Fonaments de Cartografia i Sistemes d’Informació Geogràfica

1. Fonaments de Cartografia i Sistemes d’Informació Geogràfica Tema 3: “Introducció als SIG. Historia, definició i components”

2. Fonaments de Cartografia i Sistemes d’Informació Geogràfica Tema 3.1 Història dels SIG: antecedents, etapes i evolució

3. Història dels SIG • ANTECEDENTS Certs fets han propiciat l’aparició dels SIG i entre ells cal destacar: • L’aparició dels primers ordinadors personals, els PC • La necessitat de moure grans bases de dades • El desenvolupament de tecnologies afins com el CAD (Computer-Aided Design) • La necessitat de moure grans bancs de dades • L’aparició d’informació georeferenciada: altimetria i planimetria

4. Història dels SIG • ETAPES • etapa pionera: 1960-1975 • etapa de resolució de problemes: 1975-1980 • etapa comercial: 1980-1990 • etapa d’usuari: 1990- ....

5. Història dels SIG • EVOLUCIÓ • Cas americà • Cas espanyol • Cas català

6. Història dels SIG • Cas Americà UNIVERSITAT • 1966: H. Fisher crea el “Laboratory for Computer Graphics and Spatial Analysis” (L.C.G.) destinat al disseny i desenvolupament de software per aplicacions cartogràfiques amb finalitats d’anàlisi espacial. • 1968: Aparició del SYMAP, un programa de cartografia automàtica amb capacitat per generar mapes d’isolinies i coropletes • 1975: Aparició del ODISSEY, que es pot considerar el primer SIG amb estructura topològica d’arc/node

7. Història dels SIG • Cas Americà ADMINISTRACIÓ • 1967: United States Census Bureau (U.S.C.B.) • Estudi de processament automàtic d’informació geogràfica. • Dual Independent Map Encoding (D.I.M.E.): Esquema de codificació de carrers en base a les relacions topològiques dels propis carrers i l’estructura urbana. • 1973: United States Geologycal Survey (U.S.G.S.) • Centra el seu interès en la gestió i l’anàlisi dels recursos del sòl. • Geographic Information Retrieval Analysis System (G.I.R.A.S.): Programa que gestiona l’explotació dels recursos ecològics dels EEUU.

8. Història dels SIG • Cas Americà INICIATIVA COMERCIAL • 1969: Environmental Systems Research Institute (E.S.R.I.) Fundada per J. Dangermond fou la pionera en l’elaboració, comercialització i distribució de SIG amb finalitats comercials. • AUTOMAP II • GRID • GRID 3D • ARC/INFO (1982): Primer sistema complert d’anàlisi espacial que utilitza l’estructura vectorial topològica d’arc/node i degut a la seva gran versatilitat pot executar-se en diverses plataformes. El mòdul ARC processa les dades cartogràfiques, la informació gràfica mentre que el mòdul INFO processa la informació associada als elements, la informació -numèrica.

9. Història dels SIG • Cas espanyol • Instituto Geográfico Nacional (I.G.N) • 1970: Adquisició del SYMAP per l’elaboració de l’Atlas Nacional de España. • 1980: Sistema de Información Geográfica Nacional (SIGNA) • 1988-1995: SIT-200, Model d’Elevacions del Terreny amb resolució de cel·la de 200 metres. • 1988-1999: SIT-25, Model d’Elevacions del Terreny amb resolució de cel·la de 25 metres. • 1990: Creació del Centro Nacional de Información Geográfica (C.N.I.G.) • Centro de Gestión Catastral y Cooperación Tributaria • 1988: Actualització del cadastre amb eines SIG

10. Història dels SIG • Cas català • Institut Cartogràfic de Catalunya • 1985: Elaboració del Sistema d’Informació Territorial de Catalunya, el S.I.T.C. • Pla Territorial Metropolità de Barcelona • 1988: Adquisició de la primera llicencia a Catalunya d’Arc/Info (E.S.R.I.)

11. Fonaments de Cartografia i Sistemes d’Informació Geogràfica Tema 3.2 Definició d’un SIG

12. Definició d’un SIG • Segons el National Center of Geographic Information Analysis, 1990 (N.C.G.I.A.): “Un Sistema d’Informació Geogràfica és un sistema de hardware, software i procediments per realitzar la captura, emmagatzematge, manipulació, anàlisi, modelització i representació de dades referenciades espacialment per la resolució de problemes complexos de planificació i gestió”

13. Definició d’un SIG • Un SIG no és només un sistema informàtic per dibuixar mapes a diferents escales i amb projeccions i colors diferents. Un SIG és una eina d’anàlisis que permet identificar relacions espacials entre les diferents informacions contingudes dins del mapa. • Un SIG no emmagatzema un mapa de forma convencional, un SIG guarda les dades de tal manera que es poden mostrar en funció del nostre propòsit o bé en funció de les eines d’anàlisis que el propi sistema ens facilita.

14. Definició d’un SIG • Les principals qüestions a les que ha de respondre un SIG són: • LOCALITZACIÓ (¿que hi ha a...?) • Permet saber que es troba en una localització determinada • CONDICIÓ (¿on es troba...?) • Permet trobar quin lloc reuneix certes característiques determinades • TENDÈNCIA (¿que ha canviat des de...?) • Permet comparar situacions temporals diferents

15. Definició d’un SIG • RUTES (¿quin és el camí més òptim...?) • Permet calcular quin és el millor camí en funció del temps, el cost, la distància, etc. • PAUTES (¿quins patrons de distribució existeixen...?) • Permet analitzar les regularitats espacials que es produeixen • MODELS (¿que ocorreria si...?) • Permet generar models per simular l’efecte que produiria cert fenomen

16. Definició d’un SIG • Altres definicions d’un SIG • “Conjunt de procediments manuals o computeritzats usats per emmagatzemar i tractar dades referenciades geogràficament.” Aronoff (1989) • “Potent conjunt d’eines per recol·lectar, emmagatzemar, recuperar, transformar i presentar dades espacials procedents del món real.” Burrough (1986) • “Entitat institucional reflex d’una estructura organitzativa que integra tecnologia amb una base de dades, experts i financiació continua en el temps.” Carter (1989) • “Base de dades computeritzada i amb informació espacial.” Cebrián (1988)

17. Definició d’un SIG • “Sistema d’ajuda a la presa de decisions que integra dades referenciades espacialment en un context de resolució de problemes.” Cowen (1988) • “Un cas especial de sistema d’informació en el que la base de dades consisteix en observacions d’elements, activitats o successos distribuïts espacialment, és a dir que es poden definir a l’espai com a punts, línies o àrees. Un SIG manipula dades sobre punts, línies i àrees, recuperant les dades per preguntes ad hoc i anàlisis.” Duecker (1979) • “Sistema computeritzat de hardware, software, dades i aplicacions que s’utilitza per registrar digitalment, editar, modelitzar i analitzar dades espacials, i presentar-les en forma alfanumèrica i gràfica.” Hewlett Packard (1993)

18. Fonaments de Cartografia i Sistemes d’Informació Geogràfica Tema 3.3 Components d’un SIG

19. Components d’un SIG • Elements d’un Sistema d’Informació Geogràfica: Hardware Software Informació Organització personal Sistema Informació Geogràfica

20. Components d’un SIG: Hardware • Perifèrics d’entrada • Monitor • Teclat • Mouse • Tauleta digitalitzadora • Scanner • Camara de vídeo • Interfases de: • Dades provinents de teledetecció • Dades provinents de fotogrametria • Dades provinents de llibretes electròniques • Dades provinents de GPS

21. Components d’un SIG: Hardware • Perifèrics de sortida • Impressora (matricial, làser, injecció o tèrmica) • Plotter (injecció, làser, plumilles o electrostàtic) • Gravadora de cel·luloide • Arxius gràfics

22. Components d’un SIG: Hardware • Perifèrics d’emmagatzematge • Disc dur • Disc magnètic • Disc òptic • Cinta magnètica

23. Components d’un SIG: Software Qualsevol software SIG ha de ser capaç de realitzar les següents operacions: • Entrada de dades (representa el 70% del treball) • Entrada de dades • Edició • Correcció d’errors • Representació interactiva • Gestió de dades • Emmagatzematge • Recuperació • Actualització de dades

24. Components d’un SIG: Software • Manipulació de dades • Estructuració topològica • Transformació • Superposició • Integració de dades • Anàlisi de dades • Recuperació • Recuperació d’informació a partir de filtres • Consultes a la base de dades (interrogació) • Reclassificació • Estadística espacial

25. Components d’un SIG: Software • Superposició • Geomètrica (o cartogràfica) • Lògica (d’atributs) • Veïnatge • Contingut en... • Poligonació • Isolínies • Interpolació • Càlculs topogràfics

26. Components d’un SIG: Software • Connectivitat • Contiguitat • Proximitat • Difusió • Xarxes • Visibilitat • Representació de dades • Anotacions i tractament de textos • Simbolització • Comunicació amb perifèrics

27. Components d’un SIG • TOPOLOGIA: Part de la matemàtica que estudia aquelles propietats dels conjunts de punts de la recta, del pla i de l’espai que no són alterades per les transformacions continues. Són propietats geomètriques que no depenen de cap magnitud sinó de la posició relativa dels punts

28. Components d’un SIG: Informació • INFORMACIÓ • La informació és el pilar sobre el qual es sustenta qualsevol SIG. • Les dades constitueixen una representació simplificada del món real amb la què els experts han de treballar. • La disponibilitat d’informació constitueix el taló d’Aquiles del sector dels SIG. • La captura de informació, ja sigui de cartografia o de bases de dades pot representar més del 70% en l’esforç final de muntar un SIG i esdevé l’únic element que li dona sentit ja que sense informació alfanumèrica estaríem parlant de cartografia digital i al mateix només informació alfanumèrica podria fer referència a d’altres sistemes d’informació sense potencialitat de georeferenciar.

29. Components d’un SIG: Informació • L’objectiu de la base de dades és representar digitalment la realitat territorial, la qual cosa només és possible de manera parcial i limitada. La realitat geogràfica és complexa i cal simplificar-la, discretitzar-la, esquematitzar-la i modelitzar-la. ¿Quins? d’aquests objectius i ¿com? estaran relacionats directament amb el tipus de software SIG que utilitzem ja que la forma i el funcionament de la base de dades depèn directament del model conceptual de la realitat geogràfica de l’estructura de les dades. • El model de dades vectorial i el model de dades ràster defineixen dos models d’organitzar la informació. El model vectorial utilitza les tres primitives gràfiques (punt, línia i polígon) per representar els elements cartogràfics mentre que el model ràster utilitza una primitiva molt similar al punt, el pixel (picture element). Es tracta d’una malla de punts de forma quadrada o rectangular que conté valors numèrics per representar els elements cartogràfics.

30. Components d’un SIG: Organització • ORGANITZACIÓ • Una organització –ja sigui pública o privada, que disposi d’un SIG tindrà més o menys èxit en funció del grau d’eficàcia del propi SIG com a eina de treball quotidià. • No tots els SIG resolen els mateixos problemes, en funció de les necessitats de cada usuari i –sobretot, en funció dels paràmetres que ofereix cada tipus de SIG s’obtindran uns resultats més o menys eficients. • De l’eficàcia en la integració de la informació dins d’una jerarquia s’obtindran uns millors resultats.

31. Components d’un SIG: Organització • Un SIG no opera en el buit ni es pot autopropulsar per si sol. Necessita un manteniment continuat, no es tracta d’una joguina d’alta eficiència sinó un mitjà per guanyar eficàcia. • Pel potencial integrador que ofereix la georeferenciació de la informació, un SIG fa augmentar l’eficàcia productiva i estratègica en el sí de qualsevol organització de caire territorial.

32. Fonaments de Cartografia i Sistemes d’Informació Geogràfica Tema 3.4 Software SIG

33. Software SIG • Empreses

34. IntroducciónSolución EscalableSolución CompletaSolución Basada en EstándaresGeodatabaseTopologíaModelos de datos  Introducción   ArcView   ArcEditor   ArcInfo   ArcReader ArcGIS 3D AnalystArcGIS Geostatistical AnlaystArcGIS Military AnalystArcGIS PublisherArcGIS SchematicsArcGIS Spatial AnalystArcGIS Survey AnalystArcGIS Tracking AnalystArcPress para ArcGISArcScan para ArcGISImage Analysis para ArcGIS   Stereo Analyst para ArcGIS IntroducciónArcSDEArcIMSArcGIS Server Portal ToolKit ArcPadArcPad Application BuilderTablet PC IntroducciónArcIMSRouteMap IMSArcWeb Services IntroducciónArcObjectsMapObjects JavaMapObjects WindowsMapObjects LTNetEngineArcGIS Engine ArcExplorerArcReader PLTSMaplex para ArcGIS • Productes ESRI

35. Un sistema de información geográfica es un sistema para la gestión, análisis y visualización de conocimiento geográfico, el cual se estructura en diferentes conjuntos de información: • MapasProporcionan una visión interactiva de la información geográfica que permite dar respuesta a cuestiones concretas, y presentar un resultado de dichas respuestas. Los mapas proporcionan al usuario las herramientas necesarias para interactuar con la información geográfica. • Filosofia ESRI (1)

36. Datos GeográficosEn la base de datos se incluye información vectorial y raster, modelos digitales del terreno, redes lineales, información procedente de estudios topográficos, topologías y atributos. • Modelos de GeoprocesamientoSon flujos de procesos que permiten automatizar tareas que se repiten con frecuencia, pudiendo enlazar unos modelos con otros. • Filosofia ESRI (2)

37. Modelos de datosLa información geográfica en la Geodatabase es algo más que un conjunto de tablas almacenadas en un Sistema Gestor de Base de Datos. Incorpora, al igual que otros sistemas de información, reglas de comportamiento e integridad de la información. Tanto el esquema, como el comportamiento y las reglas de integridad de la información geográfica juegan un papel fundamental en un Sistema de Información Geográfica. • Filosofia ESRI (3)

38. MetadatosSon los datos que describen la información geográfica, facilitando información como propietario, formato, sistema de coordenadas, extensión, etc... de la información geográfica.Un catálogo de metadatos permite al usuario organizar, realizar búsquedas y acceder a información geográfica compartida. Cualquier catálogo de metadatos debe tener herramientas disponibles para generar, editar y sincronizarse de forma automática con la información que describen los metadatos. • Filosofia ESRI (4)

39. Arquitectura sistema ArcGIS constituye una familia escalable de productos cuya unión forma un sistema de información geográfica completo.Es integrable con otras tecnologías (no necesariamente de índole geográfica: bases de datos, aplicaciones empresariales, etc.), ya que se construye en su totalidad siguiendo estándares.ArcGIS es un conjunto de productos de sencilla instalación y manejo, que combinados, dan respuesta a las necesidades concretas de cualquier organización.En definitiva, la arquitectura ArcGIS cumple con las necesidades presentes y futuras de cualquier usuario en el campo de los Sistemas de Información Geográfica.GIS Desktop:ArcReader, ArcView, ArcEditor y ArcInfo constituye un conjunto escalable de productos que permiten al usuario generar, importar, editar, consultar, cartografiar, analizar y publicar información geográfica.GIS Embebido: El empleo de ArcGIS Engine, permite a desarrolladores embeber funcionalidad GIS dentro de aplicaciones existentes (no necesariamente GIS), además de desarrollar aplicaciones adicionales.GIS Servidor:ArcSDE (servidor de datos), ArcIMS (servidor de mapas y servicios GIS en Internet) y ArcGIS Server (solución para desarrollo de funcionalidad GIS en el servidor), constituyen las tres piezas fundamentales en el nivel de servidor de la arquitectura ArcGIS. Su empleo, simultáneo o no, satisface toda la funcionalidad necesaria en este aspecto, dentro de un Sistema de Información Geográfica.GIS Móvil:ArcPad instalado sobre dispositivos móviles y haciendo uso de tecnología GPS, se utiliza cada vez más frecuentemente en trabajos de captura y edición de información geográfica en el campo.

40. Productes INTERGRAPH (1) • Edición Cartográfica: La familia de productos de Edición Cartográfica ofrece a la comunidad cartográfica herramientas para diseñar mapas estéticamente aceptables, claros y concisos. Esta familia es un entorno topológico altamente robusto e interactivo, que proporciona funcionalidades nuevas y mejoradas para cartógrafos y analistas GIS - un nuevo modelo tanto para productores como para usuarios de datos geoespaciales. Este entorno de trabajo mantiene de forma automática estructuras de datos topológicas limpias, mientras usted añade y edita características y atributos. • Productos: Digital Cartographic Studio Dynamo Dynamo Terrain Modeler DynaGen Geospatial DataPipe

41. Productes INTERGRAPH (2) • SIG • GeoMedia es el nombre de una tecnología GIS de nueva generación que Intergraph creó en el año 1996. Los criterios básicos que se tuvieron en cuenta desde su génesis fueron: • Funcionamiento en ambiente Windows • Acceso en tiempo real y sin necesidad de conversión a todos los formatos GIS y CAD del mercado • Almacenamiento de información gráfica y alfanumérica en Bases de Datos • Programación con lenguajes estándar de mercado • Evolución hacia plataforma Web y dispositivos móviles • El cumplimiento de estos criterios se verifica actualmente en todos los productos GeoMedia que están en el mercado, y específicamente en todos los de la familia de productos GeoMedia Sobremesa

42. GeoMedia • Acceso transparente al usuario a diversos formatos de datos ráster o vectoriales: • MGE o FRAMME de Intergraph • Arc/Info (coberturas) • ArcView (shape) • Mapinfo • CAD (AutoCad o Microstation) • Numerosas posibilidades de análisis GIS: • Generación de zonas de influencia (buffer zones) • Consultas (queries) gráficas/alfanuméricas • Superposición de polígonos • Directamente accesible desde cualquier herramienta de desarrollo estándar de Windows: • Delphi Borland, PowerBuilder de Powersoft, Microsoft Excel (con VBA), Visual Basic, C++®, FoxPro® • Posibilidad de exportación de imágenes a formatos gráficos comunes: • Jpeg, Bmp, Tiff • Interfaz de usuario: • Compatible con entorno Windows • Amigable • Fácilmente personalizable

43. GeoMedia Professional • Funcionalidades principales: • Captura, automatización y mantenimiento de datos • Manejo de datos corporativos • Análisis espacial avanzado • Producción de mapas • Desarrollo en entornos estándar • Posibilidad de combinar datos GIS con textos y hojas de cálculo para: • Generación de informes • Anotaciones en planos • Creación de presentaciones • Integración sencilla con otras aplicaciones como: • Word, Excel, PowerPoint, Access, etc. • Soporte para la mayoría de las bases de datos existentes en el mercado incluido, sin necesidad de ningún otro módulo: • Access • SQL Server • Oracle (con su extensión espacial) • DB2

44. GeoMedia GRID • Típico producto GIS con rejillas (grids), permite análisis muy complejos • entre múltiples capas de grid ráster. • Conversión vector-ráster y ráster-vector. • Procesamiento y filtrado (varios algoritmos) sobre grids. • Basado en el producto Keigan Grid.

45. Permite visualización 3D de modelos digitales de terreno. Análisis de intervisibilidad entre puntos (para posicionamiento de antenas). • Generación de: perfiles de terreno a lo largo de líneas, curvas de nivel, etc. • Realización de "flight through" (simulación de vuelo) con gran realismo. • GeoMedia Terrain

46. Productes MapInfo • GIS Extension • Un cartucho de datos espaciales para Oracle™ Spatial • MapInfo Discovery • Permite a cualquier persona de su empresa el acceso a sus mapas desde un navegador • MapInfo Map Basic • MapInfo MapX / MapInfo MapXtreme Java • Ayuda a la toma de decisiones y la realización de análisis. • MapInfo Professional • Análisis cartográfico basado en la ubicación • MapInfo ProViewer • MapInfo VerticalMapper

47. Productes AutoDesk • Autodesk Map • Autodesk Map 3D • Autodesk Envision • Autodesk Raster Design • Autodesk Land Desktop • Autodesk Civil Design • Autodesk Survey • Autodesk MapGuide • Autodesk OnSite View • Autodesk OnSite Enterprise

48. Solucions – Electricitat i Gas (1)

49. Solucions – Aigues (2)

50. Solucions – Gestió de flotes (3)