Introducció als Sistemes d'Informació Geogràfica
Lluís Vicens
SIGTE - Universitat de Girona
Què veurem?
- Què és un SIG?
- Funcions d'un SIG?
- Conceptes fonamentals en un SIG
- La IG. Què és la IG?
- Models de dades en un SIG
- Pràctiques amb un SIG
#1 Què és un SIG?
#1 Algunes definicions
"Base de dades informatitzada que conté informació espacial" (Cerbián i Mark, 1986)
"És un tipus especialitzat de base de dades que es caracteritza per la capacitat de manipular dades geogràfiques... que es poden representar gràficament com a imatges" (Bracken i Webster, 1990)
#1 Algunes definicions
"Una compilació organitzada de hardware, software, dades geogràfiques i personal convenientment designat per a una eficient captura, emmagatzematge, actualització, manipulació, anàlisi i representació en diverses formes d'informació geogràfica georreferenciada" (Understanding GIS)
"Sistema de hardware, software i procediments que s'han elaborat per facilitar l'obtenció, gestió, manipulació, anàlisi, modelització, representació i sortida de dades espacialment referenciades, per resoldre problemes complexos de planificació i gestió" (NCGIA, Goodchild & Kemp)
#1 Darerres definicions:
Els SIG es poden definir també en funció del grup de persones que els utilitzen (Longley et al., 2001):
Públic General: Un contenidor de mapes
Gestors i Planificadors:
Eines per a la resolució de problemes geogràfics i un sistema d'ajuda a la presa de decisions espacials
Gestors de recursos i de logística:
Inventari d'elements, xarxes i serveis, estructurat en capes d'informació
[...]
Alguns dels components d'un SIG...
# Els components: Software
Tipus : Escriptori // SIGWeb // Apps Mòbils // ...
Funcions :
- Visors de dades
- Disseny i creació de mapes
-
Edició i anàlisi professional
- ...
# Els components: les Dades
"Són al cor del Sistema"
>> Sense dades no hi ha res a fer!
Què podem fer amb elles?
# Entrada i captura de dades
# Edició i control de les dades
# Anàlisi de dades
# Representació
...
# Les funcions d'un SIG
# Com funcionen els SIG?
La informació s'estructura en capes d'informació
Les capes es poden superposar i analitzar de manera que se'n poden extreure noves capes d'informació
# Conceptes fonamentals
Georreferenciació
Sistemes de Coordenades
Projecció
Escala
Generalització
Abstracció
#a) Georreferenciació
>> Què?
Procés d'establir una relació entre la posició de les dades representades a través d'un SIG, i la seva posició real.
>> Com?
[Adreces postals]
[Carrerer]
[Sistemes de coordenades]
[...]
# b) Sistemes de coordenades
Un sistema de coordenades és un sistema dissenyat per a definir la posició d'un punt en l'espai respecte a un punt de referència. Un sistema de referència està constituït per un elipsoide, un datum, una projecció i unes unitats.
Quines opcions tenim?
a) Sistema de coordenades geogràfiques
b) Sistema de coordenades cartesianes
#b) Coordenades Geogràfiques
Les coordenades d'una posició concreta sobre la superfície de la terra, ve donada per la mesura dels angles entre aquesta posició i el centre de la Terra, i respecte a un meridià i un paral·lel de referència.
Greenwich - Equador
Latitud: N/S
Longitud: E/W
#b) Coordenades cartesianes
Les coordenades d'una posició es donen sobre un pla. El pla es divideix en una quadrícula mitjançant un nombre infinit de línies, separades per la mateixa distancia, i paral·leles a cadascun dels eixos que conformen la quadrícula.
XY
La conversió d'un geoide a un pla, causa distorsions en:
la Forma
l'Àrea
la Distància
la Direcció
#c) Què és una projecció?
És un mètode per convertir una superfície 3D, en un pla 2D
La projecció conforme de Mercator: UTM
És una de les projeccions més usuals en un SIG
El sistema UTM divideix la Terra (80ºS - 84ºN) en 60 zones de 6º de longitud.
Aquesta projecció és conforme, així manté els angles i la forma aproximada, però distorsiona les distancies i les àrees
La projecció de Gall-Peters
És una projecció cilíndrica equivalent, en posició
equatorial
, que pren com a referència, els paral·lels
45° N
i
45° S
.
Aquesta projecció manté les àrees, a força de distorsionar els angles i les formes
#d) Escala
L’escala és la relació matemàtica que s’estableix entre les dimensions reals i les del dibuix que representa la realitat sobre un mapa.
Les escales s’escriuen en forma de fracció:
# El numerador indica el valor del mapa
# El denominador el valor de la realitat:
1:5000 = 1 cm del mapa equival a 5000 cm (o 50 m a la realitat)
#e) Generalització
La generalització és un grup de tècniques que permeten transmetre major quantitat d’informació, fins i tot quan impliquen pèrdua de dades.
És un dels criteris més importants per representar de forma efectiva, determina el nivell de detall (què es representarà i què no).
La simplificació és un exemple de generalització
#f) Abstracció
El procés d’abstracció és quan a partir dels fenòmens del món real podem definir entitats i atributs, reduir un objecte real a una mètrica exacta.
Els SIG utilitzen diferents models de dades per fer l’abstracció dels fenòmens reals i poder representar la realitat.
Algunes referències bibliogràfiques
>> OLAYA, V. (2012). Sistemas de Información Geográfica.
>> PEÑA, J., (2006), Sistemas de Información Geográfica Aplicados a la Gestión del Territorio . Editorial Club Universitario. Departamento de Ecología - Universidad de Alicante.
>> LONGLEY, P., GOODCHILD, M., MAGUIRE, D., RHING, D., (2005). Geographic Information Systems and Science (2a Edición). John Wiley and Sons, Ltd.
>> BOSQUE, J., (1997), Sistemas de Información Geográfica. Madrid. Ediciones Rialp, S.A., 2ª edición
La IG. Què és la IG?
Què són els models de dades?
>> És el nucli de qualsevol SIG
>> És la manera mitjançant la qual representem els objectes geogràfics i les superfícies com a dades geogràfiques
>> Els futurs anàlisis i el tractament que es puguin fer de les dades dependrà del model de dades utilitzat per a la representació dels elements presents en el món real
Què són els models de dades?
>> Model = Abstracció del món real
>> La selecció del model de dades és un factor decisiu
>> No existeix un model de dades 'tot terreny'
Definició del model de dades
Definició del model de dades
>> FASE 1: Definició dels principals tipus d'objectes que seran representats en el SIG, i les relacions existents entre ells
>> FASE 2: Creació de diagrames i llistes descrivint els noms dels objectes, el seu comportament i el tipus d'interacció que existirà entre aquests objectes. Aquest tipus de model lògic és molt important des del punt de vista de definir què es podrà fer amb el SIG
Definició del model de dades
>> FASE 3: Creació d'un model en el qual es mostri com els objectes poden ser digitalitzats, i implementats en el SIG. Cal una descripció dels arxius i de les taules que s'empraran per a emmagatzemar les dades, les relacions entre els objectes i les operacions que es duran a terme.
Principals models de dades en un SIG
Existeixen dues maneres de representar les entitats geogràfiques i les dades:
>> El model vectorial
>> El model raster
El model de dades Raster (I)
Mostra, localitza i emmagatzema la informació geogràfica en un a matriu de cel·les (píxels) generalment regulars
Entitats geogràfiques: cel·la o composicions de cel·les
Georreferenciació: Xmin, Ymin, o Xmin, Ymin, Xmax, Ymax
El model de dades Raster (II)
Cada capa raster té un doble origen:
a) mitjançant un sistema de coordenades cartesià
b) mitjançant un sistema de coordenades columna/fila
El model de dades Raster (III)
Atributs:
«Cada cel·la representa un valor o atribut»
Elements amb diferents atributs, es representen mitjançant diferents capes raster
El model de dades Raster (IV)
Les capes raster, sovint van acompanyades d'informació relativa a les seves coordenades mínimes i màximes, nombre de files i columnes, resolució... Aquesta es pot presentar mitjançant:
> Arxius de documentació (metadades) o headers
El model de dades Raster (V)
El model de dades Raster (VI)
Generalment, un model de dades raster:
a) consumeix menys recursos de software/hardware
b) consumeix més espai de disc
c) tot els píxels tenen valor (els nuls, també)
d) exactitud o precisió: depèn de la resolució espacial
El model de dades Vectorial (I)
La informació geogràfica es representa mitjançant punts, línies o àrees, amb informació d'atribut
Atributs: s'emmagatzemen en una BBDD
El model de dades Vectorial (II)
Les entitats es composen a base de punts, arcs i nodes
Georreferenciació: Els elements es localitzen i es referencien espacialment mitjançant un parell de coordenades
El model de dades Vectorial (III)
Generalment, un model de dades vectorial:
a) consumeix menys recursos de software/hardware
b) requereix menys espai de disc
c) només s'emmagatzema la informació útil (parells de coordenades + atributs)
d) la geometria i els atributs s'emmagatzemen en arxius separats i es relacionen amb un enllaç**
** Excepte quan es treballa amb bases de dades espacials
Comparativa de models de dades
Model |
Avantatges |
Inconvenients |
Raster |
|
|
Vectorial |
|
|