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2020 Cartilla para el levantamiento de información geográfica de los centros de investigación de agrosavia Vanessa Moncayo Calvache Andrés Felipe Ardila Fernández agrosavia – Centro de Investigación El Mira 2020 Cartilla para el levantamiento de información geográfica de los centros de investigación de agrosavia Vanessa Moncayo Calvache Andrés Felipe Ardila Fernández agrosavia – Centro de Investigación El Mira Corporación Colombiana de Investigación Agropecuaria – agrosavia Centro de Investigación El Mira. Kilómetro 38, Vía Tumaco-Pasto, Nariño. Código postal 528517, Colombia. Publicado: junio de 2021 Preparación editorial Editorial agrosavia editorial@agrosavia.co Editora: Liliana Gaona García Corrección de estilo: Nathalie De la Cuadra N. Diagramación: Oficina Asesora de Comunicaciones, Identidad y Relaciones Corporativas, agrosavia Citación sugerida: Moncayo Calvache, V. & Ardila Fernández, A. F. (2021). Cartilla para el levantamiento de información geográfica de los centros de investi- gación de agrosavia. Corporación Colombiana de Investigación Agropecuaria (agrosavia). Cláusula de responsabilidad: agrosavia no es responsable de las opiniones e información recogidas en el presente texto. Los autores asumen de manera exclusiva y plena toda responsabilidad sobre su contenido, ya sea este propio o de terceros, y declaran, en este último supuesto, que cuentan con la debida autorización de terceros para su publicación; igualmente, declaran que no exis- te conflicto de interés alguno en relación con los resultados de la investigación propiedad de tales terceros. En consecuencia, los autores serán responsables civil, administrativa o penalmente, frente a cualquier reclamo o demanda por parte de terceros relativa a los derechos de autor u otros derechos que se hu- bieran vulnerado como resultado de su contribución. Línea de atención al cliente: 018000121515 atencionalcliente@agrosavia.co http://www.agrosavia.co https://co.creativecommons.org/?page_id=13 lgaona Línea poligonal solucionar esta muela, baja la imagen de cretive commons y su url para que quede alinada con las url de Agrosavia Introducción .............................................................................................................................................................................................................................................8 Capítulo I ....................................................................................................................................................................................................................................................9 Conceptos teóricos .....................................................................................................................................................................................................................................9 Cartografía, geodesia y sistemas de información geográficos ............................................................................................................................................ 10 Sistemas de navegación ............................................................................................................................................................................................................... 11 Sistema de posicionamiento global ........................................................................................................................................................................................... 11 Tipos de receptores ....................................................................................................................................................................................................................... 12 Georreferenciación ....................................................................................................................................................................................................................... 14 Sensores y plataformas ................................................................................................................................................................................................................ 15 Software .......................................................................................................................................................................................................................................... 16 ArcGIS Desktop ............................................................................................................................................................................................................................. 16 Google Earth................................................................................................................................................................................................................................... 16 Capítulo II ............................................................................................................................................................................................................................................... 17 Procesos iniciales ..................................................................................................................................................................................................................................... 17 Configuración inicial del sistema de posicionamiento global .............................................................................................................................................. 17 Errores: qué es un error, tipos de error, errores en equipos ................................................................................................................................................. 18 Capítulo III .............................................................................................................................................................................................................................................. 19 Práctica de campo .................................................................................................................................................................................................................................... 19 Planificación .................................................................................................................................................................................................................................... 19 Reconocimiento del terreno, delimitación ...............................................................................................................................................................................20 Captura de información ............................................................................................................................................................................................................... 21 Capítulo IV ..............................................................................................................................................................................................................................................22 Descarga de información .......................................................................................................................................................................................................................22 Procesamiento de datos .........................................................................................................................................................................................................................24 Marco de datos ...............................................................................................................................................................................................................................24Visualización en ArcMap ..............................................................................................................................................................................................................25 Ubicación de puntos con el uso de información secundaria ................................................................................................................................................26 Elaboración de shapefile ............................................................................................................................................................................................................. 27 Edición en ArcMap ........................................................................................................................................................................................................................28 Creación de vías .............................................................................................................................................................................................................................29 Contenido Creación de campos para atributos ...........................................................................................................................................................................................34 Eliminación de eje central ............................................................................................................................................................................................................38 Corrección de líneas (extender) .................................................................................................................................................................................................. 41 Corrección de superposición de líneas (resultado)................................................................................................................................................................. 42 Cierre de líneas ...............................................................................................................................................................................................................................43 Edición final - geoprocesamiento (Merge) ...............................................................................................................................................................................44 Topología .........................................................................................................................................................................................................................................48 Importar datasets de datos (polígono) .....................................................................................................................................................................................48 Creación de topología ...................................................................................................................................................................................................................49 Edición de la tabla de atributos .................................................................................................................................................................................................. 52 Edición de la tabla de atributos (coordenadas) ....................................................................................................................................................................... 53 Edición final - tabla de atributos (área) ....................................................................................................................................................................................54 Producto final .......................................................................................................................................................................................................................................55 Recomendaciones ............................................................................................................................................................................................................................. 57 Referencias ............................................................................................................................................................................................................................................58 Anexo. Fotografías bitácora de campo ..............................................................................................................................................................................................59 Glosario ...................................................................................................................................................................................................................................................60 Abreviaturas .........................................................................................................................................................................................................................................60 Lista de figuras Figura 1. Información de diferentes fuentes correlacionadas a través de georreferenciación .................................................................................................9 Figura 2. Representación gráfica de geoide, elipsoide y datum .................................................................................................................................................... 10 Figura 3. Cálculo de posición usando tres satélites ......................................................................................................................................................................... 11 Figura 4. Receptores Garmin ................................................................................................................................................................................................................ 12 Figura 5. Georreferenciación de fotografía. ....................................................................................................................................................................................... 14 Figura 6. Sensores y plataformas usadas en teledetección.. .......................................................................................................................................................... 15 Figura 7. Configuración de información básica gPs Garmin 64s ................................................................................................................................................... 17 Figura 8. “Carta del cielo” enseñando los satélites disponibles y la calidad de recepción ...................................................................................................... 18 Figura 9. Materiales para levantamiento de información ............................................................................................................................................................... 19 Figura 10. Mapas del terreno ................................................................................................................................................................................................................20 Figura 11. Captura de información en campo .................................................................................................................................................................................... 21 8 Introducción La importancia que ha adquirido la geografía en la actualidad es gracias al rápido crecimiento de la informática y las telecomunicaciones; estas últimas han permitido desarrollar aplicaciones específicasque contienen todos los conocimientos en el campo de la geografía. Estos programas no solo se utilizan como elementos básicos en el ámbito científico, sino también como pieza elemental en la vida diaria, en la cual esta información cumple un papel significativo (Olaya, 2014). En este sentido, en los últimos años las personas han notado el creciente uso de los sistemas de información geográfica (sig) como una herramienta fundamental para analizar los fenómenos naturales, sociales y económicos (Meza, 2019). Los sig en la actualidad cumplen un papel muy importante en diferentes disciplinas; por ejemplo, para el caso del sector agropecuario, cerca del 70 % de la información que este emplea es georreferenciada, es decir, que a esta información se le puede asignar una ubicación geográfica; además, viene acompañada de otras características adicionales relativas a su localización. La importancia de esta herramienta se fundamenta en la combinación de dos pilares de la sociedad: la información y la tecnología, siendo los sig la tecnología que permite manejar la información geográfica y los elementos básicos de gestión con componentes geográficos aso- ciados disponibles (Olaya, 2014). Los sig son muy usados en diferentes escenarios y desempeñan actualmente un papel importante en la agricultura, pues facilitan la planificación, el monitoreo y el uso eficiente de los recursos. En este sentido, este manual fue elaborado para aquellos profesionales, investigadores y demás usuarios que tengan interés en realizar levantamiento y procesamiento de información geográfica de elementos que componen los predios, los lotes y la infraestructura de los centros de investigación de la Corporación Colombiana de Investigación Agropecuaria (agrosavia). Así, se instruye al lector mediante un proceso sencillo de aprendizaje para el uso de herramientas informáticas comúnmente utilizadas en los sig, que le permitan tener insumos para tomar decisiones administrativas y técnicas que favorezcan los sistemas productivos asociados. 9 Conceptos teóricos En este capítulo, se incluyen algunas definiciones y conceptos generales de las herramientas que conforman los sistemas de información geográficos (sig), con el fin de orientar a los lectores. Cartografía, geodesia y sistemas de información geográficos Según Huerta et al. (2005), la geodesia es la responsable de determinar las medidas y representar cartográficamente la superficie terrestre; ade- más, incluye la representación de la forma y las dimensiones de la tierra. Teniendo en cuenta que la geodesia tiene como objetivo medir grandes extensiones de tierra, esta ciencia funciona como soporte para tareas de medición y replanteo en distintos campos como catastro, construcciones de ingeniería a gran escala, inspecciones geofísicas, líneas de electricidad, vías de comunicación, saneamiento, microgeodesia en la construcción y en la industria, y cartografía básica. Este proceso se lleva a cabo sobrepo- niendo las capas y correlacionando la información de distintos tipos de fuentes a través de la georreferenciación (figura 1). Figura 1. Información de diferentes fuentes correlacionadas a través de georreferenciación. Fuente: Olaya (2014) Capítulo Redes Geología Geofísica Suelos Población Salud Valuaciones Carta catastral Apoyo geodésico Industriales VISIÓN DE LA TIERRA EN CAPAS GIS 10 Gracias a la geodesia es posible ubicar con precisión puntos sobre la superficie de la tierra a través de un sistema de coordenadas; para esto, existen dos conceptos elementales y muy importantes: geoide y elipsoide, superficies de referencia que modelan y simulan la forma de la tierra (figura 2). El primero es la superficie de nivel, cuyos puntos normalmente van en la dirección de la gravedad; así, es una representación irregular y asimétrica más ajustada de la superficie terrestre, por lo que es difícil expre- sarla de forma matemática (Villa Caro, 2016). El segundo es un elemento determinado por una modelación matemática, lo que permite que la tierra se asemeje a una superficie geométrica regular y pueda expresarse mediante una ecuación (Olaya, 2014). Otro concepto importante es el datum, que es determinado por la aproxima- ción entre el elipsoide y un punto de la superficie de la tierra. Por lo tanto, para poder asignar coordenadas a un punto, es necesario primero definir un sistema de referencia. En este sentido, se han utilizado las coorde- nadas geográficas para zonas extensas, pero se han usado coordenadas más intuitivas como las cartesianas; para obtener estas últimas es nece- sario emplear una proyección cartográfica que convierta coordenadas espaciales en coordenadas planas. En la actualidad, el sistema Universal Transverse Mercator (UTM) es uno de los más conocidos, aunque existen muchos tipos de proyecciones (Olaya, 2014). Figura 2. Representación gráfica de geoide, elipsoide y datum. Fuente: Villa Caro (2016) Elipsoide Geoide Datum 11 Sistemas de navegación Olaya (2014) menciona que el uso de los sistemas globales de navega- ción por satélite (gNss, por sus siglas en inglés) fue un acontecimiento importante, pues la obtención de coordenadas geográficas inmediatas genera beneficios en la elaboración de la cartografía, ya que la informa- ción proviene de una fuente primaria. Los gNss permiten conocer la localización de un punto con precisión en cualquier lugar de la tierra con un margen de error métrico o submé- trico. Para llevar a cabo lo anterior, un dispositivo ubicado en un punto específico transmite una señal hacia una red de satélites que favorece el aprovechamiento de las características de dicha transmisión para establecer una ubicación precisa. El gNss mejor aprovechado y comple- tamente funcional hoy en día es el sistema de posicionamiento global (gPs, por sus siglas en inglés) lanzado por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos; no obstante, hay otros sistemas de navegación global, como Glonass de Rusia, Compass de China o Galileo de Europa. Sistema de posicionamiento global El gPs permite determinar las coordenadas espaciales de puntos en rela- ción con el sistema de referencia mundial. Dichos puntos pueden estar ubicados en cualquier lugar del planeta, ser estacionarios o permanecer en movimiento, y es posible la captura de la información en cualquier momento (Huerta et al., 2005). Para obtener las coordenadas, el sistema determina simultáneamente las distancias entre al menos tres satélites y son emitidas al dispositivo receptor a través de una triangulación (figura 3) (Rey, 2006; Huerta et al., 2005). La posición se calcula no solo en sus coordenadas x y y, sino también en z (es decir, ángulo de elevación). El sistema gPs utiliza el sistema de referencia geodésico WGS84; sin embargo, la precisión en el cálculo de elevación es menor en comparación con otros sistemas de referencia, aunque presenta muchos beneficios y se puede emplear en investigaciones, desde levantamientos, replanteos y usos en tiempo real, como el cálculo de elevación en vuelos (Olaya, 2014). Figura 3. Cálculo de posición usando tres satélites. Fuente: Fernández (2017) 12 En la actualidad, el receptor está acondicionado para operar con un número mínimo y máximo de satélites, por lo general entre 3 y 34, respectiva- mente; sin embargo, en cualquier circunstancia el receptor tratará de localizar siempre el número máximo de satélites para lograr una mayor preci- sión (Olaya, 2014). Tipos de receptores La precisión del gPs depende del tipo de receptor utilizado; el uso de receptores más avanzados puede lograr una mayor precisión, que siempre estará dentro de las capacidades del propio receptor (figura 4). Figura 4. Receptores Garmin. Fuente: Garmin (2020) 13 Según sus características y métodos de funcionamiento, se pueden definir los siguientes tipos de receptores gPs. • Receptores secuenciales. Establecen conexiones secuenciales con los satélites disponibles y conectanal menos uno o dos al mismo tiempo. Estos receptores son pequeños, portátiles y económicos, aptos para actividades al aire libre que no requieren alta precisión, pero tienen conoci- mientos básicos de la localización aproximada. Se utilizan para rutas de senderismo o navegación. Estos dispositivos no solo informan la ubicación, sino que también la almacenan; además, ofrecen la función de visualización de mapas en pantalla. • Receptores continuos. A diferencia de los receptores secuenciales, estos tienen más canales de radio, lo que hace que la conexión a los satélites sea continua. Estos son dispositivos de tamaño mediano, cuentan con una antena separada que el propietario debe cargar y conectar a la unidad cuando se vayan a usar. La precisión que se obtiene es mayor, debido a que poseen una antena y una localización más amplia de satélites en zonas con abundante vegetación o edificaciones; por estas razones, son los receptores más adecuados para el uso en sig, porque proporcionan precisión en la captura de datos en campo y satisfacen las necesidades de dichos proyectos. Los datos que se capturan se pueden incorporar a un ordenador, y en algunos casos estos dispositivos cuentan con aplicaciones y no solo con la visualización de cartografía asociada. • Receptores con canales multiplexados. El sistema operativo de estos receptores es similar al secuencial; alternan la conexión entre los satéli- tes y utiliza un solo canal, pero los software que emplean son más complejos y necesitan procesadores más potentes, por lo que esta alternancia puede ocurrir con mayor frecuencia. Estos gPs suelen estar fijos en un punto y no prestar atención a la localización espacial, sino solo al tiempo. Se utilizan en investigaciones avanzadas, ya que requieren una medición más precisa, porque la referencia de tiempo que ofrece el sistema gPs es muy precisa y estable. El receptor gPs se puede utilizar como fuente de datos estacionarios (como herramienta para crear una capa de información geográfica y luego utilizarla en un sig de la forma convencional), o para adquirir datos en tiempo real. Los datos colectados por medio de los receptores gPs que in- corporan actualmente los dispositivos móviles también pueden ser utilizados a manera de insumo en un sig, lo que facilita a los usuarios obtener información sin necesidad de emplear equipos especializados. 14 Georreferenciación La georreferenciación es el proceso con el cual se establece la posición de un elemento o de una entidad con localización geográfica en un sistema de coordenadas espaciales y orígenes específicos. En este sentido, la georreferenciación se define mediante una función matemática que permite ubicar cada entidad geográfica sobre un plano cartesiano (x, y) desde un sistema de origen conocido. Esta técnica se utiliza a menudo en los sig para asociar información vectorial con imágenes ráster, de las que se desconoce la proyección cartográfica o el sistema de referencia. Este proceso se llama georreferenciación de imagen o rectificación (figura 5). Asimismo, la georreferenciación soluciona dos grandes incógnitas: a) Estimar las formas, las dimensiones y la localización de elementos que se encuentren sobre la superficie de la tierra. b) Asociar información espacial de diferentes fuentes y momentos, requisito necesario para el desarrollo de los sistemas de información regionales o geográficos. Figura 5. Georreferenciación de fotografía aérea. a. Fotografía aérea de 1986, donde se puede observar el Centro de Investigación El Mira; b. Fotografía aérea georreferenciada con el SIG actual del Centro de Investigación El Mira (2020). Fuente: archivo del Centro de Investigación El Mira a b 15 Sensores y plataformas La teledetección contiene en su sistema componentes tecnológicos que lo definen: el sensor y la plataforma (figura 6). En conjunto, estos dos componentes determinan las características generales del sistema, las propiedades de los productos y el uso que se les pueda dar. Sensor: es el elemento que permite registrar la radiación electromagnética y su intensidad dentro de una región específica del espectro; de esta forma, se captura una imagen que contiene una cantidad de bandas espectrales, dependiendo de la capacidad del dispositivo de captura. Plataforma: es el lugar donde se ubica el sensor y se realizan las observaciones. Hay dos tipos de plataformas, principalmente: la que se encuentra dentro de la atmósfera terrestre (en aviones, vehículos aéreos no tripulados o drones) y la que está por fuera de la atmósfera (en satélites). Esta última limita las medidas realizadas, porque determina la distancia entre el sensor y el elemento registrado (superficie terrestre). Figura 6. Sensores y plataformas usadas en teledetección. Fuente: Agencia Estatal de Meteorología (aeMeT, 2020) 16 Software El software es un conjunto de instrucciones y herramientas informáticas que permiten ejecutar distintas tareas en un ordenador o en dispositivos móviles. Entre los software que se usan para el almacenamiento y los análisis de datos espaciales se pueden encontrar disponibles opciones gratuitas y otras que requieren el pago de licencia. Para llevar a cabo la metodología propuesta en esta cartilla, se utilizaron las herramientas informáticas ArcGIS Desktop y Google Earth. ArcGIS Desktop ArcGIS es un completo sistema que está compuesto por diferentes aplicaciones, las cuales requieren el pago de una licencia como ArcMap, ArcCa- talog, ArcGlobe o ArcScene, y que permite elaborar mapas, efectuar análisis espaciales, gestionar los datos geográficos y distribuir los resultados y la información geográfica. En general, ArcGIS es una plataforma muy utilizada porque ayuda a: • Solucionar problemas a partir de la planificación adecuada que permita tomar mejores decisiones en distintos campos profesionales. • Usar los recursos de forma más eficaz. • Gestionar y prever los cambios. • Fomentar el trabajo entre equipos, áreas e instituciones. • Desarrollar los conocimientos y la comprensión de estos. • Fomentar la comunicación efectiva. Los procesos descritos en esta cartilla se ejecutaron con la aplicación ArcMap del software ArcGIS Desktop 10.5. Google Earth Google Earth es una aplicación de acceso gratuito que se puede ejecutar en distintos sistemas operativos, como Windows, Linux, Mac, Android o iOS, y que permite la visualización de ortofotografías, modelos digitales del terreno e información adicional referente al planeta. La rápida respuesta que brinda la aplicación a las consultas realizadas por los usuarios se debe a la distribución de varios servidores alrededor del mundo, lo que propor- ciona datos de manera inmediata. Sin embargo, se debe tener en cuenta que tanto la calidad como la resolución de la imagen dependen del área que se desea visualizar, del sistema de coordenadas y del grado de zoom (Luque Revuelto, 2011). La información espacial está contenida en ficheros escritos en lenguaje kMl. Los objetos o entidades tipo punto, líneas, superficies o polígonos, formatos 3D e imágenes se pueden representar con este lenguaje y se encuentran en coordenadas geográficas en el sistema de referencia WSG84; estos es posible simbolizarlos con distintos estilos, colores y transparencias (Luque Revuelto, 2011). 17 Procesos iniciales Configuración inicial del sistema de posicionamiento global • La preparación del receptor comienza con el registro de información básica, como configuración de formatos de fecha y hora, formato de posición, datum, unidades de medida, entre otros (figura 7). Figura 7. Configuración de información básica GPS Garmin 64s. Fuente: Elaboración propia a b c Capítulo 18 • Dentro de la configuración básica se destacan dos pasos muy importantes: la selección del datum cartográfico y el sistema de coor- denadas. El datum con el que generalmente se trabaja en América La- tina es WGS 84. En cuanto al sistema de coordenadas, el gPs es capazde transmitir información referente a la localización en dos formatos principales: coordenadas geográficas expresadas en latitud-longitud con unidades de medida grados, minutos y segundos, y sistema de coordenadas UTM expresadas en metros. • Después de la configuración básica del receptor, se debe verificar si el dispositivo ha adquirido la señal de cuatro satélites como mínimo; pos- terior a esto, el receptor triangula su posición y está preparado para trabajar. Cuando el dispositivo adquiere los satélites, se muestra una “carta del cielo” en la pantalla, lo cual indica los satélites que están disponibles en ese momento (figura 8). • Dentro de la configuración básica se destacan dos pasos muy importantes: la selección del datum cartográfico y el sistema de coor- denadas. El datum con el que generalmente se trabaja en América La- tina es WGS 84. En cuanto al sistema de coordenadas, el gPs es capaz de transmitir información referente a la localización en dos formatos principales: coordenadas geográficas expresadas en latitud-longitud con unidades de medida grados, minutos y segundos, y sistema de coordenadas UTM expresadas en metros. • Después de la configuración básica del receptor, se debe verificar si el dispositivo ha adquirido la señal de cuatro satélites como mínimo; pos- terior a esto, el receptor triangula su posición y está preparado para trabajar. Cuando el dispositivo adquiere los satélites, se muestra una “carta del cielo” en la pantalla, lo cual indica los satélites que están disponibles en ese momento (figura 8). Figura 8. “Carta del cielo” enseñando los satélites disponibles y la calidad de recepción. Fuente: Elaboración propia a b 19 Práctica de campo Planificación En esta etapa, se programó lo concerniente a la logística que se emplearía antes, durante y después de la actividad, la fecha de la actividad, el lugar donde se materializarían los puntos, entre otros (figura 9), como: • El talento humano involucrado en la actividad, por ejemplo, el líder de operaciones de campo y dos profesionales de apoyo a la investigación. Es fundamental contar con una persona que conozca el historial y las condiciones actuales de las instalaciones y los límites del centro de investiga ción para facilitar la captura de información en campo. • Equipos: para el levantamiento del Centro de Investigación El Mira se usó el gPs 64s de la marca Garmin. • Materiales: se utilizó una cinta métrica y bitácora de campo, en la cual se consignaron observaciones importantes para identificar los puntos más fácilmente en el posprocesamiento de la información. • Vehículos: se destinó un vehículo para transportarse por todas las instalaciones del Centro de Investigación El Mira y hacer la medición en cada intersección de vías. Figura 9. Materiales para levantamiento de información. Fotografía: Paul Guillermo López Capítulo 20 Reconocimiento del terreno, delimitación Es importante tener una guía antes de salir a campo para hacer las mediciones correspondientes, con el fin de planificar recorridos, tiempos e insu- mos. El Centro de Investigación El Mira contó en ese momento con un mapa a mano alzada de 1995, una fotografía aérea tomada en 1986 y la ayuda base que ofrece ArcGis (figura 10). Figura 10. Mapas del terreno. a. Mapa a mano alzada del Centro de Investigación El Mira (1995); b. Fotografía aérea del Centro de Investigación El Mira (1986). Fuente: Elaboración propia a b 21 Captura de información Una vez definidos los límites del centro de investigación e identificadas las vías y construcciones existentes, se captura la información geográfica con ayuda del gPs (figura 11). Para el Centro de Investigaciones El Mira, se tuvieron en cuenta los siguientes aspectos: • Identificación del tipo de vías (primaria, secundaria o terciaria) que componen al centro de investigación y captura del punto medio sobre cada intersección de las vías; además, toma de medidas del ancho de la vía, la berma y el canal. • Apuntes en la bitácora de campo de cada uno de los registros después de grabado en el dispositivo, junto con observaciones que permiten su identificación posterior (ver anexo). Figura 11. Captura de información en campo. Fotografías: Paul Guillermo López 22 Descarga de información A continuación, se detallan los pasos que se deben tener en cuenta en el momento de descargar la información colectada en campo. • Paso 1. Para la descarga de los datos desde el gPs, se utilizó la aplicación DNrgPs desarrollada por el Departamento de Recursos Naturales de Minnesota (DNr). Se debe verifi car que la aplicación reconozca el gPs. Se descargan los puntos capturados en campo dando clic en “Waypoint” y luego en “Download”, y clic en “Ok” para visualizar los datos descargados. Capítulo 23 • Paso 2. La aplicación brinda la opción de guardar los datos en diferentes formatos; en este caso, se guardó en formato shape, para luego usarlo en el software ArcGis. Esto se hace dando clic en “Save To” seguido de “File”.software ArcGis. Esto se hace dando clic en “Save To” seguido de “File”. Nota: en esta ventana, se verifi ca que en el campo “Tipo” esté seleccionada la opción “esri Shapefi le”. Luego de seleccionar la carpeta donde se guardan los datos, estos quedarán listos para usarse en el software ArcGis. Aplicando un procedimiento similar a este, se pueden descargar los tracks levantados con el gPs. 24 Procesamiento de datos Marco de datos • Paso 1. Dar clic derecho en “Layer” y luego elegir “Propiedades”; aparecerá el cuadro de diálogo “Propiedades del Marco de Datos”. Hacer clic en la pestaña “Sistema de Coordenadas” y buscar el sistema de coordenadas deseado (Magna Colombia Oeste Oeste). Por último, hacer clic en “Aceptar”. • En ArcMap, la ventana de mapa se llama “Marco de datos”, donde los datasets SIG se simbolizan y se visualizan con forma de mapa basado en capas. Cada marco de datos tiene un origen determinado que re- presenta una parte de Colombia. Así, para elegir el sistema de coor- denadas para la visualización del mapa, se tendrá en cuenta la ubica- ción del centro de investigación. Para el caso específi co del Centro de Investigación El Mira, se confi guró con el sistema de coordenadas Magna Colombia Oeste Oeste (esri, s. f. a). 25 Visualización en ArcMap • Paso 2. Para visualizar los datos, se arrastra el Shapefi le guardado desde la ventana “Catálogo” hasta la tabla de contenido o el mapa. • Paso 3. Con el fi n de mejorar la visualización de los datos y facilitar la edición, se etiquetan los puntos con los códigos que se asignaron en campo. Luego, dar clic derecho en “Layer”, elegir “Propiedades”, y aparecerá el cuadro de diálogo “Propiedades del Layer”. Hacer clic en la pestaña “Labels” (etiquetas) y elegir el nombre con el cual se quiere etiquetar los puntos, y por último dar “Aceptar”. aparecerá el cuadro de diálogo “Propiedades del Layer”. Hacer clic en la pestaña “Labels” (etiquetas) y elegir el nombre con el cual se quiere etiquetar los puntos, y por último dar “Aceptar”. 26 Ubicación de puntos con el uso de información secundaria • Paso 4. Con ayuda de “Basemap”, una herramienta de mapa en 3D en línea que ofrece ArcMap, se rectifi ca la ubicación de los puntos captura- dos en campo y se procede a digitalizar la información. 27 Elaboración de shapefi le • Paso 5. Crear una carpeta en el catálogo “Proyecto sig”, luego hacer clic derecho sobre la carpeta “Nuevo” y en “Shapefi le”. En el cuadro emergente, escribir un “nombre” para el nuevo Shapefi le, dar clic en la fl echa desplegable y establecer “tipo de entidad (línea)”; hacer clic en “Editar” para establecer el sistema de coordenadas (Magna Colombia Oeste Oeste) y luego en “Aceptar”. 28 Edición en ArcMap • Paso 6. Después de crear el archivo, en la parte superior de la pan- talla, en la barra de herramientas estándar, hacer clic en “Editor” y en “Comenzar edición”. Luego, elegir el Shapefi le que se creóanteriormente (EL_MIRA_VIAS), y dar “Aceptar”. 29 Creación de vías • Paso 7. En la ventana “Crear entidades”, hacer clic en el Shapefi le (EL_MIRA_VIAS), y luego en la entidad “Líneas”. Se establecerá el en- torno para editar. • En el mapa, hacer clic directamente en el punto con el que se desea iniciar; para el sig Mira, se usó la codifi cación asignada en campo. Se dibuja la línea siguiendo el orden de los puntos y al fi nalizar se da doble clic para crear el segmento. • Este mismo paso se usa para crear el perímetro los límites del centro de investigación. 30 • Paso 8 (opcional). Utilizando la imagen satelital, completar los seg- mentos a los que no se pudo acceder directamente en campo para crear el perímetro del centro de investigación. • Posteriormente, dar clic en “Editor” y “Salvar edición” para guardar los cambios realizados sobre el Shapefi le. 31 • Paso 9 (opcional). Una vez se complete la digitalización de las vías y del perímetro, y con el fi n de corregir errores topológicos, aplicar las correcciones pertinentes. Esta tarea se realiza usando también la he- rramienta de edición. 32 Líneas paralelas para conformar el sistema de vías • La herramienta “Editor” de ArcMap permite crear una copia de en- tidades lineales paralelas a una distancia específi ca; es decir, facilita la creación de las vías, bermas y canales (drenajes) presentes en el Centro de Investigación El Mira, teniendo como base el eje central que corresponde a los segmentos que se formaron al unir los puntos capturados en campo (esri, s. f. b). 33 • Paso 10. En el cuadro de diálogo, se establece la distancia a la cual se desea crear las paralelas, y si la copia se hará a ambos lados o a un solo lado (izquierda o derecha). Se da “Aceptar” y automáticamente se genera la paralela de cada segmento. Nota: para el Centro de Investigación El Mira, se determinaron las siguientes medidas: Ancho de vía: 4 metros. Ancho de berma: 1 metro a cada lado de la vía. Ancho de canal: 1 metro a cada lado de la berma. 34 Creación de campos para atributos • La información tabular es la base de las entidades geográfi cas, pues gracias a esta es posible consultar, visualizar y hacer análisis de los da- tos; en resumen, una tabla consta de fi las y columnas (registros y cam- pos). Cada campo puede almacenar un tipo específi co de datos, como nombre, número, una fecha o un segmente de texto (esri, s. f. c). • Paso 11. Para crear un nuevo campo en la tabla de atributos, dar clic derecho en el shape, abrir tabla de atributos y, con la edición activa, hacer clic en el ícono ubicado en la parte superior izquierda. 35 • Paso 12. Agregar un nuevo campo. En esta parte se defi ne qué “tipo de campo” se creará (texto, número, fecha); en este caso, se creó un campo tipo texto llamado “NOMBRE”, en el cual se asigna el nombre de cada entidad tipo línea (vía, berma, canal o cierre). 36 • Paso 13. Seleccionar la línea que se quiere nombrar con la “herramienta de selección”; luego, dar clic derecho, abrir tabla de atributos y asignar el nombre que corresponda (vía, berma, canal o cierre). • Repetir el proceso hasta nombrar las líneas elaboradas. 37 • Paso 14. Hacer clic derecho sobre el SHP, seleccionar “Propiedades” e ir a la pestaña “Simbología”; clasifi car las vías de acuerdo con el nombre asignado anteriormente. • Para el Centro de Investigación El Mira, se hizo la clasifi cación de la siguiente forma: − Berma: verde. − Canal: azul. − Eje central: rojo. − Vías: amarillo. Nota: los símbolos describen, catalogan y clasifi can de formar gráfi ca las entidades geográfi cas de un mapa para ubicar y mostrar relaciones cua- litativas y cuantitativas. Los símbolos pueden ser de cuatro tipos: marca- dor, línea, relleno o texto, dependiendo de la geometría usada. − Vías: amarillo. 38 Nota: eliminar de la tabla de atributos del Shapefi le las líneas denomina- das “EJE_CENTRAL”, las cuales fueron una guía para crear vías, bermas y canales que componen el centro de investigación; sin embargo, no son signifi cativas cuando se establece la simbología. • Paso 15. El eje central creado puede ser eliminado utilizando la herramienta “Selección por atributos”. En el cuadro de diálogo, elegir mediante lenguaje SQL el atributo que se va a eliminar: “NOMBRE” = “EJE_CENTRAL”. • Una vez seleccionado, presionar la “X” para eliminar. Eliminación de eje central 39 • Trim tool o Cortar línea: elimina las partes de una línea que se extienden más allá de una intersección de líneas (segmentos sobrantes) a una distancia específi ca (esri, s. f. d). • Paso 16. Para “cortar” líneas que se superponen, se usa la herramien- ta de edición avanzada “Trim tool” o “Cortar línea” de la barra de he- rramientas del editor: − Hacer clic en la herramienta “Editar”. − Seleccionar el segmento línea del cual se desea cortar una línea superpuesta. − Dar clic en “Cortar” en la barra de herramienta de edición avanzada. 40 Nota: es necesario repetir este procedimiento con cada una de las entidades lineales que necesitan correcciones de superposición para cortar segmentos sobrantes. 41 Corrección de líneas (extender) • Extend tool o Extender línea: esta herramienta permite hacer clic en una entidad tipo línea y extenderla a otra entidad tipo línea seleccionada (esri, s. f. e). • Paso 17. Para “extender” líneas superpuestas, se usa la herramienta de edición avanzada “Extend tool” o “Extender línea” de la barra de herramientas del editor: − Hacer clic en “Editar”. − Seleccionar la fracción de la línea a la cual se quiere extender una línea. − Dar clic en “Extensión” en la barra de herramienta de edición avanzada. − Hacer clic en el límite de la entidad que desea extender (la línea donde se dio clic se extiende a la línea seleccionada). 42 Corrección de superposición de líneas (resultado) • Con esto podrán observarse las esquinas donde se unen las entidades tipo línea después de haber hecho la corrección de superposición de líneas con ayuda de las herramientas de edición avanzada. 43 Cierre de líneas • Con el fi n de convertir la entidad de líneas en una entidad polígono, es necesario corregir las intersecciones o aquellos lugares donde terminan las vías, y evitar errores como sobreposiciones, no conexión o la extensión de alguna de las líneas. • Paso 18. Para los casos en los que las líneas no se conecten, se usa la herramienta “Editor” para crear una línea que cierre las intersecciones donde terminan las vías. Igualmente, en la tabla de atributos dar el nombre “cierre”, como se muestra en las imágenes de esta sección. • Es necesario defi nir la zona de estudio para conocer la extensión, los límites y colindantes, entre otros. Para delimitar el Centro de Investigación El Mira, se usó una fotografía aérea y se hicieron correcciones con ayuda de Google Earth, Basemap de ArcGis y captura de información en campo con gPs. • Es necesario defi nir la zona de estudio para conocer la extensión, los límites y colindantes, entre otros. Para delimitar el Centro de Investigación El Mira, se usó una fotografía aérea y se hicieron correcciones con ayuda de Google Earth, Basemap de ArcGis y captura de información en campo con 44 Edición fi nal - geoprocesamiento (Merge) • Paso 19. Hacer clic en la caja de herramientas de geoprocesamiento de ArcGis; luego, dar clic en “Merge”. − En el cuadro de diálogo, en el campo Input datasets, escoger los Shapefi le que se usarán; en este caso, Perímetro_el_Mira y EL_Mira_ Vías. − Elegir la ruta de salida donde se guardará el nuevo Shapefi le. − Asignar un nombre a la nueva entidad (Lotes_El_Mira) ->; luego, dar clic en guardar. 45 • Después de defi nir los límites de la zona de estudio, es necesario que las entidades creadas (líneas) se unan para generar una nueva entidad (polígono); esto se logra usando la herramienta Merge. Esta entidad contiene informaciónde lotes, vías, bermas, canales e infraestructura que hacen parte del Centro de Investigación El Mira para generar una base sólida de información que posteriormente se pueda analizar. • Merge: combina entidades espaciales de dos capas o más, las cuales se unen para crear una única capa resultante. Además, se pueden unifi car diferentes capas cartográfi cas con temáticas separadas en una sola (esri, s. f. f). • Geopreocesamiento: es un grupo de herramientas y procedimien- tos que permiten crear relaciones y análisis entre dos o más capas, independientemente de su naturaleza (punto, línea o polígono). • Dentro de ArcMap y su caja de herramientas de geoprocesamiento se encuentra la herramienta Merge. 46 • Paso 20. Para convertir las entidades lineales unidas anteriormente en una entidad poligonal, es necesario hacer lo siguiente: − Dar clic en la caja de herramientas ArcToolBox de ArcGis -> seleccionar la herramienta Data Managements Tools -> Features − Se desplegará una ventana, en el campo Input datasets -> escoger el Shapefi le por convertir (LOTES_ELMIRA). − Seleccionar la ruta de salida, donde se guardará el nuevo Shapefi le. − Asignar un nombre a la nueva entidad (LOTES_ELMIRA_14072020). − Dar clic en “Guardar”.-> Feature To Polygon. 47 • Una geodatabase de ArcGIS es un grupo de datasets geográfi cos que almacenan información de distinta clase y que están guardados en una carpeta de administración común del sistema de archivos (esri, s. f. g). • Paso 21. Dentro de la ventana de ArcCatálogo se debe crear una geo- database que contenga las entidades a las cuales se aplicará la topología: Catálogo -> Carpeta de trabajo (Proyecto_sig), clic derecho -> Nuevo -> Personal Geodatabase. Nombrar la gDB (Topología_ElMira) -> Nuevo -> Feature Dataset -> Nombrar el Dataset (Topología_prueba) -> Elegir el Sistema de Coordenadas (Magna Colombia Oeste Oeste) -> Siguiente -> Finalizar. − − 48 Importar datasets de datos (polígono) • La topología ubica geometrías comunes en todas las entidades (puntos, líneas y polígonos), y además permite confi rmar la calidad de la información y la validación en esta. • Los datos basados en topología permiten detectar y corregir errores de digitalización de información geográfi ca, necesaria para llevar a cabo algunos tipos de relaciones y análisis espacial, por ejemplo, geoprocesamiento (esri, s. f. h). • Paso 22. Una vez creada la gDB con el dataset de trabajo, se debe importar la información geográfi ca con la que se trabajará. − Clic derecho -> Dataset (TOPOLOGÍA_PRUEBA) -> Importar -> Feauture Class (single). − En el cuadro de diálogo, elegir el SHP por trabajar (Lotes) -> Seleccionar la ruta de salida -> OK. 49 Creación de topología • Paso 23. En este punto se hará la conexión entre la gDB y la topología. − Clic derecho -> Dataset (TOPOLOGÍA_PRUEBA) -> Nuevo -> Topology -> Siguiente. − En el cuadro de diálogo, asignar un nombre (LOTES_TOPOLOGÍA) -> Siguiente. 50 • Paso 24. La siguiente pestaña es “Add Rules”, e indica qué reglas topológicas se deben cumplir: − Clic en “Add Rules”-> Seleccionar el SHP (LOTES_ELMIRA) -> Rule -> Elegir las reglas pertinentes -> Ok. − En el siguiente cuadro de diálogo, rectifi car las reglas -> Siguiente. 51 • Paso 25. − Activar la edición -> More Editing Tools -> Topology. − Dar clic en la herramienta” Inspector de error”. − Corregir los errores topológicos mostrados con las reglas topológicas. 52 • Las tablas de atributos que contienen los archivos cartográfi cos son un punto clave en cualquier análisis, porque son capaces de almacenar y movilizar gran cantidad de información documental sobre temas relacionados con la cartografía. Por tanto, la introducción de datos y su correcta actualización son muy importantes para la gestión de la información actual y futura (esri, s. f. i). Edición de la tabla de atributos • Paso 26. Tener en cuenta los siguientes pasos para editar la tabla de atributos: − Clic en “Editor” -> Comenzar edición. − Clic derecho sobre la capa -> “Open attribute table” o abrir tabla de atributos. − En la ventana que se despliega -> “Add Field” o agregar campo. − Crear el “Nuevo campo”-> Asignar un nombre -> Elegir la naturaleza o tipo de campo (números, decimales, fecha o texto) -> Ok. 53 Edición de la tabla de atributos (coordenadas) • “Calcular geometría” es una herramienta que permite acceder a la geo- metría de las entidades de una capa. Esta herramienta logra calcular algunos valores como coordenadas, longitudes y áreas, acordes con la geometría de la capa de entrada (esri, s. f. j). • Paso 27. Calcular la geometría para los campos que permitan: − Hacer clic con el botón derecho del mouse en el encabezado del campo donde se realizará el cálculo -> hacer clic en “Calcular geometría”. − En la ventana emergente -> Seleccionar la propiedad “Cálculo de coordenadas”. − Hacer clic para usar el sistema de coordenadas de la fuente de datos o el sistema de coordenadas del marco de datos. − En el campo “Unidades” -> Seleccionar “Decimal Degress” o “Gra- dos decimales” -> Ok. 54 • Es posible calcular el área de una entidad tipo polígono con la herramienta “Calcular geometría”; esta dispone de diferentes unidades de medida según la necesidad del usuario (por ejemplo: m², hectáreas, entre otros) (esri, s. f. j). Edición fi nal - tabla de atributos (área) 55 Producto fi nal El primer producto fi nal es la tabla de atributos dinámica, que contiene la información geográfi ca y atributiva correspondiente a cada uno de los lotes del centro de investigación y permite actualizarse constantemente. 56 El segundo producto fi nal es un mapa actualizado que permite visualizar cada uno de los lotes del centro de investigación con su respectiva nomenclatura, asociada a una leyenda que representa los elementos que hacen parte de la tabla de atributos, ejemplo: coberturas, usos, áreas, entre otros. 57 Recomendaciones Las personas que utilicen esta cartilla deben tener conocimientos básicos previos de sistemas de información geográfica para su uso. Es importante contar con un ordenador que cumpla con las especificaciones técnicas para soportar los requerimientos de los softwares sig para el tratamiento de datos. Se recomienda colectar la mayor cantidad de información previa disponible acerca de la zona de estudio, por ejemplo, testimonios de las personas que conocen la zona, bosquejos a mano alzada, información sobre los lotes por parte de los proyectos, fotografías aéreas y de campo, imágenes satelitales, entre otros. Una buena conexión a internet permite corroborar los datos capturados en campo con la información espacial disponible en las diferentes platafor- mas de visualización, como Google Earth y Basemap. Para replicar la metodología descrita en esta cartilla, se recomienda tener en cuenta las alternativas de software libres pagos. Se recomienda tener conocimiento de las especificaciones técnicas de los dispositivos que se usan para la recolección de información, ya que de esto dependerá la precisión de los datos y la calidad del resultado. Se sugiere que dentro de la bitácora de campo se describan de forma detallada los elementos que nos faciliten identificar la ubicación de puntos de interés en campo. Si el usuario o lector necesita obtener un resultado de datos con mayor precisión, se recomienda revisar literatura que mencione metodologías que permitan obtener mayor nivel de detalle de la información, como posprocesamiento de datos o el uso de dispositivos de precisión submétrica. 58 Referencias Agencia Estatal de Meteorología (aeMeT). (2020, 11 de septiembre). Sistema mundial de observación (SMO). https://meteoglosario.aemet.es/es/termino/788_sistema-mundial-de-observacion-smo Environmental Systems Research Institute (esri). (s. f. a). Personalizar marcos de datos.https://desktop.arcgis.com/es/arcmap/10.3/map/page-layouts/customizing-data-frames.htm Environmental Systems Research Institute (esri). (s. f. b). Copiar entidades de línea paralelas. https://desktop.arcgis.com/es/arcmap/latest/extensions/3d-analyst/making-a-parallel-copy-of-a-line.htm Environmental Systems Research Institute (esri). (s. f. c). ¿Qué son las tablas y la información de atributos? https://desktop.arcgis.com/es/arcmap/10.3/manage-data/tables/what-are-tables-and-attribute-information.htm Environmental Systems Research Institute (esri). (s. f. d). Cortar línea. https://desktop.arcgis.com/es/arcmap/10.3/tools/editing-toolbox/trim-line.htm Environmental Systems Research Institute (esri). (s. f. e). Ampliar línea. https://desktop.arcgis.com/es/arcmap/10.3/tools/editing-toolbox/extend-line.htm Environmental Systems Research Institute (esri). (s. f. f). ¿Qué es el geoprocesamiento? https://desktop.arcgis.com/es/arcmap/10.3/main/analyze/what-is-geoprocessing.htm#:~:text=El%20geoprocesamiento%20se%20basa%20en,el%20resultado%20 de%20la%20herramienta Environmental Systems Research Institute (esri). (s. f. g). ¿Qué es geodatabase? https://desktop.arcgis.com/es/arcmap/10.3/manage-data/geodatabases/what-is-a-geodatabase.htm Environmental Systems Research Institute (esri). (s. f. h). La topología en ArcGIS. https://desktop.arcgis.com/es/arcmap/10.3/manage-data/topologies/topology-in-arcgis.htm Environmental Systems Research Institute (esri). (s. f. i). Calcular atributos de geometría. https://desktop.arcgis.com/es/arcmap/10.6/tools/data-management-toolbox/calculate-geometry-attributes.htm Environmental Systems Research Institute (esri). (s. f. j). Calcular áreas. https://desktop.arcgis.com/es/arcmap/10.3/tools/spatial-statistics-toolbox/calculate-areas.htm Fernández, K. (2020, 17 de noviembre). Conceptos básicos del GPS. http://conceptosdelgps.blogspot.com/ Garmin. (2020, 11 de septiembre). Gps map 64 s. https://www.garmin.com/es-ES/search/?query=topografia Huerta, E., Mangiaterra, A., & Noguera, G. (2005). GPS: posicionamiento satelital. UNR Editora. Luque Revuelto, R. M. (2011). El uso de la cartografía y la imagen digital como recurso didáctico en la enseñanza secundaria. Algunas precisiones en torno a Google Earth. Boletín de la Asociación de Geógrafos Españoles, (55), 183-210. Meza Rodríguez, D. (2019). Introducción a los sistemas de información geográfica. Manual técnico gráfico de ArcView GIS para principiantes en los sistemas de información geográfica. Ingeniería en recursos naturales y agropecuarios. Universidad de Guadalajara. Olaya, V. (2014). Sistemas de Información Geográfica. https://www.icog.es/TyT/files/Libro_SIG.pdf Rey, J. R. (2006). El Sistema de Posicionamiento Global – GPS. file:///C:/Users/Nathalinka/Desktop/115973-Article%20Text-166648-1-10-20190912.pdf Villa Caro, R. (2016). El datum, el geoide, el elipsoide y la cartografía. Revista General de Marina, 270, 27-37. https://www.researchgate.net/publication/305913218_El_datum_el_geoide_el_elipsoide_y_la_cartografia 59 Anexo. Fotografías bitácora de campo 60 Glosario Dataset: es una serie de clases de entidad relacionadas que contienen un sistema de coordenadas común y se utiliza para integrar de manera espacial o temática las clases de entidad que se relacionan. Su objetivo es poner orden a las clases de entidad relacionadas en un dataset común para generar una topología, un dataset de red, un dataset de terreno o una red geométrica. Entidad: las entidades geográficas son representaciones de elementos ubicados sobre la superficie de la tierra. Las entidades geográficas se presentan de forma natural (cuencas, ríos y vegetación), como infraestructuras (vías, canales de agua, pozos y edificaciones) o divisiones administrativas (límites municipales y parcelación del terreno). Las entidades geográficas se representan más comúnmente a manera de puntos, líneas o polígonos. Shapefile: se presenta en un formato simple y no topológico que se usa para almacenar la ubicación geométrica y la información atributiva de las entidades geográficas, lo cual se puede representar a través de puntos, líneas o polígonos. Estos formatos están compuestos por varios archivos que están vinculados a cada entidad creada (.shp: corresponde al archivo principal que almacena la información geográfica de cada elemento; .shx: archivo que alberga el índice geométrico de la información geográfica; .dbf: archivo que almacena la información asociada a los atributos de los elementos geográficos y que se puede visualizar en el software sig por medio de tablas; .prj: define el sistema de referencia cartográfico del Shapefile). Abreviaturas gdb: geodatabase. gps (siglas en inglés): sistema de geoposicionamiento geográfico. shp: Shapefile. sig: sistema de información geográfica (gis, por sus siglas en inglés). 61 62 Introducción Capitulo I Conceptos teóricos Cartografía, geodesia y sistemas de información geográficos .. Sistemas de navegación Sistemas de posicionamiento global Tipos de receptores Georreferenciación Sensores y plataformas Sofware ArcGIS Desktop . Google Earth. Capítulo II Procesos iniciales Configuración inicial del sistema de posicionamiento global . Errores: qué es un error, tipos de error, errores en equipos Capítulo III Prácticas de campo Planificación Reconocimiento del terreno, delimitación Captura de información Capítulo IV Descargas de información Procesamiento de datos Marco de datos Visualización en ArcMap Ubicación de puntos con el uso de información secundaria . Elaboración de shapefile . Edición en ArcMap Creación de vías. Producto final Recomendaciones Referencias Anexo. Fotografía de campo Glosario Abreviaturas
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