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¿Qué son los sistemas de información geográfica?

Manuel Salvador Luzanía Valerio1

Los sistemas de información geográfica (SIG en lo sucesivo) son un caso especial de sistemas de información; están diseñados para trabajar con información organizada en bases de datos y georreferenciada a una unidad de análisis espacial a través de sus coordenadas geográficas, por lo que tienen la capacidad de representar en un mapa las variables contenidas en esas bases de datos, una vez analizada la información mediante un conjunto de operaciones y de funciones definidas previamente.
Podemos decir que un sistema de información geográfica es una herramienta basada en computadora y utilizada para mapear y analizar eventos que ocurren en un área geográfica. La tecnología de estos sistemas integra operaciones de bases de datos, tales como consultas y análisis estadístico, con la visualización y el análisis geográfico que ofrecen los mapas; estas habilidades los distinguen de otros sistemas de información ya que se pueden explicar eventos y planear estrategias.
Como dijimos antes, estos sistemas pueden representar geográficamente cualquier información almacenada en bases de datos que tengan un componente geográfico, el cual permite ver patrones, relaciones y tendencias que no pueden apreciarse en un formato de tabla o de lista; además, nos proporcionan una perspectiva totalmente nueva de la información y nos ayudan a tomar mejores decisiones.

Componentes de un SIG

Los SIG están integrados por cinco componentes fundamentales: hardware, software, datos, personal y métodos.
El hardware se refiere a la computadora en la cual operará el SIG. Actualmente, estos sistemas pueden ser ejecutados en un a amplia variedad de hardware, desde servidores de computadoras centralizados, hasta computadoras de escritorio utilizadas en configuraciones individuales o conectadas en red. Una organización requiere de un hardware específico para cumplir las necesidades de la aplicación. Algunas cosas que se deben considerar son, a saber: la velocidad, el costo, el soporte técnico, la administración, la escalabilidad y la seguridad.
El software de un SIG proporciona las funciones y herramientas necesarias para almacenar, analizar y desplegar información geográfica. Los componentes claves del software son: a) un sistema de manejo de base de datos (SMBD), b) las herramientas para la entrada y manipulación de información geográfica; c) las herramientas de soporte para consultas, análisis y visualización geográfica, y d) una interface gráfica de usuario (GUI, por sus siglas en inglés) para un fácil acceso a las herramientas.
El componente más importante de un SIG son los datos. La recolección de los datos es un proceso largo que frecuentemente demora el desarrollo de productos que pueden utilizarse para justificar la inversión. Los datos geográficos y los datos tabulares relacionados pueden obtenerse por medio de una fuente propia o a través de un proveedor comercial de datos. La mayoría de los SIG emplean un SMBD para crear y mantener una base de datos para ayudar a organizar y manejar dichos datos.
La tecnología de los SIG es de valor limitado sin el personal que maneje el sistema y desarrolle planes que se apliquen a los problemas del mundo real. Frecuentemente subestimados, sin gente, los datos no se actualizan y se manejan equivocadamente; además, el hardware no se utiliza en todo su potencial. Sin embargo, los usuarios de SIG varían y van desde especialistas técnicos, que diseñan y mantienen los sistemas, hasta aquellos que lo utilizan para ayudar a realizar sus tareas diarias.
En cuanto a los métodos, el éxito en la operación de los SIG debe estar acorde con un buen diseño en la planeación y con las reglas de operación de la organización, pues son los modelos prácticos de operaciones únicas para cada organización.

¿Cómo trabajan los SIG?

Un SIG almacena información acerca del mundo como una colección de capas temáticas que pueden relacionarse geográficamente. Este concepto simple, pero poderoso y versátil, ha proporcionado un gran valor para resolver muchos problemas del mundo real, desde rastrear vehículos o registrar detalles de aplicaciones de planificación, hasta modelar la circulación atmosférica global.
La información geográfica contiene una referencia geográfica explícita (tal como latitud y longitud o una coordenada de un sistema nacional) o una referencia implícita (tal como el domicilio y código postal, el nombre de área censal, un bosque o el nombre de una calle). Las referencias implícitas pueden derivarse de referencias explícitas utilizando un proceso automatizado llamado "geocodificación". Estas referencias geográficas permiten localizar características tales como negocios o bosques, o eventos como un terremoto en la superficie de la tierra, para su análisis.
Los sistemas de información geográfica funcionan con dos tipos fundamentales de información: el modelo vectorial y el modelo raster.
En el modelo vectorial los datos están representados por un sistema de referencia ( x, y ) que corresponde a los sistemas de coordenadas representadas como latitud/longitud. Uno de los métodos más comunes para crear archivos vectoriales es la digitalización de información geográfica de mapas. Esto puede hacerse usando una tableta digitalizadora o un escáner. Cada punto en el mapa de papel asume una de las tres formas en el archivo vectorial: punto, línea o polígono. Un punto está representado por un solo par de coordenadas. Una línea está compuesta de un grupo de coordenadas (puntos) agregadas para formar el elemento que en un mapa pareciera no tener medidas de anchura (por ejemplo, rutas o ríos pequeños). Un polígono es un conjunto de coordenadas unidas por líneas, en el cual el primero y el último punto son iguales. El polígono siempre representa un área cerrada, como por ejemplo una zona de producción económica o una ciudad, las que ocupan un área que puede ser mapeada en una escala visible.
En el proceso de digitalización de datos vectoriales se pierde una cierta cantidad de detalle; el detalle más pequeño será generalizado en una línea recta para formar el perímetro de un polígono. Si bien la pérdida de detalles puede tener como resultado una pequeña cantidad de error en el mapa digitalizado, tal error es usualmente insignificante cuando se le compara con el error contenido en el mapa original.
En el modelo raster los mapas están representados por una rejilla. Un mapa está dividido en una serie de líneas y columnas vertical y horizontal, en las cuales cada elemento de la cuadrícula es llamado "celda". A cada celda se le asigna un valor que representa un elemento particular del mapa (por ejemplo, todas las celdas con un valor de 1 pueden representar algún tipo de suelo, agua las celdas con un valor de 2, etc.). Este modelo interpreta los puntos, líneas y polígonos de una forma diferente a como lo hace el sistema vectorial. En él, un punto está representado por una celda completa; una columna es un grupo de celdas contiguas y tiene la anchura de una celda; un polígono está representado por un grupo contiguo de celdas con la anchura de una o más celdas.
Ambos modelos tienen ventajas y desventajas para almacenar datos geográficos, pero los modernos SIG pueden manejar ambos modelos.

¿Qué se puede hacer con un SIG?

Realizar consultas geográficas
La habilidad de los SIG para buscar en bases de datos y realizar consultas geográficas ha ahorrado literalmente millones de dólares a muchas empresas, ya que tales sistemas han ayudado a disminuir el tiempo que lleva responder a requerimientos de clientes, a encontrar terrenos adecuados para un desarrollo, a buscar relaciones entre cultivo s, suelos y clima, y a localizar la posición de cortos en los circuitos eléctricos.
Un prestador de servicios de salud podría usar un SIG para localizar las viviendas que tienen techo de tejas y tres habitaciones, y luego listar sus características. La consulta podría ser refinada en mayor grado agregando criterios adicionales, tales como el que las viviendas no tengan más de seis ocupantes. También podría encontrar viviendas a una cierta distancia de algún centro de salud.

Mejorar la integración organizacional
Muchas organizaciones que han instrumentado un SIG han encontrado que u no de los beneficios principales es un mejor manejo de su propia organización y recursos. Dado que los SIG tienen la habilidad de relacionar conjuntos de datos por geografía, facilitan el comunicar y compartir la información interdepartamental.
Creando una base de datos compartida, un departamento puede beneficiarse del trabajo de otro (los datos pueden recolectarse una vez y utilizarse muchas veces). A medida que la comunicación aumenta entre individuo y departamentos, se reduce la redundancia, aumenta la productividad y se mejora la eficiencia organizacional total; de esta forma, en una compañía de servicios las bases de datos de cliente s y de infraestructura pueden integrarse de manera que haya un mantenimiento planificado y puedan enviarse cartas generadas por computadora a los clientes afectados.

Ayudar en la toma de decisiones
Cuando se cuenta con mejor información, es posible toma r mejores decisiones; esto es igual para un SIG como para otros sistemas de información. Un SIG, sin embargo, no es un sistema automático de toma de decisiones, pero es una herramienta para consultar, analizar y mapear datos como soporte del proceso de toma de decisiones. La tecnología SIG ha sido empleada para ayudar en tareas tales como presentar la información derivada de encuestas, resolver disputa s territoriales y ubicar escuelas o centros de salud. El SIG puede usarse asimismo para ayudar a tomar a una decisión sobre la ubicación de una nueva adición de viviendas que tenga un impacto ambiental mínimo, que se ubique en un área de bajo riesgo y esté cerca de un centro urbano. La información puede presentarse claramente en la forma de un mapa y un informe respectivo, permitiendo a los tomadores de decisiones enfocarse en los temas reales, más que en tratar de entender los datos.

SIG existentes

Existe una gran variedad de software SIG en el mercado. Entre los más utilizados se hallan los siguientes:

ArcView
Es uno de los software de SIG de mapeo de escritorio más utilizado en el mundo; posee esencialmente capacidades para producir mapas y análisis espacial. ArcView permite organizar los datos utilizando bases de datos espaciales al responder a cuestionamientos de índole espacial y alfa numérica de una forma integrada al crear nuevos datos geográficos a partir de los datos existentes. Este SIG es utilizado por técnicos de diferentes especialidades, y pone a su alcance capacidades de análisis sofisticadas. Es un producto que no es muy caro, fácil de utilizar y está especialmente diseñado para trabajar en ambiente Windows; es por eso que no compite directamente con ARC/INFO, un producto que funciona en ambiente UNIX y que ofrece mucho más potencialidad en el área de diseño de mapas.
Todos los diferentes aspectos de ArcView, como los de crear funciones completamente nuevas, pueden ser personalizadas sin recurrir a la programación Avenue, un lenguaje orientado a objetos de ArcView que puede ser personalizado y crear scripts para responder a cuestiones específicas de cada situación.
A partir de la versión 3.0, ArcView puso a disposición una nueva arquitectura que soporta extensiones. Una extensión es un componente que no encaja en el software base ArcView y que presenta nuevas funcionalidades al sistema.
ArcView lee los formatos más comunes de bases de datos y de mapas. Los datos de mapas pueden ser leídos directamente en formato shapefile (o formato abierto de ArcView), ARC/INFO, PCARC/INFO, ArcCAD, AutoCAD (DXF y DWG), Intergraph (DGN) y VPF (con extensión VPF Reader), o importados de formatos MapInfo, Atlas GIS y ASCII.

MapObject
MapObject es un conjunto de componentes SIG que incluye un control ActiveX (OCX) y más de treinta objetos de automatización ActiveX. MapObject trabaja en ambientes de desenvolvimiento estándar, como Visual Basic, Delphi y Visual C++.
Con MapObject se puede hacer una serie de operaciones tipo zoom; puede visualizar mapas, efectuar análisis espaciales, utilizar bases de datos relacionales y consultas en SQL, realizar geocodificación y visualizar acontecimientos en tiempo real con sistemas de posicionamiento global (GPS). MapObjects utiliza datos geográficos en formatos shape de ArcView,ARC/INFO y capas SDE (Spatial Database Engine). Permite también utilizar varios formatos de imágenes.

ARC/INFO
ARC/INFO es un SIG profesional que permite automatizar, modificar, analizar y visualizar información geográfica. E s especialmente utilizado para fabricar datos geográficos de elevada complejidad y calidad.

AutoCAD Map
AutoCAD Map es un sistema que tiene como principal objetivo la producción de mapas en PC. Permite integrar varios tipos de datos en formatos gráficos, así como también hacer análisis espacial.

AutoDesk World
AutoDesk World es una solución flexible que hace posible reunir datos de varias fuentes. Este software permite crear y editar diseños, analizar datos y filtros de selección, personalizar interfaces y hacer ligas potentes a bases de datos. Su principal característica es la facilidad que tiene para integrar mapas a la base de datos.

MapInfo Profesional
MapInfo Profesional es un SIG con potencialidades semejantes a las de ArcView, que admite la visualización de datos geográficos, el análisis de esos datos y la impresión de mapas. El lenguaje de desarrollo ligado a este producto es Map Basic, que puede personalizar a MapInfo, integrarlo a otra s aplicaciones y aumentar su potencialidad base. MapInfo permite realizar análisis elaborados y gestión de bases de datos relacionales; por ejemplo, encontrar en un mapa una dirección, un código postal u otro elemento cualquiera, calcular distancias áreas o perímetros, crear o modificar mapas, etcétera, ya que puede trabajar con una gran variedad de datos. La creación de mapas y el análisis geográfico no son nuevos; sin embargo, los SIG transforman esas tareas más rápidamente que los viejos métodos manuales. Antes de la aparición de estos sistemas, sólo algunas personas tenían la habilidad necesaria para usar información geográfica con el fin de auxiliarse en la toma de decisiones y la solución a los problemas. Hoy en día, la industria SIG emplea a cientos de miles de personas en el mundo; de esta forma, los profesionales en todos los campos están cada vez más conscientes de las ventajas de pensar y trabajar geográficamente.

Para el lector interesado

Aronoff, S. (1995). Geographic Information System: a Management Perspective (4ª ed.). Ottawa, Canadá: WDL Publications.
Dueker, K.J. (1979). Land Resource Information System: a review of fifteen years experience. Iowa City: Geo-Processing.
Masser I., Blakemore M. (1 9 9 1). Handling Geographical Information. Chicago: Longman Scientific & Technical.
Organización Panamericana de la Salud (2001). SIGEpi: Sistema de Información Geográfica en epidemiología y salud pública. Boletín Epidemiológico, 22, 3.
Pérez Santangelo, H. (1998). GIS tecnología y utilidad económica. Revista CADXPress, 18, 39-43.
Star, J. y Estes, J. (1990). Geographic Information System: An Introduction. New Jersey: Prentice-Hall.
Tomlin D. (1 9 9 0). Geographic Information Systems and Cartographic Modeling. New Jersey: Prentice-Hall.

 

1 Instituto de Salud Pública de la Universidad Veracruzana, Av. Luis Castelazo Ayala s/n, col. Industrial Ánimas, 91190 Xalapa, Ver., México, tel. (228)841-89-33 y (228)841-89-34, fax (228)841-89-35, correo electrónico: mluzania@uv.mx.