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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO PROGRAMA DE MAESTRÍA Y DOCTORADO EN INGENIERÍA DE SISTEMAS - TRANSPORTE APLICACIONES DE LOS SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA EN LA INGENIERÍA DE SISTEMAS DE TRANSPORTE MEXICANA TESIS QUE PARA OPTAR POR EL GRADO DE: MAESTRO EN INGENIERÍA PRESENTA: HILDA REYNA SOLIS VIVANCO TUTOR: M.I HECTOR DANIEL RESÉNDIZ LÓPEZ CIUDAD UNIVERSITARIA, CD. MX. JUNIO 2018 Margarita Texto escrito a máquina PROGRAMA DE MAESTRÍA Y DOCTORADO EN INGENIERÍA DE Margarita Texto escrito a máquina Margarita Texto escrito a máquina Margarita Texto escrito a máquina Margarita Texto escrito a máquina SISTEMAS - TRANSPORTE Margarita Texto escrito a máquina Margarita Texto escrito a máquina UNAM – Dirección General de Bibliotecas Tesis Digitales Restricciones de uso DERECHOS RESERVADOS © PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México). El uso de imágenes, fragmentos de videos, y demás material que sea objeto de protección de los derechos de autor, será exclusivamente para fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el respectivo titular de los Derechos de Autor. JURADO ASIGNADO: Presidente: Secretario: Vocal: 1 ero Suplente: 2 d O. Suplente: Dr, Ricardo Aceves Garcla M,I José Antonio Rivera Colmenero M,I Héctor Daniel Reséndiz L6pez Dr, Luis Chias Becerril M,I Luis Alejandro Guzmán Castro Universidad Nacional Autónoma de México, Facultad de Ingenierla TUTOR DE TESIS: FIRMA Contenido Introducción y planteamiento del problema .................................................. 4 Problemática ............................................................................................ 4 Hipótesis .............................................................................................. 4 Objetivo general ................................................................................... 4 Objetivos particulares ............................................................................ 5 Capítulo 1. Definición, historia y contexto internacional ................................. 6 1.1 Definición de Sistema de Información Geográfica (SIG) ........................ 6 1.2 Historia de su desarrollo ..................................................................... 8 1.3 Campos de aplicación ....................................................................... 14 Capítulo 2. Conceptos básicos y elementos tecnológicos .............................. 17 2.1 Estructura ........................................................................................ 17 2.1.1 Tipos de modelos de datos ......................................................... 17 2.2 Software SIG ................................................................................... 23 2.2.1 Comparativa de software SIG con aplicaciones en Transporte ....... 25 Capítulo 3. Aplicaciones de los SIGs en Transporte ...................................... 30 3.1 Ejemplos de aplicación a Nivel Internacional ...................................... 31 3.2 Situación en México .......................................................................... 36 3.2.1 Ejemplos de aplicación en México ................................................ 37 Capítulo 4. México en el contexto Internacional .......................................... 43 4.1 Análisis FODA de los SIGs en México en el contexto internacional. ...... 43 4.1.1 Estrategias para minimizar y maximizar con base en el FODA ........ 44 4.2 Taxonomía de Marzano ..................................................................... 46 4.3 Planes y programas en México .......................................................... 48 4.3.1 Nivel Licenciatura ....................................................................... 48 4.3.2 Nivel Postgrado y Maestria .......................................................... 50 4.3.3 Diplomados, Cursos y Talleres ..................................................... 51 4.4 Situación de Latinoamérica orientada a la Educación e investigación ... 54 4.4.1 Brasil ......................................................................................... 54 4.4.2 Colombia ................................................................................... 54 4.4.3 Argentina ................................................................................... 55 4.4.4 Ecuador ..................................................................................... 55 4.4.5 Chile .......................................................................................... 55 Capítulo 5. Recomendaciones .................................................................... 56 5.1 Ámbito Académico ............................................................................ 56 5.2 Ámbito Gubernamental ..................................................................... 57 5.3 Ámbito Privado ................................................................................. 58 Conclusiones ............................................................................................. 59 Apéndice A. Ejemplo de ambientes SIGs ..................................................... 60 Bibliografía ............................................................................................... 68 Página 4 de 70 Introducción y planteamiento del problema Problemática México como país en vías de desarrollo requiere de la optimización de recursos económicos en todos los niveles de gobierno, así como, de la iniciativa privada. Hablando específicamente del campo de la geotecnología, la cual abarca un sin fin de áreas de aplicación entre las que se encuentran aspectos fundamentales para el progreso en materia de movilidad, salud, medio ambiente por mencionar algunas, es prioridad orientar esfuerzos en materia de una correcta organización de datos y en la planeación del uso de los sistemas de información disponibles hoy en día. Actualmente existe un mercado demandante de especialistas en ésta área y existe poca información acerca de éste campo formativo con aplicaciones y potencial uso en la Ingeniería de Sistemas de Transporte. Es apremiante en nuestro país la profesionalización y formalización académica del uso de la geotecnología aplicada para aprovechar las oportunidades en el contexto nacional e internacional. Adicionalmente, los recursos bibliográficos que aborden los fundamentos y demás aspectos importantes sobre la aplicación de la geotecnología en la ingeniería de transporte sus antecedentes, bases de funcionamiento y variedad comercial aún son escasos y es importante puntualizar que en algunos casos la bibliografía existente no es del todo aplicable al contexto mexicano con sus particularidades. Hipótesis Los Sistemas de Información Geográfica (SIG) pueden ayudar a hacer eficientes los procesos de la ingeniería de transporte pero se requiere de profesionistas que tengan conocimiento pleno sobre su uso. Identificar el mercado académico y profesional actual permitiría brindar un panorama general en México para identificar las oportunidades y los aspectos que se podrían fortalecer en el sector académico. Objetivo general Identificar el campo y las oportunidades de aplicación de los SIG en la ingeniería de sistemas de transporte en México. Página 5 de 70 Objetivos particulares Establecer el marco histórico de los Sistemas de Información Geográfica, suevolución en los diferentes campos de aplicación y sus conceptos fundamentales. Exponer los conceptos necesarios para comprender los Sistemas de Información Geográfica Reconocer la evolución tecnológica de los SIG aplicados a la ingeniería de sistemas de transporte, sus bases de funcionamiento y su gama de plataformas comerciales y libres. Destacar los diferentes campos de aplicación de los SIG y explicar algunos casos de uso haciendo énfiasis en casos exitosos de aplicación en México. Identificar la importancia de los SIG en el campo de formación profesional de la ingeniería de sistemas de transporte, los programas académicos que incluyen su impartición y las metodologías en la enseñanza de este tipo de programas. Página 6 de 70 Capítulo 1. Definición, historia y contexto internacional 1.1 Definición de Sistema de Información Geográfica (SIG) La aplicación de la tecnología al estudio de la Tierra y del espacio ha dado lugar a la generación de grandes bases de datos con información geográfica, las cuales, se han convertido en herramientas críticas para la toma de decisiones. (Kang-sung Chang 2012). De la necesidad de procesar todo este cúmulo de datos surgen los Sistemas de Información Geográfica (SIG), los cuales, al ser utilizados por diversos grupos multidisciplinarios para una gran variedad de aplicaciones, proponen diversas definiciones de los SIG, entre ellas podemos encontrar las siguientes: Un conjunto de herramientas para recolectar, almacenar, recuperar, transformar y desplegar datos espaciales del mundo real para múltiples propósitos (Burrought, 1986). Sistema de información utilizado para manipular, resumir, consultar, editar y manipular información almacenada en una computadora (Goodchild, 1997). Sistema digital para la adquisición, administración, análisis y visualización de datos espaciales para propósitos de planeación, administración y monitoreo del ambiente natural y socioeconómico (Konecny, 2003). Sistema automatizado para la captura, almacenaje, recuperación y despliegue de datos espaciales (Slocum et al., 2005) Sistema computarizado diseñado para administrar y usar datos geoespaciales para resolver problemas espaciales (Lo and Yeung 2007). Podemos encontrar también diferentes concepciones de un SIG dependiendo del área disciplinar en la que se esté aplicando, por ejemplo: ▪ En el ámbito del transporte un SIG puede ser definido como una herramienta diseñada para modelar, representar y gestionar las redes de transporte. ▪ Para la Biología un SIG puede ser concebido como un sistema de monitoreo y mapeo del comportamiento de ecosistemas y especies. ▪ En la Geografía, como un sistema para almacenar, recuperar y analizar datos espaciales que tiene como propósito identificar patrones espaciales. Página 7 de 70 ▪ Si hablamos de la Zoología el SIG puede ser visto como un sistema para mapear, modelar, y dar seguimiento a fenómenos de la fauna como la migración o los cambios de ecosistema. ▪ Dentro de la planificación de ciudades el SIG es útil para zonificar. ▪ Para las telecomunicaciones los SIG son requeridos en la planeación de las redes para lograr la telefonía celular como ejemplo. ▪ En el área de planificación de servicios de emergencias son concebidos como una herramienta para localizar y apoyar la atención de accidentes, escenas de crímenes o emergencias. De lo anterior se puede concluir que es complicado hacer una definición universal o absoluta de lo que es un SIG, sin embargo, y para efectos prácticos en el presente trabajo se engloban de manera general las funciones estudiadas anteriormente y se propone describir a un Sistema de Información Geográfica (también conocido con los acrónimos SIG en español o GIS en inglés) como: Un conjunto de herramientas que integra y relaciona diversos componentes (usuarios, hardware, software y procesos) las cuales permiten organizar, almacenar, manipular, analizar y modelar grandes cantidades de datos procedentes del mundo real vinculados a una referencia espacial, dando la posibilidad de conjuntar datos de aspectos sociales-culturales, económicos y ambientales creando escenarios muy completos. Por medio de estos sistemas el usuario tiene la posibilidad crear consultas interactivas, analizar información espacial, editar datos, mapas y presentar los datos. Los SIG utilizan bases de datos que se encuentran asociadas mediante un identificador común a los objetos geográficos de los mapas digitales. De esta forma, al señalar en la interfaz gráfica un objeto se conocen sus atributos e inversamente, preguntando por un registro de la base de datos se puede saber su localización en la cartografía. La principal utilidad de los SIG es la gestión de datos e información espacial. Estos sistemas permiten modelar los datos e información en diferentes capas temáticas que se almacenan independientemente, permitiendo trabajar con ellas de manera rápida y sencilla, facilitando al profesional la posibilidad de relacionarlas a través de operaciones de relaciones espaciales y la topología de los objetos. En la Figura 1 podemos observar de manera gráfica la estructura de los SIG y su funcionamiento, así como, su relación con distintos componentes necesarios para la gestión de información geográfica. Página 8 de 70 Figura 1. Estructura de un SIG. (Birkin M, 1996) Los principales problemas que resuelve un sistema de información geográfica, ordenadas de menor a mayor complejidad, son: 1. Localización: busca las características de un lugar en concreto. 2. Condición: el cumplimiento o no de las condiciones impuestas al sistema. 3. Tendencia: comparación entre situaciones temporales o espaciales distintas de alguna característica. 4. Rutas: cálculo de rutas óptimas entre dos o más puntos. 5. Pautas: detección de patrones espaciales. 6. Modelos: generación de modelos a partir de fenómenos o escenarios simulados. 1.2 Historia de su desarrollo Hace unos 15,000 años en las paredes de las cuevas de Lascaux (Francia) los hombres de Cro-Magnon pintaban en las paredes los animales que cazaban, asociando estos dibujos con trazas lineales que se cree, cuadraban con las rutas de migración de algunas especies. Si bien este ejemplo es simplista en comparación con las tecnologías modernas, estos antecedentes tempranos Análisis estadístico Sistema de información Indicadores de desempeño en los cálculos Sistemas gráficos Usuario y reporteador Datos Modelo Sistemas de mapeo Página 9 de 70 imitan a dos elementos de los sistemas de información geográfica modernos: una imagen asociada con un atributo de información. 1, 2 En el año 1854 el pionero de la epidemiología, el Dr. John Snow, proporcionaría otro clásico ejemplo de este concepto cuando cartografió, en un ya famoso mapa, la incidencia de los casos de cólera en el distrito de Soho en Londres. Este protoSIG, uno de los ejemplos más tempranos del método geográfico permitió a Snow localizar con precisión un pozo de agua contaminado como la fuente causante del brote. 3 Si bien la cartografía topográfica y temática ya existía previamente, el mapa de John Snow fue el único hasta el momento que, utilizando métodos cartográficos, no solo representaba la realidad, sino que por primera vez analizaba conjuntos de fenómenos geográficos dependientes. Figura 2. Mapa original del Dr. John Snow. Los puntos son casos de cólera durante la epidemia en Londres de 1854. Las cruces representan los pozos de agua de los que bebían los enfermos. El comienzo del siglo XX vio el desarrollo de la "fotolitografía" donde los mapas eran separados en capas. El avance de hardware impulsado por la investigación en armamento nuclear daría lugar, a comienzos de los años 60, al desarrollo de aplicaciones cartográficas para computadoras de aplicación general41 (Francés & Ministerio de Cultura Francés, 1985) 2 (Curtis, 1973) 3 (Cerda Lorca & Valdivia, 2007) 4 (Fitzgerald, 2007) http://es.wikipedia.org/wiki/Siglo_XX http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Snow-cholera-map.jpg Página 10 de 70 El año 1962 se vio la primera utilización real de los SIG en el mundo, concretamente en Ottawa (Ontario, Canadá) y a cargo del Departamento Federal de Silvicultura y Desarrollo Rural. Desarrollado por Roger Tomlinson, el llamado Sistema de información geográfica de Canadá (Canadian Geographic Information System, CGIS) fue utilizado para almacenar, analizar y manipular datos recogidos para el Inventario de Tierras Canadá (Canada Land Inventory, CLI) - una iniciativa orientada a la gestión de los vastos recursos naturales del país con información cartográfica relativa a tipos y usos del suelo, agricultura, espacios de recreo, vida silvestre, aves acuáticas y silvicultura, todo ello a una escala de 1:50.000. Se añadió, así mismo, un factor de clasificación para permitir el análisis de la información.5 El Sistema de información geográfica de Canadá fue el primer SIG en el mundo similar a tal y como los conocemos hoy en día, y un considerable avance con respecto a las aplicaciones cartográficas existentes hasta entonces, puesto que permitía superponer capas de información, realizar mediciones y llevar a cabo digitalizaciones y escaneos de datos. Asimismo, soportaba un sistema nacional de coordenadas que abarcaba todo el continente, una codificación de líneas en "arcos" que poseían una verdadera topológica integrada y que almacenaba los atributos de cada elemento y la información sobre su localización en archivos separados. Como consecuencia de esto, Tomlinson está considerado como "el padre de los SIG", en particular por el empleo de información geográfica convergente estructurada en capas, lo que facilita su análisis espacial. El CGIS estuvo operativo hasta la década de los 90 llegando a ser la base de datos sobre recursos del territorio más grande de Canadá. Fue desarrollado como un sistema basado en una computadora central y su fortaleza radicaba en que permitía realizar análisis complejos de conjuntos de datos que abarcaban todo el continente. El software, decano de los sistemas de información geográfica, nunca estuvo disponible de manera comercial. En 1964, Howard T. Fisher formó en la Universidad de Harvard el Laboratorio de Computación Gráfica y Análisis Espacial en la Harvard Graduate School of Design (LCGSA 1965-1991), donde se desarrollaron una serie de importantes conceptos teóricos en el manejo de datos espaciales, y en la década de 1970 había difundido código de software y sistemas germinales, tales como SYMAP, GRID y ODYSSEY - los cuales sirvieron como fuentes de inspiración conceptual para su posterior desarrollo comercial, en universidades, centros de investigación y empresas de todo el mundo.6 5 (URISA, 2014) 6 (Lovinson- Golob, 1999) http://es.wikipedia.org/wiki/1962 http://es.wikipedia.org/wiki/Ottawa http://es.wikipedia.org/wiki/Ontario http://es.wikipedia.org/wiki/Canad%C3%A1 http://es.wikipedia.org/wiki/Roger_Tomlinson http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Sistema_de_informaci%C3%B3n_geogr%C3%A1fica_de_Canad%C3%A1&action=edit&redlink=1 http://es.wikipedia.org/wiki/Recurso_natural http://es.wikipedia.org/wiki/Clasificaci%C3%B3n_de_suelos http://es.wikipedia.org/wiki/Usos_del_suelo http://es.wikipedia.org/wiki/Agricultura http://es.wikipedia.org/wiki/Silvicultura http://es.wikipedia.org/wiki/Escala http://es.wikipedia.org/wiki/Digitalizaci%C3%B3n http://es.wikipedia.org/wiki/Esc%C3%A1ner http://es.wikipedia.org/wiki/Topolog%C3%ADa_geoespacial http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo_(computaci%C3%B3n) http://es.wikipedia.org/wiki/Informaci%C3%B3n_geogr%C3%A1fica http://es.wikipedia.org/wiki/An%C3%A1lisis_espacial http://es.wikipedia.org/wiki/A%C3%B1os_1990 http://es.wikipedia.org/wiki/Base_de_datos http://es.wikipedia.org/wiki/Territorio http://es.wikipedia.org/wiki/Computadora http://es.wikipedia.org/wiki/Continente http://es.wikipedia.org/wiki/Software http://es.wikipedia.org/wiki/1964 http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Howard_T._Fisher&action=edit&redlink=1 http://es.wikipedia.org/wiki/Universidad_de_Harvard http://es.wikipedia.org/wiki/A%C3%B1os_1970 http://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%B3digo_fuente Página 11 de 70 En la década de los 80, M&S Computing (más tarde Intergraph), Environmental Systems Research Institute (ESRI) y CARIS (Computer Aided Resource Information System) emergerían como proveedores comerciales de software SIG. Incorporaron con éxito muchas de las características de CGIS, combinando el enfoque de primera generación de sistemas de información geográfica relativo a la separación de la información espacial y los atributos de los elementos geográficos representados con un enfoque de segunda generación que organiza y estructura estos atributos en tablas y bases de datos. En la década de los años 70 y principios de los 80 se inició en paralelo el desarrollo de dos sistemas de dominio público. El proyecto Map Overlay and Statistical System (MOSS) se inició en 1977 en Fort Collins (Colorado, EE. UU.) bajo los auspicios de la Western Energy and Land Use Team (WELUT) y el Servicio de Pesca y Vida Silvestre de Estados Unidos (US Fish and Wildlife Service). En 1982 el Cuerpo de Ingenieros del Laboratorio de Investigación de Ingeniería de la Construcción del Ejército de los Estados Unidos (USA-CERL) desarrolla GRASS como herramienta para la supervisión y gestión medioambiental de los territorios bajo administración del Departamento de Defensa. Esta etapa de desarrollo se caracteriza en general, por la disminución de la importancia de las iniciativas individuales y un aumento de los intereses a nivel corporativo, especialmente por parte de las instancias gubernamentales y de la administración. Los 80 y 90 fueron años de fuerte aumento de las empresas que comercializaban estos sistemas, debido el crecimiento de los SIG en estaciones de trabajo UNIX y computdoras personales. Es el periodo en el que se ha venido a conocer en los SIG como la fase comercial. El interés de las distintas grandes industrias relacionadas directa o indirectamente con los SIG crece en sobremanera debido a la gran avalancha de productos en el mercado informático internacional que hicieron generalizarse a esta tecnología. En la década de los noventa se inicia una etapa comercial para profesionales, donde los sistemas de información geográfica empezaron a difundirse al nivel del usuario doméstico debido a la generalización de las computadoras personales (PC’s) o microcomputadoras. http://es.wikipedia.org/wiki/A%C3%B1os_1980 http://es.wikipedia.org/wiki/Intergraph http://es.wikipedia.org/wiki/ESRI http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=CARIS&action=edit&redlink=1 http://es.wikipedia.org/wiki/Dominio_p%C3%BAblico http://es.wikipedia.org/wiki/1977 http://es.wikipedia.org/wiki/Fort_Collins http://es.wikipedia.org/wiki/Colorado http://es.wikipedia.org/wiki/EE._UU. http://es.wikipedia.org/wiki/1982 http://es.wikipedia.org/wiki/GRASS http://es.wikipedia.org/wiki/Departamento_de_Defensa_de_los_Estados_Unidos http://es.wikipedia.org/wiki/Departamento_de_Defensa_de_los_Estados_Unidos http://es.wikipedia.org/wiki/Estaci%C3%B3n_de_trabajo http://es.wikipedia.org/wiki/UNIX http://es.wikipedia.org/wiki/Ordenador_personal http://es.wikipedia.org/wiki/A%C3%B1os_1990 http://es.wikipedia.org/wiki/Microordenador Página 12 de 70 A finales del siglo XX principio del XXI el rápido crecimiento en los diferentes sistemas se ha consolidado, restringiéndose a un número relativamente reducido de plataformas. Los usuarios están comenzando a exportar el concepto de visualización de datos SIG a Internet, lo que requiere una estandarización de formato de los datos y de normas de transferencia. Más recientemente,ha habido una expansión en el número de desarrollos de software SIG de código libre, los cuales, a diferencia del software comercial, suelen abarcar una gama más amplia de sistemas operativos, permitiendo ser modificados para llevar a cabo tareas específicas Figura 3. Línea del tiempo “Evolución de los SIG”. Fuente: Elaboración propia. •15,000 años atrás cuevas de Lascaux Francia, documentación de rutas de migración de animales de caza. 1854 •Jonh Snow ubica sobre un mapa la incidencia de cólera en Soho Londres. 1900 •Se da el desarrollo de la fotolitográfia donde los mapas eran separados en capas. 1960 •Se desarrollan las primeras aplicaciones cartográficas en computadora. 1962 •Se desarrolla el primer SIG en Ontario Canada desarrollado por Roger Tomlinson. 1964 •Howard T. Fisher formó en la Universidad de Harvard el Laboratorio de Computación Gráfica y Análisis Espacial en la Harvard Graduate School of Design. 80¨s •M&S Computing (más tarde Intergraph), Environmental Systems Research Institute (ESRI) y CARIS (Computer Aided Resource Information System) emergerían como proveedores comerciales de software SIG. 90¨s •Fase de desarrollo comercial. http://es.wikipedia.org/wiki/Siglo_XXI http://es.wikipedia.org/wiki/Internet http://es.wikipedia.org/wiki/Norma_(tecnolog%C3%ADa) http://es.wikipedia.org/wiki/Formato_de_archivo_inform%C3%A1tico http://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%B3digo_libre http://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%B3digo_libre http://es.wikipedia.org/wiki/Software_comercial http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_operativo Página 13 de 70 Desarrollo en Latinoamérica El año 1987 marca una pauta en la introducción de la tecnología SIG en América Latina ya que es en este año donde comienza la incorporación de ésta tecnología a diferentes proyectos de investigación, docencia y actividades públicas y privadas. Es importante resaltar que antes de este año existieron iniciativas aisladas sobretodo en el ámbito privado. Es en Julio de éste año que se realiza la I Conferencia Latinoamericana de Informática en Geografía con sede en San José de Costa Rica. Es también cuando The Ohio State University a través de Duane Marble distribuye gratuitamente para la actividad académica el sistema ráster OSU MAP-for-the- PC (versión 2.0) y ESRI fomenta las primeras solicitudes de donaciones. Es así como a finales de 1987 diferentes universidades de la región comienzan a recibir gratuitamente el sistema vectorial PC Arc/Info (versión 3.2.1). A través de estos sistemas fue posible comenzar a ver los primeros proyectos de aplicación. En un principio y como era de esperarse los SIG fomentaron en el ámbito empresarial una práctica monopólica al considerar que su eficiente manejo en la información incrementaba las ventajas competitivas en los diferentes sectores donde era utilizado, es por la presión del gremio académico que empresas multinacionales comenzaron a ingresar nuevos sistemas, ejemplo de ello es SPANS (Spatial Analysis Systems de Tydac Technologies Inc. Canadá). Después de 1991 comienzan a utilizarse nuevas versiones de PC ARC/INFO y aparece un software más amigable en la misma línea, ArcView GIS, la mayoría de las aplicaciones SIG incluyen también a OSU MAP-forthe-PC, IDRISI, Mapinfo (www.pbinsight.com) y SPRING entre otros. Esta tercera generación se puede fechar entre 1995 y 2001, para comenzar el siglo veintiuno con una nueva filosofía de aplicación que imposibilita cualquier tipo de monopolio. Hablando de la educación en materia de enseñanza de los SIG para 1993 existía ya un claro desfase entre la implementación e introducción de nuevas tecnologías y la capacitación de Recursos Humanos capaces de aplicarla en el campo profesional. 7 7 (Buzai & Robinson, 2011) Página 14 de 70 1.3 Campos de aplicación Muchas disciplinas se han beneficiado de la tecnología subyacente en los SIG. El activo mercado de los sistemas de información geográfica se ha traducido en una reducción de costos y mejoras continuas en los componentes de hardware y software de los sistemas. Esto ha provocado que el uso de esta tecnología haya sido adoptada por universidades, gobiernos, empresas e instituciones que lo han aplicado en los sectores que se citan a continuación como ejemplo: 1. Planeación Gubernamental: • Los SIG dan servicio en la planeación de infraestructura, trazado de vías de comunicación, avance en la construcción y conservación en general. • Cartografía. • En la evaluación del impuesto predial o catastro de los municipios y/o delegaciones políticas de la República Mexicana. • Servicios de emergencia: Análisis de capacidad de respuesta en desastres naturales, explosiones, manejo de materiales peligrosos o en cualquier eventualidad. • Sociología: Aplicación en el estudio de los asentamientos humanos, rasgos culturales, conflictos, migración, desplazamientos, costumbres. 2. Seguridad: • Defensa Nacional: En el conocimiento geográfico de los territorios ha sido determinante en la defensa propia y en el reconocimiento de áreas desconocidas. • Criminología: Utilizado en el análisis de áreas para determinar incidencia de crímenes, narcotráfico etc. 3. Ambiente: • Estudios medioambientales: Evaluación de cuerpos de agua, patrones de erosión, reconocimiento, ubicación y reubicación de fauna y flora. • Control de emisiones en aire: Análisis y evaluación de los riesgos derivados de sustancias tóxicas. • Manejo de aguas residuales: Integrando sistemas de planeación que minimicen el impacto ambiental mediante la ubicación de dispositivos físicos y químicos. Página 15 de 70 • Meteorología: En este campo los SIG ofrecen datos como estimaciones de lluvia, y desarrollo de fenómenos como ciclones, huracanes y tormentas tropicales. • Pesca: actividades en apoyo a las opciones de gestión (análisis de zonas de conflicto, captura y análisis espacial de esfuerzo), inventario y ubicación de los recursos pesqueros (mapas de distribución, análisis de la biodiversidad), modelos de las actividades pesqueras (utilizando Vessel Monitoring Systems), actividades en apoyo al enfoque pesquero en el ecosistema, y ubicación y evaluación de repercusiones de las zonas marinas protegidas. 4. Planeación de recursos naturales: • Disposición de recursos: Estos sistemas son muy utilizados en áreas de conflicto para planear la logística de los recursos como comida, combustible y agua en momentos críticos. • Áreas forestales: Se utilizan en el modelado de elevaciones para determinar los daños de incendios forestales, lluvia ácida, tala de árboles y uso de pesticidas principalmente. • Vida salvaje: En el reconocimiento y ubicación de fauna, flora, cuerpos de agua, pozos petroleros, etc. Facilitan la planeación de un desarrollo sustentable. 5. Salud Pública: • Epidemiología: Útiles para la determinación de cercos sanitarios. • Identificación de riesgos sanitarios: Se utilizan también para localizar zonas de riesgo por marginación y pobreza. 6. Desarrollo Comercial: • Plan de desarrollo urbano: Para modelar el desarrollo de asenamientos y predecir patrones de crecimiento y áreas de oportunidad. • Investigación de mercado: En la planeación y estimación del mercado para bienes y servicios basados en análisis demográficos, del clima y en las características regionales. • Ubicación: En la elaboración de mapas comerciales. http://www.fao.org/fishery/vms Página 16 de 70 7. Arqueología: • Ubicación: Con los avances en la geotecnología ha sido posible el descubrimiento de zonas que hasta hace poco eran inexplorables. • Reconstrucción: Útil en la determinación de asentamientos humanos antiguos y sus comportamientos orientados a determinar desarrollo económico, actividad económica, organización territorial, etc. 8. Transporte: Este rubrose desarrolla de forma independiente en un capítulo posterior por ser el principal objeto de estudio del presente trabajo. Página 17 de 70 Capítulo 2. Conceptos básicos y elementos tecnológicos 2.1 Estructura Los SIGs están estructurados para trabajar con datos en formato digital, para lo cual se utilizan distintos procesos para la creación de datos. Como ejemplo tenemos la digitalización con la cual, a base de un programa de Diseño Asistido por Computadora (DAO o CAD), podemos crear datos manipulables a partir de una imagen impresa o de información obtenida en campo. El objetivo de los datos almacenados en un SIG es la representación del mundo real (relieves, usos de suelo, carreteras, etc.), los cuales podemos clasificar en dos grandes grupos: objetos discretos (un edificio, un puente) y objetos continuos (cantidad pluvial, elevaciones). Estas representaciones son almacenadas de dos formas distintas: ráster o vectorial. El manejo de datos vectorial resulta ser más comercial, muchos SIGs que manejan este tipo de datos resultan ser muy populares, sin embargo los SIGs que manipulan ráster son muy útiles en la generación de capas continuas necesarias en la modelación de fenómenos no discretos como contaminación atmosférica, fenómenos marítimos y análisis geológicos por mencionar algunos. 2.1.1 Tipos de modelos de datos Ráster Para la conformación de datos ráster se utiliza un modelo con conjuntos de celdas idénticas donde cada una de ellas representa un valor único ya sea continuo o discreto, pueden imaginarse planos cuadriculados completos que se componen por obviedad de filas y columnas agrupadas por similitud o igualdad de valores que nos hablan sobre las propiedades del espacio. Si una imagen o fotografía es transferida a la computadora en atributos ráster lo que veremos reflejado es una abstracción de la realidad. Existe además el concepto de banda ráster cuyo objetivo es identificar por medio de valores, variaciones en el espectro electromagnético (colores) de ésta manera podemos dar más realismo a las imágenes de este tipo o se pueden identificar propiedades como diferencias de temperatura, etc. Para el almacenamiento de datos ráster se utilizan diferentes formatos que van desde los archivos tipo TIFF o JPEG hasta grandes objetos binarios (BLOB). Página 18 de 70 Cuando los datos se indexan correctamente en un Sistema de Gestión de base de datos la recuperación de los datos es más rápida, sin embargo, los requerimientos de memoria aumentan significativamente. Es importante resaltar que en un modelo ráster entre más grande sean las dimensiones de las celdas menor será la resolución de la representación del espacio geográfico. Imagen 1. Representación de un modelo ráster. Fuente: (ArcGis, 2016) Principales características de los modelos de datos ráster • Estructura simple basada en un sistema de coordenadas vinculada con tablas de atributos • Su formato permite realizar análisis espaciales y estadísticos de gran alcance. • Posibilidad de llevar a cabo análisis de áreas mediante la representación de superficies continuas. Vectorial Los datos vectoriales son otra manera de representar objetos espaciales del mundo real en un SIG. Entendiéndose por objeto espacial todo aquello que pueda observarse en un área en particular como elevaciones, cuerpos de agua, carreteras, casas, etc. Cada uno de estos elementos son considerados objetos que en un SIG poseen atributos que describen características propias. Página 19 de 70 Para lograr representaciones cercanas a la realidad, los datos vectoriales utilizan distintos elementos geométricos: punto, línea y polígono, que se describen a continuación: ✓ Punto El elemento geométrico más simple utilizado para representar a los objetos espaciales que pueden ser expresados por un solo punto de referencia o ubicación. Como ejemplo si se realiza un análisis de todas las farmacias existentes en una zona postal todas éstas podrían ser representadas por puntos. Se utilizan también para la representación de zonas muy grandes en escalas muy pequeñas, como ejemplo en un mapa mundial las ciudades podrán estar representadas por puntos. Los puntos pueden considerarse como referencias a coordenadas determinadas. Figura 4. Representación del punto Fuente: QGis. ✓ Líneas o polilíneas La línea es utilizada en los SIG para la representación de objetos como ríos, carreteras, vías férreas, etc. En éstos objetos se hace necesarios incluir dos o más vértices y de ahí el nombre de polilínea. Página 20 de 70 Figura 5. Representación de la polilínea. Fuente: QGis. ✓ Polígonos Los polígonos son utilizados para representar zonas cerradas como cuerpos de agua, límites de ciudades, elementos zonificados, etc. Están formados por polilíneas cuyo primer y último vértice deben coincidir exactamente en el mismo lugar. Figura 6. Representación de un polígono. Fuente: QGis. Página 21 de 70 ✓ Multipolígono El multipolígono es una multisuperficie cuyos elementos son polígonos. En un multipolígono los interiores de dos polígonos nos pueden intersectar. Los límites de dos polígonos no pueden cruzar, sin embargo, si pueden tocarse por un número finito de punto. Figura 7. Representación de un polígono. El manejo de los datos vectoriales presta especial atención en la precisión de la ubicación de objetos espaciales, cada uno de ellos esta referenciado a una serie de datos que describe sus atributos, por ejemplo la representación de una ciudad a la cual podemos hacer referencia por medio de un polígono posee información de una serie de características previamente determinadas como puede ser número de habitantes, superficie total, densidad de población, etc. Un aspecto importante a mencionar en la administración de los datos vectoriales es la posibilidad de ser representados por capas, cada una de éstas capas puede contener (en la mayoría de los SIG) un solo tipo de elemento geométrico y nos permite separar la información para un análisis individual o en conjunto. Para explicar esto de manera más clara puede imaginarse una población representada por un polígono en la cual se puede hacer la representación de calles por medio de líneas y utilizar puntos para hacer referencia a escuelas, un SIG nos da la posibilidad de ver únicamente las escuelas sin la capa de las calles o visualizar las tres capas para una representación y análisis más completo. Página 22 de 70 Principales características de los sistemas vectoriales • Utilizan elementos geométricos basados en puntos, líneas y polígonos. • Cada objeto espacial representado por los elementos anteriormente mencionados es descrito por una serie de datos vinculados a él. • La selección del tipo de geometría para representar un objeto espacial depende en mucho de la complejidad del análisis que se hará posteriormente en un SIG. Conversión de datos ráster-vectorial Una cuestión fundamental en un SIG es la capacidad de reestructurar los datos para representarlos en diferentes formatos. Si se dispone solo de una imagen satelital se puede convertir en un mapa de elementos vectoriales mediante la generación de líneas en torno a celdas con una misma clasificación determinando la relación espacial de estas, tales como proximidad o inclusión. A ésta técnica se le llama vectorización. El proceso inverso de conversión de datos vectoriales a datos ráster se denomina rasterización. Metadatos Algo fundamental de acotar para un correcto manejo de los SIG son los metadatos los cuales pueden ser definidos como “datos acerca de los datos”. Los metadatos consisten en información acerca de los datos, describen contenido, calidad, condiciones, historia, disponibilidad y otras características de los datos. Los metadatosde información georreferenciada con que cuenta una organización, o un país, constituyen elementos centrales de sus Infraestructuras de Datos Espaciales, pues solo a través de éstos es posible conocer las características de los datos georreferenciados existentes, buscarlos y seleccionar los datos que se necesitan. De una correcta gestión de éstos depende en mucho el éxito en el manejo de la información geográfica. Página 23 de 70 2.2 Software SIG Explicadas ya de manera muy general las bases de funcionamiento se puede definir un SIG como un software donde los datos y la información geográfica pueden ser consultadas, transferidas, transformadas, superpuestas, procesadas y mostradas utilizando aplicaciones de software. El uso de este tipo de sistemas requiere profesionales con conocimientos previos de las bases sobre las que se define. Sus funciones se pueden englobar en las siguientes características: Funciones básicas.- Que son usadas para editar, desplegar y medir. La función de edición permite al usuario agregar o borrar puntos, líneas o polígonos y cambiar los atributos de éstos rasgos. En desplegar existe la posibilidad de generar mapas temáticos que muestran los atributos de rasgos específicos y pueden ser modificados con simbolos y colores. La medición es necesaria para determina la extensión de líneas y área en los polígonos. Función de superposición.- Permite visualizar simultáneamente dos o más mapas base. La unión de dos mapas base muestra todas las características de ambos mapas, mientras que la intersección de dos mapas base solo muestra las características que son comunes a ambos. Segmentación dinámica.- Implica la división o segregación de enlaces de red en segmentos que son homogéneos para el conjunto especificado de atributos de enlace. La segmentación es dinámica porque se crea en respuesta a los atributos actuales de la red. Si se cambian los atributos, la "segmentación dinámica" creará un nuevo conjunto de segmentos homogéneos. La segmentación dinámica se ha introducido en el software SIG para integrar y analizar los atributos del sistema de transporte basado en enlaces. Por ejemplo, en el manejo de pavimentos, el mapa base de la carretera puede ser inicialmente "segmentado dinámicamente" por bituminoso versus el tipo de pavimento de concreto, de modo que cada segmento de red solo contenga pavimento bituminoso o solo pavimento de concreto. La especificación del tipo de pavimento y el número de carriles como atributos para la segmentación dinámica daría Página 24 de 70 como resultado segmentos de red con el mismo número de carriles para cada tipo de pavimento. Modelado de superficie.- Crea un modelo tridimensional de formas terrestres u otras características de superficie. El mapa topográfico digital creado por la función de modelado de superficie es esencial para el diseño de carreteras. El diseño real de la carretera puede realizarse con un software de diseño separado que importe el mapa topográfico del SIG. La alineación de la carretera resultante se exporta luego al SIG para su posterior análisis. Función de visualización de ráster.- Permite incorporar fotografías y otras imágenes en un SIG. Se pueden usar superposiciones de fotografías aéreas con mapas base de carreteras para actualizar los mapas base agregando nuevos enlaces, nuevas características como puentes o intersecciones, y corrigiendo errores en la alineación. Las superposiciones con mapas de base zonal (polígono) se pueden usar para codificar el uso del suelo y otros atributos. Capacidades de enrutamiento.- Basadas en rutas de tiempo mínimas han estado disponibles en el software de demanda de viajes durante muchos años. La integración del enrutamiento en el software SIG reduce directamente la necesidad de crear enlaces a otros modelos y software, como modelos de demanda de planificación de transporte y autopistas Habiendo definido ya sus funcionalidades podemos entonces, de los tipos de SIGs de los que se disponen, clasificarlos de la siguiente forma: Página 25 de 70 2.2.1 Comparativa de software SIG con aplicaciones en Transporte SIG SIG SIG SIG De escritorio: Utilizados principalmente para crear, editar, administrar, analizar y visualizar los datos geográficos. Se pueden encontrar tres variantes de éste tipo: Visor SIG. De formato sencillo que permite desplegar información en capas Editor. Que ayuda a preparar los datos previamente a su manipulación. útilies en los procesos de ortorectificación, estandarización de escalas etc. De análisis: Enfocados a funcionalidades de análisis espacial y modelización cartográfica de procesos. De gestión de bases de datos espaciales o geográficas: Orientadas a almacenar gran cantidad de información geográfica, aunque algunas de ellas pueden también funcionar para edición y su importancia radica en la capacidad de almacenamiento, indexación, consulta y manipulación de información geográfica y datos espaciales. De servidores cartográficos : Utilizados para la distribución de mapas a través de internet. Móviles: Más frecuentemente utilizados en la captura de datos espaciales en campo a traves de dispositivos móviles (PDA, teléfonos inteligentes, tabletas, etc.). Página 26 de 70 A continuación de analizan algunos aspectos de distintas marcas comerciales. Software SIG Entorno Web Licencia de Software Desarrollador Funcionalidad ArcGIS Sí Software licenciado, se pueden conseguir periodos gratis con determinados perfiles Environmental Systems Research Institute (ESRI) Modular, con facilidades para desarrolladores de sistemas y usuarios de nivel profesional. Construcción de topología. Manejo de grandes volúmenes de datos. Manejo de información en formato vectorial y ráster. Interfaz gráfica mejorada. Altamente flexible. Curva de Aprendizaje lenta. Soportado para plataformas Unix, Windows y Windows NT. Autodesk Map Sí Software licenciado, se pueden conseguir periodos gratis con determinados perfiles Autodesk Proporciona acceso a datos GIS y cartografía para apoyar la planificación, diseño y gestión de datos. Modelos inteligentes y herramientas de CAD ayudan a aplicar las normas regionales y específicas para cada disciplina. Bentley Map Sí Software licenciado Bentley Modela, crea, exporta y edita datos y objetos geoespaciales. Gestiona grandes cantidades de datos. Capaware No Software libre Instituto tecnológico de Canarias Sistema de representación 3D de terrenos con representación multicapa de recursos de diversa tipología y con posibilidad de desarrollo de aplicativos sobre todo ello. Geomedia Sí Software licenciado Intergraph Corp Modular. Manejo de grandes volúmenes de datos. Manejo de información en formato vectorial y ráster. Buena Interfaz gráfica. Soportado para Windows NT y para las máquinas propietarias de Intergraph con sistema operacional Unix propietario. gvSIG No Software libre Asociación gvSIG Funcional con todo tipo de formatos, vectoriales y ráster, ficheros, bases de datos y servicios remotos, incluye todo tipo de herramientas para analizar y gestionar información geográfica. gvSIG Desktop está diseñado para ser fácilmente extensible, permitiendo una mejora continua de la aplicación y el http://es.wikipedia.org/wiki/Web http://es.wikipedia.org/wiki/Licencia_de_software http://es.wikipedia.org/wiki/Licencia_de_software http://es.wikipedia.org/wiki/ArcGIS http://es.wikipedia.org/wiki/Software_no_libre http://es.wikipedia.org/wiki/Software_no_libre http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Autodesk_Map&action=edit&redlink=1 http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Autodesk_Map&action=edit&redlink=1 http://es.wikipedia.org/wiki/Software_no_libre http://es.wikipedia.org/wiki/Software_no_librehttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Bentley_Map&action=edit&redlink=1 http://es.wikipedia.org/wiki/Software_no_libre http://es.wikipedia.org/wiki/Software_no_libre http://es.wikipedia.org/wiki/Capaware http://es.wikipedia.org/wiki/Software_libre http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Geomedia&action=edit&redlink=1 http://es.wikipedia.org/wiki/Software_no_libre http://es.wikipedia.org/wiki/Software_no_libre http://es.wikipedia.org/wiki/GvSIG http://es.wikipedia.org/wiki/Software_libre Página 27 de 70 Software SIG Entorno Web Licencia de Software Desarrollador Funcionalidad desarrollo de soluciones a medida. Kosmo En desarrollo Software libre SAIG.SL Disponible en 4 funcionalidades: Kosmo Server: Servidor de Cartografía ráster y vectorial. Kosmo Desktop: SIG de escritorio conpotente capacidad de consulta, edición y análisis. Kosmo Cliente Ligero: Navegador cartográfico para conexión con Servicios basados en estándares OGC. Kosmo Móvil: Software SIG para dispositivos móviles. Maptitude Sí Software licenciado Caliper Propociona soluciones de de cartografía inteligente para los ámbitos de negocios, gobierno y educación. Maptitude es una potente combinación de software y datos geográficos que ofrece todo lo necesario para maximizar los beneficios de la edición de mapas y el análisis espacial. Quantum GIS Sí Software libre y de Código Abierto OSGeo Crea, edita, visualiza, analiza y publica información geoespacial. Para escritorio, servidor, navegador y como bibliotecas de desarrollador QGIS es un Sistema de Información Geográfica (SIG) de Código Abierto licenciado bajo GNU - General Public License . QGIS es un proyecto oficial de Open Source Geospatial Foundation (OSGeo). Corre sobre Linux, Unix, Mac OSX, Windows y Android y http://es.wikipedia.org/wiki/Web http://es.wikipedia.org/wiki/Licencia_de_software http://es.wikipedia.org/wiki/Licencia_de_software http://es.wikipedia.org/wiki/Kosmo http://es.wikipedia.org/wiki/Software_libre http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Maptitude&action=edit&redlink=1 http://es.wikipedia.org/wiki/Software_no_libre http://es.wikipedia.org/wiki/Software_no_libre http://es.wikipedia.org/wiki/Quantum_GIS http://es.wikipedia.org/wiki/Quantum_GIS http://es.wikipedia.org/wiki/Software_libre Página 28 de 70 Software SIG Entorno Web Licencia de Software Desarrollador Funcionalidad soporta numerosos formatos y funcionalidades de datos vector, datos ráster y bases de datos. GE Smallworld Sí Software licenciado GE SIG orientado a gestionar el ciclo de vida completo de la infraestructura geoespacial, permite el acceso a datos actualizados a todas las personas y sistemas de una organización. Las herramientas permiten modelar interrelaciones geoespaciales complejas como las que existen en las redes de distribución de servicios públicos y telecomunicaciones. Promueve la consistencia de los datos, independientemente de donde sean efectuadas las modificaciones o actualizaciones de la información. SPRING No Software licenciado Instituto Nacional de Investigaciones Espaciales (INPE)/ DPI Posee funciones para el procesamiento de imágenes, análisis espacial, modelaje numérico de terreno y consulta a bancos de datos espaciales. (Ráster y vectorial) SuperGIS Sí Software licenciado SuperGeo Creación, edición y análisis de datos. Leer, importar administrar varias clases de formato de datos y geodatabases. TatukGIS Sí Software licenciado TatukGis Sistema de información geográfica flexible compatible con muchos desarrollos de plataformas y sistemas operativos TNTMips Sí Software licenciado MIcroimages Crea, edita, georeferencía, interpreta y publica cualquier tipo de datos geoespaciales. TransCAD Sí Software licenciado Caliper Plataforma SIG con extensiones específicas para modelos de transporte. Contiene herramientas de análisis diseñadas para el transporte, mapeo y visualización. Posee también aplicaciones para módulos de creación de rutas, previsión de la demanda de viajes, http://es.wikipedia.org/wiki/Web http://es.wikipedia.org/wiki/Licencia_de_software http://es.wikipedia.org/wiki/Licencia_de_software http://es.wikipedia.org/wiki/GE_Smallworld http://es.wikipedia.org/wiki/GE_Smallworld http://es.wikipedia.org/wiki/Software_no_libre http://es.wikipedia.org/wiki/Software_no_libre http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=SPRING&action=edit&redlink=1 http://es.wikipedia.org/wiki/Software_no_libre http://es.wikipedia.org/wiki/Software_no_libre http://www.inpe.br/ http://www.inpe.br/ http://www.inpe.br/ http://www.inpe.br/ http://www.inpe.br/ http://www.dpi.inpe.br/ http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=SuperGIS&action=edit&redlink=1 http://es.wikipedia.org/wiki/Software_no_libre http://es.wikipedia.org/wiki/Software_no_libre http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=TatukGIS&action=edit&redlink=1 http://es.wikipedia.org/wiki/Software_no_libre http://es.wikipedia.org/wiki/Software_no_libre http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=TNTMips&action=edit&redlink=1 http://es.wikipedia.org/wiki/Software_no_libre http://es.wikipedia.org/wiki/Software_no_libre http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=TransCAD&action=edit&redlink=1 http://es.wikipedia.org/wiki/Software_no_libre http://es.wikipedia.org/wiki/Software_no_libre Página 29 de 70 Software SIG Entorno Web Licencia de Software Desarrollador Funcionalidad transporte público, logística y gestión del territorio GeoStratum Sí (Flex/Java) Software licenciado Codeoscopic Posee las funcionalidades de un SIG pero ofrece como valor agregado la gestión de proyectos concretos. MapInfo Sí Software licenciado MapInfo Herramienta de creación de mapas que permite llevar acabo análisis geográficos sencillos y complejos, acceso a datos remotos, creación de mapas temáticos que revelen patrones en los datos. Puede llevar a cabo operaciones de zonificación, combinación y división de objetos, y definición de áreas de influencia. También puede realizar consultas acerca de los datos y acceder a datos remotos directamente desde MapInfo Professional® SagaGis Sí Software libre y de Código Abierto SagaGIs SAGA (acrónimo inglés de System for Automated Geoscientific Analyses o Sistema para Análisis Automatizados Geocientíficos en español) es un software híbrido de información geográfica El primer objetivo de SAGA es dar una plataforma eficaz y fácil para la puesta en práctica de métodos geocientíficos mediante su interfaz de programación El segundo es hacer estos métodos accesibles de una manera fácil. un sistema cada vez mayor y rápido de métodos geocientíficos. ERDAS Imagine Sí Software licenciado Hexagongeos- patial Proporciona las herramientas más avanzadas de análisis de imágenes de fuentes diversas, satélite, vuelo aéreo, drones, sensores LiDAR, datos Radar, para la generación de nueva información. Con ERDAS IMAGINE, puedes visualizar los resultados en 2D, 3D y crear videos y composiciones de mapa. http://es.wikipedia.org/wiki/Web http://es.wikipedia.org/wiki/Licencia_de_software http://es.wikipedia.org/wiki/Licencia_de_software http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=GeoStratum&action=edit&redlink=1 http://es.wikipedia.org/wiki/Flex http://es.wikipedia.org/wiki/Java_(Sun) http://es.wikipedia.org/wiki/Software_no_libre http://es.wikipedia.org/wiki/Software_no_libre http://es.wikipedia.org/wiki/Software_libre Página 30 de 70 Capítulo 3. Aplicaciones de los SIGs en Transporte Con el crecimiento de los asentamientos humanos, la demanda de sistemas de movilidad más eficientes se ha convertido en un tema prioritario a nivel mundial, es por esta razón que el estudio de los sistemas de transporte ha evolucionado de manera vertiginosa en los últimos años. Los SIGs han sido una parteimportante dentro del planteamiento de éstas investigaciones, su contribución en las áreas de transporte ha sido en distintos aspectos tales como: • Modelar la conducta del tráfico determinando modelos específicos de circulación por vías en función de las condiciones de tránsito y las dimensiones del trazado lo que permite contar con información para la generación de análisis de redes. • Gestión territorial orientada a la ubicación en el territorio de los distintos tipos de vías aptas para el transporte a través de carreteras, ferrocarriles, rutas aéreas e itinerarios marítimos, lugares de carga y descarga, puntos de abastecimiento y ubicación de flotas de vehículos. La posibilidad de asociar a cada una de estas entidades atributos como el estado de la vía, la capacidad de tráfico, el teléfono de contacto con el encargado de cada punto de abastecimiento, los tipos de combustibles que dispensan, los horarios de carga y descarga, el tipo y marca del vehículo, los datos del conductor, entre otros, forman forman un conjunto de datos estratégicos en la toma de decisiones. • Los SIGs se utilizan para evaluar el impacto de infraestructuras de transporte como ferrocarriles, autopistas, aeropuertos, puentes, puertos, circulación de combustibles, etc. • Sirven de apoyo en los sistemas de navegación para automóviles que permiten a los conductores conocer su ubicación espacial por medio de tecnología de posicionamiento global (GPS). • Son de suma importancia en la administración de las vías pavimentadas dando posibilidad de almacenar datos y proyectarlos para determinar su construcción, reconstrucción, rehabilitación y dar un mantenimiento preventivo de acuerdo al tipo de vehículo y el volumen correspondiente. • En la gestión de la seguridad analizando datos de incidencia accidental relacionados con otras variables como ubicación, volumen de tráfico que permitan desarrollar medidas más eficientes en la prevención de accidentes. • Recientemente se han generado nuevas aplicaciones en el campo del manejo de materiales peligrosos así como en el estudio de vías de evacuación por estados de emergencia. Página 31 de 70 3.1 Ejemplos de aplicación a Nivel Internacional Caso: Aeropuerto internacional de Atlanta E.U.A. Hartsfield-Jackson. SIG ArqGis Situación Por el aumento del tráfico aéreo la programación de los mantenimientos se volvió sumamente compleja. Objetivo Utilizar aplicaciones integradas que permitieran priorizar y programar mantenimientos de aviones y las pistas en base a ubicación, haciendo eficientes los recursos. Soluciones • Permitir el uso compartido de inspecciones de las pistas de aterrizaje en tiempo real. • Mostrar problemas o discrepancias por tipo, ubicación y prioridad. Para más información: https://www.arcgis.com/features/index.html Imagen 2. Fuente: (Esri, 2017). https://www.arcgis.com/features/index.html Página 32 de 70 Caso: Remodelación de la Estación de Tren Puente de Londres U.K. SIG Bentley Situación La estación, una de las mas importantes de Londres requería una remodelación orientada a la modernización de toda su estructura incluyendo el domo original. Objetivo La generación de planos confiables ya que debido a la edad de las estructuras y a las limitaciones del escáner láser no resultaba sencillo. Solución SIG de última generación que permitiera por medio de puntos de referencia crear una imagen en tres dimensiones georeferenciada de la estación por medio de la cual se planearon las etapas del proyecto. Para mas información https://www.bentley.com/es/project-profiles/2016/costain_london-bridge Imagen 3. Fuente: (London Bridge, 2013). https://www.bentley.com/es/project-profiles/2016/costain_london-bridge Página 33 de 70 Caso: Gestión de la red carretera en el Municipio de Tynaarlo, Provincia de Drente en los Paises Bajos. SIG Hexagon Geospatial Situación La rápida expansión de la red carretera comenzó a generar en el municipio una falta de control en el mantenimiento de las vías terrestres. Objetivo Facilitar la gestión del mantenimiento mediante bases de datos actualizadas que facilitaran la planeación de los trabajos necesarios. Solución La utilización de un SIG que mediante datos obtenidos por dispositivos inteligentes y trabajos de campo diera como resultado la actualización constante de la red terrestre. Imagen 4. Fuente: (Vossenburcht Eelde, Groote Veen, 2015). Página 34 de 70 Caso: Inventario del plan de autoprotección de las estaciones de Luceros y la Isleta del TRAM de Alicante, España. SIG GvSig Situación La demanda del transporte ferroviario creció de tal forma que los recursos humanos y tecnológicos llegaron a ser insuficientes. Objetivo Gestionar de manera eficiente los elementos de una red de infraestructuras ferroviarias facilitando su mantenimiento y el manejo del personal asignado. Solucion La aplicación del SIG proporciono información que soporto el plan de manteniemiento y uso eficiente del equipo de trabajo. Imagen 5. Fuente (TRAM, 2008) Página 35 de 70 Caso: Departamento de Policía del Estado de Michigan (E.U.A) y la creación de un sistema para monitoreo de accidentes. SIG TatukGis Situación Con una incidendica anual de 300,000 accidentes, el Estado de Michigan necesitaba implementar una estrategia que le permitiera prevenir y conocer las causas de los siniestros. Solución Con la aplicación de un SIG de última generación se logró mapear de forma eficiente la localización de los accidentes con incidencia por calle, intersecciones, distancias, direcciones etc. Imagen 6. Fuente: (TatukGis, 2017). https://www.tatukgis.com/getattachment/News/Michigan-State-Police-–-Traffic-Crash-Reporting-Un/Image1.jpg.aspx Página 36 de 70 3.2 Situación en México En México la utilización de sistemas de información geográfica en el ámbito Federal se inicia en el año 1991 donde el Instituto Mexicano del Transporte (IMT) ha desarrollado una línea de investigación que tiende a identificar el potencial de aplicación en el sector de las tecnologías de información georreferenciada, de esto se han originado varios proyectos que respaldan una gama de posibilidades para el uso de los SIGs en planeación, organización y gestión para distintos modos de transporte. Entre éstos destacan de forma importante, el diseño de un módulo de análisis geográfico dentro del “Sistema Mexicano para la Administración de Pavimentos”,SIMAP; y el diseño de una interfaz de análisis geográfico para el programa nacional de evaluación de la corrosión en puentes. Existen también antecedentes de un programa enfocado a las aplicaciones para la prevención de accidentes y la seguridad en el transporte carretero desarrollado en conjunto con datos de la Policía Federal Preventiva y la utilización de ArcInfo y ArcView. Aproximadamente hacia el año 2005 se desarrolla en el IMT un proyecto catalogadocomo el “Atlas Cibernético del Transporte” cuyo objetivo general era integrar, organizar, sistematizar y difundir en el ambiente de Internet, una colección de mapas interactivos para la exploración, consulta, manejo y representación espacial de la información Geoestadística relacionada con el sistema de transporte mexicano. En otros ámbitos de competencia, la experiencia de utilizar los SIGs en el transporte es más reciente. Destacan, sin duda, los proyectos realizados por el grupo de Geografía del Transporte en el Instituto de Geografía de la UNAM; las aplicaciones dirigidas a la logística desarrolladas en el Instituto de Ingeniería de la misma Universidad; los trabajos de algunas dependencias de los Gobiernos estatales, entre los que sobresalen Querétaro, Chihuahua, Veracruz, Estado de México, Baja California, Jalisco, Aguascalientes y Puebla, principalmenteorientadas al manejo de tránsito urbano y ordenamiento vial. En el sector privado, el empleo de estas tecnologías se ha concentrado en el monitoreo de vehículos enruta por grandes transportistas y para apoyo de sistemas de gestión de flotillas. A continuación se detallan a modo de ejemplo algunos casos exitosos de aplicación en México: Página 37 de 70 3.2.1 Ejemplos de aplicación en México Red Nacional de Caminos La Red Nacional de Caminos (RNC), resultado de un esfuerzo interinstitucional SCT-IMT y el INEGI, es la representación cartográfica digital y georreferenciada de la infraestructura vial del país con alta precisión y escala de gran detalle; modelada y estructurada con el fin de facilitar el cálculo de rutas está conformada bajo estándares internacionales y el riguroso marco normativo aplicable del Sistema Nacional de Información Estadística y Geográfica. La RNC integra el total de la red pavimentada y parte importante de los caminos no pavimentados de México, las vialidades de las localidades urbanas y rurales con las que se conectan, vías fluviales y marítimas donde se transbordan vehículos y adicionalmente servicios de interconexión de transporte como aeropuertos, puertos, estaciones de ferrocarril, aduanas, puentes y túneles, sitios de esparcimiento y recreativos y sitios de interés para el turismo entre otros. (Instituto Mexicano del Transporte, 2016) Imagen 7. Fuente: INEGI. Página 38 de 70 Planeación de un sistema de información geográfica Caso Planeación del sistema de información geográfica de la coordinación general de puertos y marina mercante (CGPyMM) de la Secretaría de Comunicaciones y Transportes de México. Realizó Instituto de Geografía UNAM GITS SIG ArcView 3.3 Objetivos 1) Diseñar un Sistema de Información Geográfico Corporativo que satisfaciera las necesidades de las Direcciones Generales de la CGPyMM. 2) Cuantificar los costos y tiempos necesarios para su construcción. 3) Identificar las actividades necesarias para su implantación en la organización. Beneficios Los beneficios esperados del sistema son: contar con un manejo eficiente de la información al integrar los datos corporativos, la reducción de tiempos y costos, la localización exacta de la infraestructura, posibilidad de correlacionar grandes volúmenes de datos heterogéneos, encontrar patrones operativos y de infraestructura marítima y comercial, identificar tendencias y procesos, visualización de los datos a diferentes escalas y temporalidad entre muchos otros. Entregables 1) Documento con el diagnóstico sobre el estado actual del desarrollo geotecnológico en la CGPyMM. 2) Documentos con la definición de requerimientos geotecnológicos de la CGPyMM (datos, procesos, personal, estructura organizacional y tecnología). 3) Documento con la planeación del Sistema de Información Geográfica Corporativa de la CGPyMM 4) Proyecto piloto para plasmar concepto, definir metodología y funiconalidades del SIG Corporativo. 5) Plan de implementación del SIG Corporativo de la CGPyMM. Página 39 de 70 Imagen 8. Fuente: (Instituto de Geografía UNAM, 2016). Imagen 9. Fuente: (Instituto de Geografía UNAM, 2016). Página 40 de 70 Delimitación de áreas de servicio y localización Caso Delimitación de Áreas de Servicio y localización de los centros de recolección de pasajeros para los aeropuertos de la Ciudad de México, Toluca, Puebla, Querétaro y Cuernavaca. Realizó Instituto de Geografía UNAM Unidad GITS SIG MAPInfo , ArcGis8 Objetivos Sustentar alternativas para descentralizar el servicio de pasajeros aéreos e iniciar operaciones comerciales en el Aeropuerto Internacional de Toluca (AIT). Beneficios • Identificar las áreas de servicio del AIT y de cada aeropuerto circundante considerando los tiempos de desplazamiento. • Medir los mercados actuales y potenciales aplicando modelos geoestadísticos para identificar zonas de alto potencial y mercado. • Con base en las estimaciones de mercado se diseñaron las rutas óptimas para servicios de transporte entre centros de demanda y el AIT. Entregables 1) Reporte con la estimación de la demanda actual y potencial de pasajeros en los cinco aeropuertos de la zona centro del país. 2) Diseño de las rutas proveedoras del servicio de recolección y entrega de pasajero a los cinco aeropuertos. Imagénes 10 y 11. Fuente: (Instituto de Geografía UNAM, 2016). Página 41 de 70 Diagnóstico espacial de accidentes de tránsito Caso Diagnóstico espacial de los accidentes de tránsito en la Ciudad de México Realizó Instituto de Geografía UNAM Unidad GITS SIG ArcView 3.3 Objetivos Estudio de la dinámica de los accidentes de tránsito en el Distrito Federal en el período : 1988 - 2005, con la caracterización de los accidentes por Delegación, distribución espacial de los accidentes de tránsito, así como la identificación de áreas y corredores peligrosos. El principal objetivo del Diagnóstico espacial de los accidentes de tránsito en el Distrito Federal fue: identificar y caracterizar los patrones territoriales de los accidentes que se registran en la ciudad de México en dos escalas de análisis: por delegaciones (unidad jurídico administrativa básica de la ciudad de México) y por intersecciones viales o cruceros, con el fin de suministrar insumos tácticos y estratégicos para la política pública de prevención en accidentes de tránsito. Beneficios Crear estrategias que permitan disminuir el número de accidentes de tránsito para reducir la morbilidad, mortalidad y otros daños asociados, particularmente en la población en edad productiva. Por su valor científico para la prevención, el estudio se replico en cuatro zonas metropolitanas: Guadalajara, Monterrey, León y Ciudad Juárez y se puede replicar en otras ciudades. Entregables 1) Sistema de información geográfica personalizado de escritorio. 2) Base de datos geográfica. 3) Reporte. 4) Artículos académicos. Imágenes 12 y 13. Fuente: (Instituto de Geografía UNAM, 2016). Página 42 de 70 Imagen 13. Fuente: (Instituto de Geografía UNAM, 2016). Se puede concluir que muchas son las ventajas de utilizar los Sistemas de Información Geográfica (SIG) de ahí la importancia de su estudio y el objetivo de éste trabajo, en el siguiente capítulo nuestro objeto de estudio es la ubicación de México en cuanto al desarrollo y aplicación de los SIGs. Página 43 de 70 Capítulo 4. México en el contexto Internacional 4.1 Análisis FODA de los SIGs en México en el contexto internacional. Habiendo acotado y definido de manera general los Sistemas de información Geográfica se presenta a continuación un análisis orientado a dar un panorama general de la situación actual en México en lo que a este tema se refiere. De acuerdo a la investigación realizada se enlistan a continuación los elementos que integran el análisis FODA resaltando aspectos importantes de cada uno: Figura 8. Matriz FODA Fuente: Elaboración propia. FORTALEZAS Fortalezas en datos: F1:Avances tecnológicos que facilitan la obtención de datos. Fortalezas en hardware: F2:Existen actualmente diversos modalidades de los SIGs (de escritorio, de gestón de base de datos, servidores cartográficos, móviles,etc.) Fortalezas en software: F3:Posibilidad de encontrar software libre. F4:Variedad de desarrollos. Fortalezas en procesos: F5:Impacto económico importante en los sectores donde se utiliza. DEBILIDADES D1Falta de planeación para soportar el funcionamiento de los SIGs. D2:Falta de certificaciones independientes. D3:Existen todavía algunas barreras en la compatibilidad de algunos sistemas. D4:Costos y temporalidad de las licencias. D5:Falta de inclusión del manejo de los SIG en los planes deestudio pertinentes. OPORTUNIDADES O1:Apertura en las bases de datos geográficas. O2:Desarrollos tecnológicos orientados a interactuar con los SIG. O3:Desarrollos a nivel internacional en el establecimiento de Infraestructuras de Datos espaciales más organizadas y robustas. O4:Campos de aplicación cada vez más diversos. O5:Iniciativas regionales orientadas a formalizar el uso de datos espaciales. O6: Mayor difusión de información Geográfica en la Web. AMENAZAS A1:Falta de interés en el campo formativo. A2:Pocos profesionales con dominio de los SIGs. A3:Falta de políticas o lineamientos estandarizados en el uso de datos espaciales a nivel Nacional. A4:Necesidad de catálogos de Metadatos más estructurados. A5:Necesidad de mecanismos regulatorios estandarizados a nivel nacional para el manejo de los datos espaciales. A6:Falta de actualizaciones en bases de datos espaciales. FODA Página 44 de 70 4.1.1 Estrategias para minimizar y maximizar con base en el FODA Habiendo ya delimitado los alcances de los SIGs como herramientas para la planeación, desarrollo, análisis, aplicación y gestión de los datos geográficos y ubicado el contexto internacional, se presenta a continuación el desarrollo de una estrategia en la que se propone minimizar debilidades y amenazas tomando como referencia el cuadro anterior correspondiente al FODA. Página 45 de 70 Figura 9. Matriz máximos y mínimos. Fuente: Elaboración propia. FORTALEZAS Fortalezas en datos: F1:Avances tecnológicos que facilitan la obtención de datos. Fortalezas en hardware: F2:Existen actualmente diversos modalidades de los SIG (de escritorio, de gestión de base de datos, servidores cartográficos, móviles etc,). Fortalezas en software: F3:Posibilidad de encontrar software libre. F4:Variedad de desarrollos. Fortalezas en procesos F5:Impacto económico importante en los sectores donde se utiliza. DEBILIDADES D1:Falta de planeación para soportar el funcionamiento de los SIG. D2:Falta de certificaciones independientes. D3:Existen todavía algunas barreras en la compatibilidad de algunos sistemas. D4:Costos y temporalidad de las licencias. D5:Falta de inclusión del manejo de los SIGs en los planes de estudio pertinentes. OPORTUNIDADES O1:Apertura en las bases de datos geográficas. O2:Desarrollos tecnológicos orientados a interactuar con los SIG. O3:Interés internacional en el establecimiento de Infraestructuras de datos espaciales más organizadas y robustas. O4:Campo de aplicación cada vez más diverso. O5: Iniciativas regionales para crear infraestructuras formales de datos espaciales. F-O MAX-MAX • Establecer acuerdos internacionales para el intercambio de bases de datos espaciales. • Tomar como base los modelos internacionales para establecer una Infraestructura de Datos Espaciales a nivel nacional. D-O MIN-MAX • Creación de Organismos Certificadores independientes en manejo de los SIGs. • Ubicar a Profesionistas especializados en SIGs para determinar campos de acción y programas donde es fundamental su uso. AMENAZAS A1:Falta de interés en el campo formativo. A2:Pocos profesionales con dominio de los SIG. A3:Falta de políticas o lineamientos en el uso de datos espaciales. A4:Necesidad de catálogos de Metadatos más estructurados. A5:Necesidad de mecanismos regulatorios estandarizados a nivel nacional para el manejo de los datos espaciales. A6:Falta de actualizaciones en bases de datos espaciales. F-A MAX-MIN • Establecer criterios estandarizados en el manejo de datos espaciales a nivel nacional tomando ventaja de los esfuerzos regionales ya existentes. • Mayor difusión a nivel nacional sobre los campos de aplicación y éxito en las industrias para crear mayor interés en el ámbito educativo. D-A MIN-MIN • Lograr acuerdos entre instituciones educativas y desarrolladores de SIGs para incrementar el número de profesionales especializados en ésta área. • Incrementar la presencia y participación de México a nivel internacional en los comités regulatorios de datos espaciales. • Estudiar comparativamente planes de estudio a nivel internacional para ubicar la situación de México. Página 46 de 70 Como podemos observar en los cuadrantes de la derecha las estrategias para minimizar amenazas y debilidades se encuentran orientadas a poner especial atención en el ámbito educativo, en primer lugar se propone identificar los alcances de los planes de estudio orientados a capacitar en el manejo de los SIG en nuestro país y en segundo ubicar a México comparativamente con las potencias Latinoamericanas en el tema. Es de éstas propuestas que se desprende nuestra siguiente investigación acerca de la oferta educativa en México y de la situación de algunos países Latinoamericanos en este mismo rubro. A continuación se incluye un análisis de la oferta educativa en nuestro país orientada a la capacitación en SIG clasificada por nivel de estudio; se ofrece un análisis de los objetivos contenidos en cada caso y de ahí una ubicación en base a la Taxonomía de Marzano, lo que proporciona una idea del nivel de profundidad desde el cual se aborda el tema en los planes de estudio. El siguiente análisis es resultado de una investigación acerca de la oferta existente en el país, incluye Instituciones Públicas y Privadas en distintos niveles de formación los cuales incluyen diplomados, licenciaturas, maestrías y doctorados. El cuadro que se muestra a continuación se clasifica con base en lo ofrecido a los aplicantes con el objetivo de hacer un primer acercamiento a los alcances que se obtendrán en los perfiles de egreso. 4.2 Taxonomía de Marzano Una taxonomía se define como la clasificación u ordenación en grupos de elementos con características comunes. La Taxonomía o Clasificación realizada por Marzano y Kendall, es conocida también por Taxonomía de los Objetivos Educativos y está fundamentada en la Taxonomía de Bloom solo que se da a la tarea de incluir nuevos conocimientos sobre el proceso del pensamiento humano. Su función es jerarquizar los procesos cognitivos mediante los cuáles se da el aprendizaje; según la clasificación si se quiere acceder a un nivel superior de aprendizaje se requiere haber dominado los niveles anteriores. Nuestro interés en ésta Taxonomía radica en ubicar los planes de estudios que incluyen la preparación en los SIG para saber en qué nivel se espera que los egresados de dichos programas puedan insertarse en el campo profesional. Página 47 de 70 El siguiente cuadro incluye los seis niveles taxonómicos incluidos por Marzano y en cada caso se especifican los verbos que expresan el nivel de conocimiento para cada uno. Repetir, registrar, memorizar, nombrar, relatar, subrayar, enumerar, enunciar, recordar, describir, reproducir, definir, listar, rotular, identificar, recoger, examinar, tabular y citar. Análisis Distinguir, analizar, diferenciar, destacar, experimentar, probar, comparar, contrastar, criticar, discutir, diagramar, inspeccionar, pedir, clasificar, separar, examinar, catalogar, inducir, inferir, discriminar, subdividir, desmenuzar, ordenar, explicar, conectar, seleccionar, arreglar y categorizar. Evaluación Síntesis Utilización Juzgar, evaluar, clasificar, estimar, valorar, calificar, seleccionar, medir, descubrir, justificar, estructurar, pronosticar, predecir, apoyar, concluir, detectar, debatir, argumentar, cuestionar, decidir, probar, medir, recomendar, explicar, sumar, valorar, criticar, discriminar, convencer y establecer. Nivel Cognoscitivo Verbos Planear, proponer, diseñar, formular, reunir, construir, crear, establecer, organizar, dirigir,
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