¿Qué son los Sistemas de Información Geográfica (SIG) y cómo funcionan? 

¿Qué son los Sistemas de Información Geográfica (SIG) y cómo funcionan? 

Los Sistemas de Información Geográfica son herramientas de análisis que ofrecen la posibilidad de identificar las relaciones espaciales de los fenómenos que se estudian. En este artículo extraído del módulo I del “Curso de SIG aplicado al Medio Ambiente” te explicamos la diferencia con otros paquetes de software gráficos, cuáles son sus objetivos y sus funciones. 

1.1 Definición de sistemas de información geográfica (SIG) 

Los Sistemas de Información Geográfica son herramientas de análisis que ofrecen la posibilidad de identificar las relaciones espaciales de los fenómenos que se estudian.  

La diferencia que existe entre un SIG y otros paquetes de software gráficos reside en que el SIG es esencialmente una base de datos espacial, lo que le otorga una cualidad incomparable en el desarrollo de análisis enfocados a resolver problemas reales que afectan el espacio geográfico.  

El SIG almacena información cartográfica digital, a la cual se anexa una información atributiva organizada mediante tablas. Los datos descriptivos recogidos en las tablas permiten realizar las consultas, análisis, gráficos e informes relativos a los datos espaciales.  

1.2 La información Geográfica

Las características esenciales de los datos geográficos son cuatro: posición, atributos (temáticos o geométricos), relaciones espaciales y tiempo, si bien algunas veces la temporalidad se considera un atributo temático más. 

  1. La primera característica es la POSICIÓN de una entidad geográfica, la cual es evidentemente fundamental. 
  2. La segunda característica son los ATRIBUTOS, los cuales responden a la cuestión «¿Qué es?» y recogen las características descriptivas de los elementos geométricos, por lo que se deben denominar ATRIBUTOS GEOMÉTRICOS O DESCRIPTIVOS. 
  3. La tercera característica de los datos geográficos son las RELACIONES ESPACIALES, con las cuales determinamos las interrelaciones geométricas de las entidades espaciales. 
  4. La cuarta característica de los datos geográficos es el MOMENTO O ETAPA TEMPORAL que representan. 

1.3 Funciones y objetivos de los Sistemas de Información Geográfica

Los Sistemas de Información Geográfica son herramientas de análisis que ofrecen la posibilidad de identificar las relaciones espaciales de los fenómenos que se estudian.  

La diferencia que existe entre un SIG y otros paquetes de software gráficos reside en que el SIG es esencialmente una base de datos espacial, lo que le otorga una cualidad incomparable en el desarrollo de análisis enfocados a resolver problemas reales que afectan el espacio geográfico.  

El SIG almacena información cartográfica digital, a la cual se anexa una información atributiva organizada mediante tablas. Los datos descriptivos recogidos en las tablas permiten realizar las consultas, análisis, gráficos e informes relativos a los datos espaciales.  

Los objetivos de los Sistemas de Información Geográfica se pueden concebir como: 

  • SIG como software o programa informático, 
  • SIG como proyecto y sistema de información orientado a fundamentalmente a la gestión o planificación territorial. 
  • SIG como campo o ambiente de trabajo de múltiples disciplinas profesionales orientado fundamentalmente al análisis espacial dentro de la Ordenación del Territorio. 

La diversidad del sector permite que la definición de Sistema de Información Geográfica (SIG) pueda tomar forma en diferentes enfoques o puntos de vista excluyentes. Estos se pueden resumir, básicamente, en tres:  

El primer enfoque tiene un carácter cartográfico se basa en concebir un Sistema de Información Geográfica como una herramienta para el manejo de cartografía automática y temática y la modelización cartográfica. 

El segundo enfoque entiende un SIG como un tipo especial de bases de datos. El énfasis está puesto en las características y el funcionamiento de la base de datos. 

El tercer enfoque es el que concibe los SIG como sistemas capaces de poner en práctica el análisis espacial y busca como fin último la toma de decisiones. 

1.3.1 Tipos de software

En los SIG al igual que ocurre en otros muchos entornos de trabajo, podemos encontrar diferentes tipos de herramientas que nos permiten crear, gestionar y analizar la información geográfica de una u otra manera. En este caso, la principal diferenciación vendrá de la mano del tipo de información con que mayoritariamente trabaja el software SIG, de esta forma podremos encontrar: 

SIG ráster: Se basa en la utilización de capas ráster, que consiste en una malla rectangular de celdillas cuadradas o píxeles. En cada celdilla hay un número. Este número porta la información necesaria para modelizar un aspecto del medio. Son perfectos para modelizar aspectos del medio muy variables y generalmente cuantitativos. 

SIG vectorial: Utilizan un conjunto de puntos, líneas o polígonos que modelizan un aspecto del medio. Los SIG vectoriales son más adecuados para modelizar aspectos poco variables, generalmente cualitativos. 

1.4 Formatos de información geográfica 

1.4.1 Tipología de datos 

Los formatos de información geográfica se dividen en dos grandes grupos, en función de las características y la forma en que se estructura la información.

  • Vectorial 
  • Ráster 
1.4.1.1 Vectorial 

La representación de la realidad mediante información geográfica conlleva realizar una representación de la realidad mediante tres geometrías básicas: puntos, líneas y polígonos.  

En el modelo vectorial cada punto se corresponde con una coordenada o nodo que lleva o puede llevar asignada una serie de atributos. Las líneas se representan como dos o más nodos (puntos) unidos por cadenas o arcos, dando de esta manera forma a una línea. Y por último las áreas o polígonos están conformados por una serie de puntos o líneas concatenados entre sí, pero a diferencia de la línea, en el caso de los polígonos la coordenada inicial y final coinciden, creando de este modo una superficie o polígono. 

Las siguientes imágenes muestran un ejemplo de representación de la realidad mediante un modelo vectorial. En la izquierda más detallado y en la imagen de la derecha simplificado para ejemplificar la estructura nodo‐arco. 

  

En el modelo vectorial la información se almacena en forma de puntos, líneas y polígonos, que utilizan las coordenadas para representar la realidad. A ellos se les podrá asignar atributos descriptivos del elemento al que representan. 

A modo de resumen, y de cara a la aplicación de su concepto a lo SIG se entienden las siguientes definiciones. 

  • Puntos: un punto es una coordenada o pixel único, utilizado para describir la localización de un objeto sin área ni longitud, según la escala de trabajo del SIG. 
  • Líneas: las líneas conectan dos o más puntos y pueden utilizarse para representar elementos en una dimensión. 
  • Polígonos: un polígono o área es una entidad utilizada para representar la extensión de un elemento. 

De este modo, cada elemento de la realidad representado mediante un SIG puede adquirir una o varias formas, pero estas no podrán convivir dentro de una misma capa (shapefile), tal y como veremos en apartados posteriores. 

Esto significa que, aunque es preciso simplificar la información real para convertirla en información geográfica digital, debemos tener siempre en cuenta que existe una dimensión más compleja tras cada uno de los elementos espaciales que analicemos. Por ejemplo:  

¿Qué tipo de geometría usamos para representar un río? 

La respuesta más común a esta pregunta es que los ríos se representan como líneas. Sin embargo, si nos paramos a reflexionar sobre ese hecho podremos darnos cuenta de que en función de lo que se pretenda representar y la escala a la que se esté mostrando ese “río imaginario” puede observarse como una simple línea o incluso como un polígono.  

En el caso de representar la realidad a una escala 1/500, el río adquiriría una mayor dimensión y relevancia en el mapa, por lo que debería representarse como un polígono. Sin embargo, ese mismo río, a una menor escala, por ejemplo 1/100.000 deba representarse como un elemento lineal. 

En el caso de estar representando por completo una red hidrológica, los ríos irán acompañados de masas de agua cuya envergadura obliga a tratarlas como polígonos (embalses, lagos, desembocaduras, tramos bajos de río que poseen una gran sección…). En este caso las propiedades de los SIG nos obligarán a decidir entre dos cuestiones: 

  1. Representar esas grandes masas de agua con una línea central o de contorno. 
  2. Trabajar con dos tipos de información para un mismo elemento (red hidrográfica),  teniendo por un lado los elementos lineales y, por otro lado, los elementos poligonales. 
1.4.1.2 Ráster 

En el modelo ráster los puntos, líneas y áreas no existirán, por lo que la realidad deberá ser representada por una malla regular que alberga atributos o propiedades, que serán los que permitan diferenciar entre categorías (p. ej.: de usos del suelo). Esta malla regular está formada por una serie de celdas o pixeles, cuyo tamaño será el que determine la resolución de la imagen. 

La siguiente imagen ejemplifica la rasterización de un mapa vectorial, donde se pierden las geometrías poligonales y se generar pixeles de tamaño determinado que llevan asociado un atributo (uso del suelo) concreto. 

Los ejemplos clásicos de archivos en formato ráster son las ortofotografías aéreas y los planos analógicos escaneados, que han pasado de un formato papel a un formato digital de imagen (jpg, png, tif…). 

Estos archivos almacenan en cada pixel los valores de RGB que permiten su visualización en color natural.

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