Los sistemas de información geográfica

Los Sistemas de Información Geográfica se encuadran dentro de la sociedad de la información, considerada sucesora de la sociedad industrial. Actualmente, la mayor parte de los puestos de trabajo de las sociedades modernas están relacionados con la generación, almacenamiento y procesamiento de todo tipo de información y comunicación. Los sectores relacionados con las tecnologías de la información y la comunicación (TIC), desempeñan un papel fundamental dentro de este esquema, en el que resulta esencial la rapidez en la disponibilidad y gestión de la información, para resolver problemas y proporcionar respuestas de forma inmediata.

Las Ciencias de la Tierra (Geodesia, Geología, Ecología, Oceanografía, etc.), integradas como parte fundamental en esta sociedad de la información, manejan un gran volumen de datos de origen y naturaleza muy diversa, cuya característica común es su localización en una posición determinada: se dice que están georreferenciados. Estos datos conforman la denominada información geográfica, que aparecerá representada en los diferentes mapas topográficos y temáticos. Determinados sistemas de información, desarrollados desde mediados de los años 70 del pasado siglo, fueron diseñados para procesar este gran volumen de datos.

Haciendo posibles operaciones como las siguientes [W. Romero]:

1. Adquisición o captura, obteniendo un conjunto de datos en formato digital
2. Almacenamiento en diversos dispositivos (discos duros, compactos)
3. Representación gráfica o visualización (en pantalla o tras su impresión)
4. Análisis (búsqueda de patrones, mapas de pendientes, mosaicos de datos, evaluación multicriterio, etc.)

Se trata de los denominados Sistemas de Información Geográfica (SIG), en inglés Geographic Information Systems (GIS), que, como su propio nombre indica, se encuentran incluidos en los sistemas de información, con la particularidad de trabajar con datos referenciados especialmente.

Por tanto, los SIG surgen en el contexto de la sociedad de la información como un conjunto de herramientas informáticas que procesan y analizan los datos espaciales. [Ordóñez y Martínez, 2003].

Al revisar la bibliografía relacionada con los SIG encontramos distintas definiciones. A continuación, destacamos algunas de ellas:

Para Clarke (1986) es “un sistema computerizado para la captura, almacenamiento, recuperación, análisis y representación de los datos espaciales”.

Según Gooldchild (1985), se trata de “un sistema que utiliza una base de datos espacial para generar respuestas ante preguntas de naturaleza geográfica […] que puede ser visto como un conjunto de rutinas espaciales especializadas que descansan sobre una base de datos relacional estándar”.

En la definición ofrecida por Smith et Al (1987), se identifica con “un sistema de bases de datos en el que la mayor parte de la información está espacialmente indexada, y sobre la que se aplican una serie de procedimientos con el fin de dar respuesta a consultas sobre entidades espaciales en la base de datos”.

Para Cowen (1988), es “un sistema de ayuda a la decisión que integra datos referenciados espacialmente en un contexto de resolución de problemas”.

Para el National Center for Geographic Information & Analysis (NCGIA, 1990) los define como “un sistema de harware, software y procedimientos diseñado para realizar la captura, almacenamiento, manipulación, análisis, modelización y presentación de datos referenciados espacialmente para la resolución de problemas complejos de planificación y gestión”.

Coincidiendo en parte con la definición anterior, para Hewlett Packard (1993), se trata de “un sistema computerizado compuesto por hardware, software, datos y aplicaciones que es usado para registrar digitalmente, editar, modelizar y analizar los datos espaciales, y presentarlos en forma alfanumérica y gráfica”.

Según Ordóñez y Martínez (2003), se trata de “un conjunto de herramientas (informáticas) diseñado para la adquisición, almacenamiento, análisis y representación de datos espaciales”.

Considerando estas y otras definiciones, podemos considerar un sistema de información geográfica como:

1. Un conjunto de componentes básicos: hardware, software (programas, una Base de Datos Geográfica y la propia información, datos geográficos, contenida en la anterior) y, por supuesto, personal especializado con capacidad para explotar los recursos del sistema, según procedimientos establecidos en el proceso.
2. Para realizar una serie de operaciones principales sobre los datos geográficos: entrada (adquisición), almacenamiento, análisis y salida (presentación).

Por tanto, un programa diseñado para trabajar con datos georreferenciados no es un SIG, sino que forma parte del mismo, aunque exista una tendencia general a identificar ambos y, efectivamente, sean las herramientas que proporciona el programa las que determinan la posibilidad de realizar cuantas operaciones caracterizan a cada SIG.

Componentes de un software GIS

A parte de la necesaria información geográfica, los componentes de software de un SIG considerados esenciales son los siguientes [Ordóñez y Martínez, 2003]:

1. Base de Datos Geográfica (BDG): Se trata de un almacén de información organizado en ficheros independientes o mediante un conjunto de tablas relacionadas entre sí (base de datos relacional). Esta información siempre incluirá datos referidos a la geometría (posición, tamaño y forma) de los diferentes elementos geográficos, que constituirá la denominada base de datos espacial; puede contener, además, algunas de las características no geométricas de aquéllos (atributos), que conformarán la base de datos temática. En algunos casos, estos dos conjuntos de datos, espacial y temático, están claramente separados en ficheros diferentes; en otros, se presentan integrados en un único fichero.
2. Sistema Gestor de Bases de Datos (Database Management System, DBMS): Consiste en un programa específico (o conjunto de ellos) utilizado para crear la BDG anterior y organizar, gestionar y recuperar (descargar en la memoria del sistema) la información geográfica disponible en la misma. Sirve, por tanto, como interfaz entre dicha BDG y el usuario.
3. Sistema de entrada y manipulación de la información: Que permite introducir nueva información digitalizándola a partir de la información analógica (mapas en papel, fotografías aéreas, imagen satélite) en el formato propio de la aplicación (formato nativo) o importándola de otros formatos.
4. Sistema de análisis geográfico: Que ofrece la posibilidad de relacionar los datos espaciales y obtener nueva información a partir de ellos.
5. Sistema de presentación de la información: Que permite representar en la pantalla la información seleccionada de la BDG (y, en su caso, analizada posteriormente) o enviarla a diferentes dispositivos de salida (impresoras, plotters, etc.). Esta información normalmente se presentará en forma de mapa y en ocasiones, podrá venir acompañada de tablas o gráficos.

Tipos de programas GIS

Por sus objetivos y funcionalidades, los programas de SIG se pueden clasificar en los siguientes cinco grupos [W. Romero]:

1. Visualizadores de datos (viewers). Sólo permiten visualizar la información y, en algunos casos, realizar análisis básicos sobre ella (como cálculos de distancias o superficies). A ellos pertenecen aplicaciones como ArcExplorer (ESRI), GeoMedia Viewer (Intergraph) y los portales desarrollados mediante software GIS para Web como el SIGNA (Sistema de Información Geográfica Nacional del IGN) y el SIGPAC (Sistema de Información Geográfica de Parcelas Agrícolas del MMA).
2. Programas de SIG de escritorio (desktop GIS). Permiten realizar análisis avanzados de la información, aunque con una capacidad limitada en cuanto a la modificación y estructuración de la misma cuando procede de fuentes diversas. Dentro de este grupo se incluyen ArcView (ESRI), GeoMedia (Intergraph), MapInfo (MapInfo), Idrisi (Clark Labs) y las primeras versiones de Carta Digital (CEGET).
3. Programas SIG profesional. Con capacidad de gestión eficiente de datos de diversas fuentes (acceso, modificación, estructuración) y de explotación de los mismos con fines diversos: formación de mapas de calidad, generación de datos adaptados a las necesidades de analistas especializados o para ser utilizados por servicios de SIG Web. A este grupo pertenecen programas como ArcInfo (ESRI), GeoMedia Profesional (Intergraph), gvSIG (Generalitat Valenciana) y las últimas versiones de Carta Digital (4.0 y posteriores).
4. Programas SIG para Web (GeoWeb). Se trata de programas que, basados en un software de visualización y mediante un entorno Web, permiten disponer de información geográfica o realizar determinados análisis de carácter espacial sobre la misma. Dentro de este grupo se encuentran: ArcWeb Services (ESRI) y GeoMedia WebMap (Intergraph).
5. Programas de SIG específico. Desarrollados para cubrir las necesidades específicas que, normalmente, suelen requerir determinados sistemas o dispositivos con limitaciones en cuanto a la gestión de la información (almacenamiento, procesado, etc.), como sucede con los sistemas de navegación (turismos, aeronaves) o con los dispositivos portátiles (PDA, telefonía móvil). Encontramos un ejemplo en ArcPad (ESRI).

Soluciones que proporciona un GIS

Existen seis grandes cuestiones a las que puede dar respuesta un sistema de información geográfica [Rhind, 1990]:

1. Localización. Dependiendo del programa de SIG, podremos conocer las características de los elementos geográficos situados en una determinada posición.
2. Condición. A partir de unas condiciones previamente establecidas, el sistema puede diferenciar los elementos geográficos que las cumplen o seleccionar las zonas donde se cumplen (consultas de atributos y espaciales).
3. Tendencias. Consiste en la posibilidad de comparar entre situaciones temporales diferentes, incluyendo, en su caso, condiciones restrictivas. Efectivamente, esto supone considerar conjuntos de datos de la misma zona referidos a fechas distintas.
4. Rutas. Podremos conocer el camino óptimo (el más corto, más rápido, etc.) entre dos puntos a través de una red de comunicaciones.
5. Pautas. Pueden detectarse ciertas regularidades espaciales o patrones de distribución espacial.
6. Modelos. La generación de modelos permite la simulación de los posibles efectos producidos por fenómenos naturales (inundaciones, avalanchas, etc.) o actuaciones debidas a la intervención humana (explosiones atómicas).

Estas cuestiones pueden relacionarse con las fases de evolución de los sistemas de información geográfica, que son las siguientes [Crain y McDonald, 1984], [Maguire, 1991]:

1. De inventario. Los primeros SIG se caracterizaron por aplicaciones orientadas a los grandes inventarios de datos (censos, catastro, catálogos forestales, etc.). Los sistemas se utilizaron principalmente para responder a las cuestiones de localización y condición.
2. De análisis. En una segunda fase, los SIG presentan herramientas capaces de resolver cuestiones más complejas, mediante el tratamiento de distintas capas de información con cuestiones estadísticas y de análisis espacial (emplazamiento de una cantera de áridos, de una urbanización, etc.). Por tanto, se proporcionaban respuestas a las cuestiones de condición y tendencias de las anteriormente citadas por Rhind.
3. De gestión. En la última fase se produce una aproximación a los denominados Sistemas de Apoyo a la Decisión (SAD), con un marcado interés en el análisis espacial sofisticado y en la modelización (rutas óptimas, análisis de riesgos debidos a fenómenos naturales, etc.). Estos sistemas resolvían las cuestiones referentes a las rutas, pautas y modelos que proponía Rhind.

Aplicaciones de los SIG

Se pueden aplicar en diferentes áreas, como:

1. Planificación, gestión y política urbana: zonificación; adquisición de terrenos; desarrollo económico; aplicación de códigos; programas de renovación de viviendas; respuesta a emergencias; análisis de crímenes; tasación tributaria.
2. Ciencias medioambientales: vigilancia del riesgo medioambiental; modelado de escorrentías; gestión de cuencas, llanuras aluviales, humedales, acuíferos; análisis de impacto medioambiental; instalaciones para materiales tóxicos; modelado de aguas subterráneas y rastreo de contaminación.
3. Ciencia política: nueva división en distritos; análisis de resultados electorales; modelado de previsiones.
4. Ingeniería civil/servicios: ubicación de instalaciones subterráneas; diseño de trazado para autopistas y su tránsito; coordinación en el mantenimiento de infraestructuras.
5. Comercio: análisis demográfico; penetración del mercado / análisis de acciones; selección de ubicaciones.
6. Gestión de la educación: mantenimiento del área de asistencia; proyecciones de matrícula; ruta del autobús escolar.
7. Bienes inmuebles: precios del terreno en vecindades; análisis del impacto del tráfico; determinación del mejor uso.
8. Asistencia sanitaria: epidemiología; análisis de necesidades; inventario de servicios.