que son gratuitos y pueden ser modificados por los usuarios.
Técnicas clave en los Sistemas de Información Geográfica
¿Cómo se crean los datos para un SIG?
Los SIG modernos trabajan con información digital. Una forma común de crear estos datos es la digitalización. Esto significa tomar un mapa de papel o información recogida en el campo y convertirla a un formato digital usando un programa de computadora.
Hoy en día, es muy común usar imágenes de satélite o fotografías aéreas para digitalizar. En lugar de dibujar sobre un mapa de papel, se dibuja directamente sobre estas imágenes para extraer la información geográfica.
¿Cómo se guardan los datos?
Los datos en un SIG representan cosas del mundo real, como carreteras, edificios o montañas. Estas cosas pueden ser objetos separados (como una casa) o continuos (como la cantidad de lluvia o la altura del terreno). Hay dos formas principales de guardar estos datos en un SIG: raster y vectorial.
Datos Raster
Un dato raster es como una imagen digital hecha de muchos cuadraditos pequeños, llamados píxeles. Cada píxel tiene un valor que representa algo, como un color en una foto o la altura del terreno en un mapa. Este tipo de datos es bueno para representar cosas que cambian de forma continua, como la temperatura o la contaminación.
Por ejemplo, una fotografía aérea es un tipo de dato raster. Otros datos raster pueden mostrar las alturas del terreno (un Modelo Digital del Terreno) o cómo la luz se refleja en la superficie. Cuanto más pequeños sean los píxeles, más detalle tendrá la imagen.
Datos Vectoriales
En los datos vectoriales, las características geográficas se representan con puntos, líneas y polígonos. Este modelo es muy preciso para ubicar elementos con límites definidos, como edificios, ríos o países. Cada punto, línea o polígono está conectado a una tabla en una base de datos que describe sus características.
Por ejemplo, un lago puede ser un polígono, y en su tabla de datos se puede guardar información sobre su profundidad o la calidad del agua. Los SIG pueden usar esta información para crear mapas que muestren, por ejemplo, los lagos con más contaminación.
Los elementos vectoriales se usan así:
- Puntos: Para cosas que se representan mejor con una ubicación simple, como pozos de agua o picos de montañas.
- Líneas o polilíneas: Para elementos lineales como ríos, carreteras o vías de tren.
- Polígonos: Para áreas que cubren una parte de la Tierra, como lagos, parques o países.
Ventajas y desventajas de los modelos raster y vectorial
Ambos modelos tienen sus puntos fuertes y débiles:
| Vectorial | Raster |
|---|---|
| Ocupa menos espacio de almacenamiento porque solo guarda los elementos dibujados. | La estructura de los datos es muy sencilla. |
| Es bueno para operaciones espaciales y para mostrar cómo se conectan los elementos. | Las operaciones de superposición de capas son muy fáciles. |
| Los mapas se ven muy bien y no pierden calidad al hacer zoom. | Ideal para datos que cambian mucho en el espacio. |
| Se lleva bien con las bases de datos. | Bueno para guardar imágenes digitales. |
| Es más fácil cambiar la escala o la proyección de los mapas. | |
| Los datos son más fáciles de mantener y actualizar. | |
| Permite análisis más complejos, especialmente en redes (como carreteras o tuberías). |
| Vectorial | Raster |
|---|---|
| La estructura de los datos es más compleja. | Necesita más espacio de almacenamiento porque cada cuadradito (píxel) guarda datos. |
| Las operaciones de superposición son más difíciles de hacer y mostrar. | Es más difícil crear reglas sobre cómo se conectan los elementos. |
| Menos eficaz cuando los datos cambian mucho. | Los mapas no son tan bonitos y pueden verse pixelados si la resolución es baja. |
| Es más difícil mantener los datos actualizados. |
¿Cómo se recogen los datos?
Recoger y meter los datos en un SIG suele ser lo que más tiempo lleva. Hay muchas maneras de hacerlo:
- Digitalización manual: Dibujar puntos, líneas y polígonos sobre mapas de papel escaneados.
- Mediciones en campo: Usar instrumentos topográficos o un Sistema de Posicionamiento Global (GPS) para tomar coordenadas directamente en el lugar.
- Sensores remotos: Usar cámaras, escáneres o LIDAR en aviones o satélites para capturar imágenes y datos desde lejos. Las imágenes de satélite son una fuente muy importante de datos raster.
- Mapeo móvil: Usar vehículos con tecnología especial para recoger datos (como nubes de puntos o imágenes 360°) de calles y ciudades.
Después de recoger los datos, a menudo hay que revisarlos y corregir errores, especialmente en los datos vectoriales, para que todo esté bien conectado.
Proyecciones y sistemas de coordenadas
Antes de analizar los datos en un SIG, todos los mapas deben estar en la misma proyección y sistema de coordenadas. La Tierra es redonda, pero los mapas son planos. Una proyección es la forma matemática de pasar la información de la superficie curva de la Tierra a una superficie plana. Hay muchas proyecciones diferentes, y cada una es mejor para un tipo de mapa o una región específica.
Un SIG puede transformar la información digital de diferentes proyecciones o sistemas de coordenadas a uno común, para que todos los datos encajen perfectamente.
Redes
Un SIG puede simular cómo fluyen las cosas a lo largo de una red, como una red de carreteras o de tuberías de agua. Puede calcular la ruta más corta entre dos puntos, teniendo en cuenta direcciones prohibidas o límites de velocidad. También puede determinar a cuántas personas afectaría un corte de agua en un punto de la red.
Superposición de mapas
Una de las funciones más útiles de un SIG es combinar varias capas de datos espaciales. Es como apilar varios mapas transparentes de la misma zona para ver cómo se relacionan. Por ejemplo, puedes superponer un mapa de ríos con un mapa de ciudades para ver qué ciudades están cerca de los ríos.
Cartografía automatizada
Los SIG se usan para crear mapas digitales de forma automática o semiautomática. Esto significa que el software ayuda a diseñar y producir mapas de alta calidad rápidamente. Una de las dificultades es usar los mismos datos para crear mapas a diferentes escalas, lo que se conoce como generalización.
Geocodificación
La geocodificación es el proceso de asignar coordenadas geográficas (latitud y longitud) a direcciones o puntos de interés. Por ejemplo, puedes tener una lista de direcciones postales y el SIG las ubica en un mapa. Para esto, el SIG usa un mapa base de calles con nombres y números. Luego, estima la posición de cada dirección en el mapa.
La geocodificación inversa hace lo contrario: si haces clic en un punto del mapa, el SIG te dice una dirección estimada para ese lugar.
Software SIG
Hay muchos programas de software para trabajar con información geográfica. Algunas empresas importantes que ofrecen programas de pago son ESRI, Intergraph y MapInfo. Pero también hay muchos programas de software libre que son gratuitos y muy populares, como QGIS y GRASS GIS.
Los profesionales de la cartografía y la geografía suelen usar estos sistemas, ya que requieren ciertos conocimientos. Sin embargo, el público en general puede acceder a datos geográficos a través de herramientas en línea como Google Earth y otros servicios de mapas web.
Hoy en día, el software SIG se puede clasificar en varios tipos:
- SIG de escritorio: Programas que se instalan en tu computadora para crear, editar, analizar y ver datos geográficos.
* Visores SIG: Programas sencillos para ver información geográfica. * Editores SIG: Para preparar y transformar los datos antes de analizarlos. * SIG de análisis: Con funciones avanzadas para analizar y modelar procesos.
- Sistemas de gestión de bases de datos espaciales: Para guardar grandes cantidades de información geográfica.
- Servidores cartográficos: Para compartir mapas a través de Internet.
- Servidores SIG: Permiten acceder a las herramientas de análisis SIG a través de una red.
- Clientes web SIG: Permiten ver datos y usar funciones de análisis desde un navegador web.
- Bibliotecas y extensiones espaciales: Herramientas adicionales que se añaden a los programas SIG.
- SIG móviles: Aplicaciones para dispositivos móviles (teléfonos, tabletas) que permiten recoger y manejar datos en el campo, a menudo usando el GPS integrado.
El futuro de los SIG
Los SIG han beneficiado a muchas áreas, desde la salud pública hasta el turismo. El avance de la tecnología ha hecho que los SIG sean más accesibles y económicos.
Actualmente, los SIG están muy presentes en los Servicios Basados en la Localización (LBS), que usan el GPS de los teléfonos móviles para mostrar tu ubicación y puntos de interés cercanos (restaurantes, gasolineras, etc.).
Otra área importante es la creación de modelos cartográficos. Esto permite simular y evaluar situaciones actuales y futuras, como la distribución de especies o la dispersión de contaminantes en la atmósfera.
Mapas en Internet
El mundo de los SIG ha visto una explosión de aplicaciones para mostrar y editar mapas en Internet, como Google Maps, Bing Maps y OpenStreetMap. Estos sitios web dan acceso a una enorme cantidad de datos geográficos. Muchos de ellos permiten a los usuarios crear sus propias aplicaciones personalizadas.
Gracias al desarrollo de Internet y a los estándares que facilitan el intercambio de datos, los servicios de mapas web están adoptando cada vez más las funciones de los SIG tradicionales, haciendo que la diferencia entre ellos sea cada vez menor.
La tercera dimensión
La mayoría de los SIG actuales trabajan en dos dimensiones (2D). Sin embargo, cada vez se necesitan más aplicaciones que puedan manejar datos en tres dimensiones (3D), como los vemos en el mundo real. Esto es muy útil para la planificación urbana, la geología o la gestión de redes.
Aunque es un desafío, se está trabajando para que los SIG puedan gestionar y analizar datos 3D de forma más sencilla y completa.
SIG y el significado de los datos
Se están desarrollando nuevas tecnologías para que los SIG puedan entender mejor el "significado" de los datos, no solo su formato. Esto permitiría que los sistemas aprendan y realicen tareas más inteligentes, como combinar automáticamente datos similares o crear descripciones de los mapas.
SIG temporales
Los SIG temporales añaden una cuarta dimensión: el tiempo. Esto permite ver cómo cambian los elementos representados a lo largo del tiempo. Por ejemplo, se podría modelar cómo se desarrolla una ciudad en un período dado o cómo evoluciona un paisaje.
Con la disponibilidad de imágenes de satélite gratuitas, es posible ver la evolución de la superficie terrestre a lo largo del tiempo, creando videos que muestran estos cambios.
SIG educativos
A finales del siglo XX, los SIG comenzaron a ser reconocidos como herramientas útiles para el aprendizaje, especialmente en la Geografía. Permiten a los estudiantes investigar con datos reales y desarrollar su pensamiento espacial y geográfico, lo que puede aumentar su motivación.
SIG y nuevas tecnologías
Los SIG han evolucionado junto con otras tecnologías. Por ejemplo, la Realidad Aumentada ayuda a entender mejor los SIG y a gestionar el territorio. Los drones también son muy útiles para mapear el terreno y obtener imágenes de alta resolución en cualquier momento.
Catastro y SIGPAC: la escala y la precisión
Es importante entender que cuando usamos un SIG, la función de "zoom" o acercamiento no es lo mismo que cambiar la escala de un mapa. Al hacer zoom, podemos ver detalles muy pequeños, pero eso no significa que la precisión de las mediciones sea mayor de lo que realmente permite el mapa original.
Por ejemplo, si un mapa se hizo a escala 1:5.000, no podemos obtener coordenadas o medir distancias con precisión de un centímetro, aunque el programa nos lo muestre. Esto puede llevar a errores si no se tienen los conocimientos técnicos adecuados.
Por eso, es importante ser muy cuidadoso con los números y la información visual que nos dan los SIG, especialmente cuando superponemos mapas sobre fotografías.
Galería de imágenes
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Representación de curvas de nivel sobre una superficie tridimensional generada por una red irregular de triángulos TIN.
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Dimensión espacial de los datos en un SIG.
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Con un par de fotografías aéreas tomadas en dos puntos desplazados, como las de la imagen, se consigue realizar la estereoscopía. Mediante este paralaje se crea una ilusión de profundidad que permite al observador reconocer información visual tridimensional como las elevaciones y pendientes del área fotografiada.
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Errores topológicos y de digitalización en los sistemas de información geográfica (SIG).
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Cálculo de una ruta óptima para vehículos entre un punto de origen (en verde) y un punto de destino (en rojo) a partir de datos del proyecto OpenStreetMap.
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Precisión y generalización de un mapa en función de su escala.
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Geocodificación mediante SIG. Por un lado existen unos números de policía conocidos y por otro líneas discontinuas entre esos números de portal presupuestos, las cuales representan los tramos en los cuales se aplica el método de interpolación.
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Editando una capa vectorial de polígonos con el sistema de información geográfica de código libre gvSIG.
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SIG SAGA abriendo diferentes tipos de datos y una vista en 2.5D
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Compositor de mapas del software QGIS.
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Panel de administración del servidor de mapas GeoServer.
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Véase también
En inglés: Geographic information system Facts for Kids
- Ciencias de la Tierra
- Geomática
- Geotecnología
- Neogeografía
- Servicio basado en localización
