CONCEPTOS Y FUNDAMENTOS BASICOS DE SIG

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Programa de la asignatura: 
Sistemas de información 
geográfica 
 
U1 Sistemas de información geográfica 
Sistemas de información geográfica 
Unidad 1. Sistemas de información geográfica U1 
Universidad Abierta y a Distancia de México | DCSBA | Sistemas de información geográfica 
 
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 Geográfica. Tomada de: www.freepik.com 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Unidad 1. Sistemas de 
información geográfica 
 
 
 
 
 
Sistemas de información geográfica 
Unidad 1. Sistemas de información geográfica U1 
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Índice 
Presentación de la Unidad ........................................................................................ 4 
Propósitos de la unidad ............................................................................................ 5 
Competencia específica ............................................................................................ 6 
Actividades ............................................................................................................... 6 
1.1. Conceptos y fundamentos de los Sistemas de información geográfica .......... 7 
1.1.1. Historia de los SIG .................................................................................. 8 
1.1.2. Evolución de los SIG ............................................................................. 13 
1.1.3. Componentes de los SIG ...................................................................... 14 
1.2. Sistemas de bases de datos ........................................................................ 16 
1.2.1. Modelos y estructura de datos ............................................................... 18 
1.2.2. Datos raster y vector ............................................................................. 23 
1.2.3. Representación de los datos con modelos raster y vector ..................... 28 
1.2.4. Modelos de elevación digital (MED) ...................................................... 30 
1.2.5. Base de datos geográficos .................................................................... 33 
1.2.6. Tecnología GPS .................................................................................... 37 
1.3. Proyecciones cartesianas ............................................................................ 40 
1.3.1. Sistema de proyección cartográfica ....................................................... 40 
1.3.2. Sistemas de referencia geográfica ........................................................ 46 
1.3.3. Sistemas de coordenadas ..................................................................... 48 
1.4. Elementos cartográficos ............................................................................... 50 
1.4.1. Introducción a la cartografía .................................................................. 51 
1.4.2. Tipos de mapas ..................................................................................... 52 
1.4.3. Mapas topográficos ............................................................................... 52 
1.4.4. Mapas temáticos: geológico, edafológico, clima, vegetación y uso del suelo 
........................................................................................................................ 55 
1.4.5. Elementos del mapa ............................................ 59 
1.4.6. Sobreposición cartográfica .................................. 62 
1.5. Los softwares para SIG .............................................. 63 
1.5.1. Principales softwares para SIG ............................................................. 64 
1.5.2. Aplicaciones de los SIG ......................................................................... 66 
1.5.3. Software libre ........................................................................................ 69 
Cierre de la Unidad ................................................................................................. 73 
Para saber más ...................................................................................................... 74 
Fuentes de consulta................................................................................................ 77 
Sistemas de información geográfica 
Unidad 1. Sistemas de información geográfica U1 
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Presentación de la Unidad 
 
Los Sistemas de información geográfica (SIG) son producto de una tecnología nueva que 
forma parte del ámbito más extenso de los Sistemas de Información, en donde resulta 
esencial la disponibilidad rápida de información para resolver problemas y contestar 
preguntas en forma inmediata. 
 
Los SIG permiten gestionar y analizar la información espacial, por lo que se han formado 
en una alta tecnología principalmente para los expertos en ciencias ambientales que tienen 
como objeto de estudio al territorio. 
 
Son herramientas sofisticadas multipropósito que permiten gestionar y analizar la 
información espacial de manera rápida para distintos campos de estudio (Peña Llopis, 
2006); por ejemplo: planificación urbana, gestión catastral, medio ambiente, ordenamiento 
del territorio, riesgos geológicos, atmosféricos y antrópicos, planificación del transporte, 
mantenimiento y gestión de redes públicas, análisis de mercados entre otros. 
 
En esta unidad podrás conocer qué son los Sistemas de Información Geográfica, así como 
su historia, evolución y componentes. Podrás revisar qué es una base de datos y sus 
principales modelos de representación (raster y vector). 
 
Otra de las temáticas importantes que podrás observar son las proyecciones cartesianas y 
sus sistemas de proyección cartográfica, de referencia geográfica y de coordenadas. 
 
También consultarás los principales elementos cartográficos en un mapa, los tipos de 
mapas temáticos y topográficos, y conocerás qué es la sobreposición cartográfica. 
 
Y por último revisarás cuáles son los principales softwares para SIG, sus aplicaciones, y 
sabrás qué software utilizarás a lo largo de la asignatura. 
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• Identificar los conceptos y fundamentos de los SIG, y discriminar sus 
componentes y usos. 
• Clasificar los tipos de datos geográficos. 
• Reconocer las herramientas para la captura de datos. 
• Diferenciar los sistemas de proyección cartográfica, coordenadas y 
sistemas de referencia. 
• Identificar los elementos cartográficos. 
 
 
Propósitos de la unidad 
 
 
 
 
Al finalizar la unidad serás capaz de: 
 
 
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Identifica los fundamentos de los Sistemas de Información Geográfica 
para la interpretación y representación de datos, mediante la 
comprensión de los elementos cartográficos. 
Las instrucciones de las actividades de aprendizaje, las podrás consultar 
en el espacio de Planeación del docente en línea, toma en cuenta que para 
esta unidad se han generado actividades colaborativas, individuales, 
complementarias, autorreflexiones y la evidencia de aprendizaje. Además 
deberás revisar los materiales descargables de apoyo a las actividades, 
como el denominado: “Características de un diagrama de flujo” que te 
ayudará a realizar una de tus entregas. 
 
 
 
 
Competencia específica 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Actividades 
 
 
 
 
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1.1. Conceptos y fundamentos de los Sistemas de Información 
Geográfica 
 
El términode Sistemas de Información Geográfica (SIG) está ampliamente distribuido entre 
los expertos que trabajan en las ciencias ambientales o en la resolución de problemas 
socioeconómicos. Sin embargo, no es sencillo definir lo que es un SIG. 
 
Existen tantas definiciones como autores que escriben sobre el mundo de los SIG: 
 
En los años 90, los SIG se consideraban únicamente como un sistema de información 
diseñado para trabajar datos georreferenciados mediante coordenadas geográficas. A 
partir del 2000, se consideraban como un conjunto de programas diseñados para 
representar y gestionar un gran número de datos sobre aspectos específicos del mundo 
real. Por lo cual, se entiende que un SIG es la unión de la información geográfica y las 
herramientas informáticas como son el hardware, software para su análisis con objetivos 
concretos (Peña Llopis, 2008). 
 
Estos programas tienen la capacidad de manejar información referida geográficamente, de 
manera que puede conocerse cualquier atributo (información específica de un punto, por 
ejemplo, coordenadas, nombre del lugar, temperatura, humedad) de un determinado lugar 
de la superficie terrestre. Estos atributos al estar referidos geográficamente pueden ser 
valorizados fácilmente en forma ponderada. Lo que pone en desventaja a los mapas 
tradicionales que reflejan algunos atributos o características para una porción de terreno, 
estos atributos se ven únicamente en dos dimensiones en la hoja de papel y se vuelven 
obsoletos desde el momento que se imprimen, mientras que al tener la información digital 
se actualiza periódicamente y se obtienen mapas actualizados, por ejemplo, para ver como 
evoluciona un fenómeno atmosférico (Harvey, 2008). 
 
En un SIG se almacena información cartográfica y por eso es posible observar la 
localización exacta de cada elemento en el espacio con respecto a otros elementos. 
También almacena información alfanumérica (secuencia de caracteres con letras y 
números, por ejemplo 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D…, sin considerar a la letra Ñ) y 
representa las características o atributos de cada elemento geográfico. El hecho de trabajar 
con información espacial, es lo que diferencia a los SIG de otros sistemas de información. 
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1.1.1. Historia de los SIG 
 
La historia de los Sistemas de Información Geográfica (SIG) se remonta al siglo XIX con la 
aparición de los primeros intentos de automatizar las máquinas, precursores remotos de 
las computadoras y sistemas complejos. 
 
Los grandes eventos que dieron pauta a la formación de los SIG se dividen en tres grandes 
eras: innovación, comercialización y explotación, identificando en cada una cinco tipos de 
eventos que marcaron la historia de estos: tecnológicos, académicos, aplicación, generales 
y comerciales; tal como se muestra en la siguiente tabla. 
Grandes eventos en la historia de los SIG. 
ERA DE LA INNOVACIÓN 
AÑO TIPO EVENTO CARACTERÍSTICAS 
1804 Tecnológico Máquina textil 
automatizada 
Joseph Marie Jacquard, automatizó la tejedora 
textil. 
1822 Tecnológico Máquina diferencial Charles Babbage, creó la máquina diferencial que 
permitió realizar operaciones aritméticas 
automáticas en secuencias diferentes, con 
elementos básicos de un procesador moderno. 
1890 Tecnológico Programa Herman Hollerith, diseñó un programa para 
organizar, resumir y representar una base de 
datos de la población por ciudad, dirección y sexo. 
Este método fue utilizado para la realización del 
censo de 1890 de Estados Unidos. 
1936 Tecnológico Calculador 
Electromagnético Z1 
Konrad Zause, construyó el calculador 
electromagnético denominado Z1 usando el 
principio de la computadora moderna: la 
representación binaria. 
1949 Tecnológico EDVAC Primer computadora lógica que calculaba y 
trabajaba con bases de datos de millones de 
datos que organizaban y transformaban 
generando nueva información. 
1951 Tecnológico UNIVAC 1 (Universal 
Automatic Computer) 
La compañía Ramington Rand, desarrolló la 
primera computadora comercial que realizaba el 
procesamiento de datos alfanuméricos y el uso de 
programas. 
1957 Aplicación Elaboración de la 
primera cartografía 
automatizada 
Producido por biólogos británicos y meteorólogos 
suizos. 
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1963 Tecnológico Desarrollo del CGIS 
(Canadian 
Geographic 
Information System). 
Desarrollo del Sistema de Información Geográfica 
de Canadá, desarrollado por Roger Tomlinson y 
otros colegas para el inventario forestal de 
Canadá. Este proyecto fue el primero que 
introdujo el término GIS (Geographic Information 
System). 
1963 General URISA (Urban and 
Regional Information 
System) 
Se crea la asociación de sistema de información 
urbana y regional fundada en Estados Unidos y se 
convierte en punto de intercambio para los 
innovadores SIG. 
1964 Académico Laboratorio 
establecido en 
Harvard 
El laboratorio para Gráficas Computadorizadas y 
Análisis Espacial se estableció bajo el nombre de 
Howard Fisher y Universidad de Harvard. En 
1966, se creó el SYMAP, primer SIG en formato 
raster. 
1967 Tecnológico Desarrollo de DIME 
(Dual Independent 
Map Encoding) 
Estados Unidos desarrolló (DIME-GBF) Mapas de 
codificación dual independiente a partir de una 
base de datos geográficos de direcciones de la 
calle para el censo de 1970. 
1967 Académico y 
general 
Formación de ECU 
(Experimental 
Cartography Unit) 
En Reino Unido surge la primera organización en 
las áreas de cartografía automatizada y SIG. 
1969 Comercial Formación de la 
Incorporación ESRI 
(Environmental 
Systems Research 
Institute) 
Jack Dangermond, estudiante del laboratorio de 
Harvard y su esposa Laura formaron ESRI para 
emprender proyectos en GIS. 
1969 Comercial Formación de la 
corporación 
intergraph 
Jim Meadlock y otras 4 personas trabajaron sobre 
los sistemas guía para los cohetes Saturno y 
formaron la corporación M & S de computación, 
posteriormente renombrada intergraph. 
1969 Académico Diseño con 
naturaleza pública 
Ian McHarg's, saca el primer libro donde describe 
varios de los conceptos del análisis de SIG e 
incluye el concepto de superposición de mapas. 
1969 Académico Primer libro de texto 
técnico de SIG 
Nordbeck y Rystedt's en su libro detallan los 
algoritmos y el software desarrollado para análisis 
espacial. 
1972 Tecnológico Lanzamiento de 
Landsat 1 
Originalmente nombrado ERTS (Earth Resources 
Technology Satellite), fue el primero de los 
grandes satélites de sensores remotos. 
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1973 General Primera producción 
automatizada en 
línea 
Agencia de cartografía nacional británica. 
1974 Académico Primera conferencia 
de Cartografía digital 
En Held y Reston, Virginia, se llevó a cabo la 
primera de una serie de conferencias científicas 
de SIG. 
1976 Académico GIMMS usado 
alrededor del mundo 
Tom Waugh, académico escocés, escribió el 
sistema de mapeo y análisis a partir del sistema 
vector y se corrió en 300 sitios alrededor del 
mundo. 
1977 Académico Estructura de datos 
topológicos 
El laboratorio de Harvard organizó una de las más 
grandes conferencias y desarrolló el ODYSSEY 
GIS. 
 ERA DE LA COMERCIALIZACIÓN 
1981 Comercial Lanzamiento de 
ArcInfo 
ArcInfo, fue el primer software comercial de SIG, 
diseñado para minicomputadoras está basado 
sobre un modelo vector y una base de datos 
relacional. Fue elnuevo punto de partida para la 
industria. 
1982 Académico Desarrollo de 
GRASS 
Ingenieros del Laboratorio de Investigación de 
Ingeniería de la Construcción del Ejército de los 
Estados Unidos (USA-CERL) desarrolló GRASS 
como herramienta para supervisión y gestión del 
medio ambiente de Estados Unidos. 
1984 Académico Publicación de 
lecturas básicas de 
sistemas de 
información 
geográfica 
Primera colección de artículos publicados en el 
libro de Duane Marble, Hugh Calkins y Donna 
Peuquet, fue la primera fuente de información 
accesible acerca de los SIG. 
1985 Tecnológico Operación de GPS El sistema de posicionamiento global proporcionó 
una mejor fuente de datos para la navegación, 
prospección y mapeo. 
1986 Académico Publicación de 
Principios de 
Sistemas de 
Información 
Geográfica para el 
uso de recursos 
El libro de Peter Burrou es el primer libro 
especializado sobre los principios de SIG. 
1987 Comercial Se forma la 
corporación MapInfo 
Se desarrolló el primer software para escritorio. 
Definió un nuevo producto estándar para SIG que 
complementó a los softwares anteriores. 
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1987 Académico Lanzamiento de la 
primera revista 
internacional 
científica: 
International Journal 
of Geographical 
Information Systems 
(IJGI) 
Terry Coppock y otros publicaron la primera 
revista sobre SIG. Los primeros participantes 
fueron: Estados Unidos, Canadá Alemania, y 
Reino Unido. 
1988 General MundoSIG 
(GISWorld) 
MundoSIG, ahora MundoGeo (GeoWorld), es la 
primera revista mundial dedicada a los SIG y fue 
publicada en Estados Unidos. 
1988 Tecnología TIGER (Topologically 
Integrated 
Geographic 
Encoding and 
Referencing) 
Es la continuación de DIME. TIGER es un SIG de 
bajo costo y ayudó a procesar datos en forma 
rápida. 
1988 Académico Estados Unidos y 
Reino Unido forman 
centros de 
investigación 
Iniciativas en forma separada la NCGIA (National 
Center for Geographic Information and Analysis) 
de Estados Unidos, y RRL (Regional Research 
Laboratory) en Reino Unido la academia muestra 
su interés por los SIG. 
1991 Académico Publicación de libro 
(2 volúmenes) 
Publicación del compendio Geographical 
Information Systems: principles and applications, 
editado por David Maguire, Mike Goodchild y 
David Rhin. 
1992 Técnico DCW La elaboración de mapas digitales del mundo de 
1.7 GB, fue patrocinada por la agencia de 
cartografía de defensa de Estados Unidos 
(actualmente NGA) es el primer sistema integrado 
de base de datos a escala 1:1 millón ofreciendo 
una cobertura global. 
1994 General Consorcio OpenGis Se forma el consorcio OpenGIS de vendedores de 
SIG, agencias gubernamentales y usuarios. 
1995 General Primer mapeo 
nacional completo de 
Gran Bretaña 
Se hace una base de datos completa y se 
elaboran 230,000 mapas cubriendo la ciudad a 
escalas diferentes: 1:1,250, 1:2,500 y 1:10,000. 
1996 Tecnológico Productos de SIG 
introducidos a partir 
de Internet 
Varias compañías como: Autodesk, ESRI, 
Intergraph y Mapinfo, lanzaron una nueva 
generación de productos en Internet al mismo 
tiempo. 
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1996 Comercial MapQuest Servicio de mapeo publicado en Internet, 
produciendo más de 130 millones de mapas en 
1999. Después fueron comprados por AOL en 
$1.1 billones de dólares. 
1999 General GIS Day Primer SIG que tiene 1.2 millones de participantes 
de todo el mundo. 
 ERA DE LA EXPLOTACIÓN 
1999 IKONOS Una nueva generación de sensores satelitales de 
alta resolución IKONOS. (Satellite imaging 
corporation, 2012) 
2000 GIS pasan a $7 
millones 
Industria analista Daratech lanza hardware y 
software para SIG y servicios para la industria en 
$6.9 millones, creciendo a más del 10% por año. 
2000 GIS tiene 1 millón de 
usuarios 
Los SIG tienen más de 1 millón de usuarios y 5 
millones de usuarios que consultan información 
geográfica. 
2002 Lanzamiento en línea 
del Atlas Nacional de 
Estados Unidos 
Información geográfica nacional en línea de E.U 
con facilidades para la elaboración de mapas. 
2003 Lanzamiento del 
one-stop geoespacial 
Una iniciativa del gobierno Federal de E.U. para 
facilitar el acceso a los datos geoespaciales y la 
información. 
2004 General Formación de la 
Agencia Nacional de 
Inteligencia 
Geoespacial (NGA) 
La agencia NGA (National Geospatial-Intelligence 
Agency) pone énfasis sobre la geo-inteligencia 
usando los SIG. 
2006 Lanzamiento de 
Google Earth 
Primer globo virtual – aplicación en la Web 
basada en un SIG 3D más de 150 millones lo 
instalaron en los primeros doce meses. 
2007 La incorporación 
Pitney Bowes, 
compra MapInfo 
Fabricante de máquinas de correo compra la 
corporación MapInfo por $408 millones de 
dólares. 
2007 NavTech comprado 
por Nokia 
La compañía de telefonía celular compró la 
información de las calles por $8.1 billones de 
dólares. 
2008 TeleAtlas comprado 
por Tom 
Los nuevos consumidores de SIG compraron las 
bases de datos de las calles por 2.9 billones de 
dólares. 
Basada en Longley, Goodchild, Maguire y David (2011) 
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Los SIG hoy en día son un componente central para dar estructura a la información 
ambiental y podrían jugar el primer rol tecnológico para continuar cumpliendo este objetivo. 
 
 
1.1.2. Evolución de los SIG 
 
En cuanto a los aspectos generales de la evolución de los SIG se menciona que son una 
tecnología muy reciente y se considera el primer sistema de información geográfica que se 
remonta a 1963 cuando se creó el primer SIG (CGIS) por Tomlinson y Cols (ver tabla 
anterior). A partir de este año instituciones de varios países empezaron a ver a los SIG 
como una herramienta para la gestión y el análisis de información geográfica o espacial. 
 
En la evolución de los SIG se identifican cuatro periodos desde un punto de vista comercial 
y de usuarios. El primer periodo va de la década de los sesenta hasta 1975. En esta primera 
etapa las aplicaciones más usuales estaban referidas a la producción cartográfica. 
 
Durante estos primeros años de evolución, se busca computarizar ciertos desarrollos en el 
campo de la información espacial. Por ejemplo, la técnica de la superposición manual de 
mapas propuesta por Mc Harg considerada una de las bases principales del modelado 
espacial en el campo de los SIG. 
 
El segundo periodo abarca desde 1973 hasta principios de 1980. En esta etapa se 
desarrolla la regularización, experimentación y práctica, impulsada por agencias 
nacionales; se lograron importantes avances en el diseño y configuración de los sistemas; 
aparecen las primeras estructuras de datos topológicas para representar los datos 
espaciales, pero en este periodo la atención de los usuarios y gestores de los SIG aún no 
se orientaba al desarrollo de aplicaciones de análisis porque continuaba la tendencia de la 
cartografía automatizada enfatizando la descripción de los atributos y obteniendo mejores 
resultados analógicos, es decir, mejores mapas impresos. 
 
El tercer periodo va aproximadamente de 1982 hasta finales de los ochenta, se define como 
una etapa de dominación comercial y surgen empresas importantes enfocadas a la 
generación de SIG, por ejemplo, ESRI, Intergraph, Siemens o Erdas. Algunos laboratorios 
de instituciones educativas desarrollan sus propios programas, como son: ODYSSEY, del 
laboratorio de la Universidad de Harvard, MAPde la Universidad de Yale e IDRISI de la 
Universidad de Clark (Longley, et al. 2011). En este periodo la disponibilidad para adquirir 
un SIG con características diferentes y costos genera un importante mercado, dado el 
interés que muestran los altos niveles en campo de la gestión de la información espacial. 
A mediados de los años ochenta, la fusión de la tecnología informática, con productos 
baratos y potentes impulsó notablemente los paquetes de SIG; en este periodo se inician 
aplicaciones en SIG relacionados con la modelación geográfica. 
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El cuarto y último periodo abarca de los años noventa a la fecha y está dominado por los 
usuarios debido a la competencia comercial y estandarización de SIG abiertos a Internet. 
En este periodo, los SIG son vistos por los usuarios como una herramienta de análisis para 
la toma de decisiones y se manifiesta en la creciente divulgación de las aplicaciones de los 
SIG mediante las publicaciones científicas y comerciales internacionales. Por último, se 
puede mencionar que a través de los SIG, se busca la integración de la información 
geográfica a escala mundial, así como una comunicación virtual para acceder a los datos 
espaciales a través de internet (Longley, et al. 2011). 
 
 
1.1.3. Componentes de los SIG 
 
De acuerdo a Buzai (2008), un SIG requiere de un Hardware o soporte físico y un Software 
o soporte lógico para llevar a cabo las tareas que se deseen desarrollar. 
 
Hardware. Este concepto está referido a los componentes que corresponden a los 
elementos físicos de una computadora: CPU (Central Processing Unit, en español Unidad 
Central de Procesamiento), periféricos de entrada: teclado, monitor, mouse e impresora. 
También se incluyen los CD’S, DVD’S y unidades de almacenamiento extraíble (USB) u 
otros dispositivos externos. Estos componentes que son utilizados para cualquier otra 
actividad, se combinan con componentes más específicos como son: tabletas 
digitalizadoras, scanners y plotters. A continuación se explicarán cada uno de los 
elementos físicos de una computadora. 
 
CPU (Unidad Central de Procesamiento): Es considerado el primer componente de la 
computadora porque se encarga de realizar todos los procedimientos requeridos. 
 
Periféricos de entrada. El teclado permite establecer una comunicación directa con la 
CPU mediante la escritura de comandos reconocidos por el programa y es requerido para 
el ingreso de los datos alfanuméricos. El mouse cumple una función parecida cuando las 
aplicaciones se presentan en forma de ventanas porque se seleccionan los comandos a 
partir del mismo. La tableta digitalizadora se utiliza para crear una imagen digital a partir de 
mapas o fotografías que integran los datos de partida. La imagen debe tener un formato 
digital compatible con el sistema del SIG. El scanner se utiliza para crear una imagen digital 
en formato raster (representación gráfica en una malla de celdas o pixeles-celdas) a partir 
de mapas y fotos. Estas imágenes se emplean directamente por los SIG que estos a su 
vez utilizan datos raster. 
 
Periféricos de salida. Los mapas son los medios más utilizados para representar los 
resultados del análisis realizado a través de un SIG, estos resultados los muestra por medio 
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del monitor, la impresora y el plotter permiten obtener impresiones en papel de diferentes 
formatos y características de los resultados obtenidos acompañados de tablas y 
diagramas, por lo que el SIG incorpora herramientas para crear estos documentos. 
 
Software. El concepto se refiere a los programas del ordenador del SIG y se divide en las 
siguientes partes funcionales para el tratamiento de los datos geográficos (Buzai, 2008): 
 
• Almacenamiento y organización de los datos espaciales gráficos. 
• Almacenamiento y organización de datos de los atributos. 
• Tratamiento de datos. 
• Presentación de resultados. 
 
El almacenamiento y organización de los datos espaciales gráficos, se lleva a cabo a partir 
de la digitalización cartográfica y puede darse a través de dos procedimientos: manual, 
mediante el uso de una tableta digitalizadora y automático a través del uso del scanner o 
imágenes satelitales. 
 
El almacenamiento y organización de datos de los atributos. En este caso se tiene que con 
la localización espacial definida por la digitalización gráfica, los atributos espaciales y 
temporales cuantitativos o cualitativos se organizan en archivos para ser recuperados 
eficientemente y asociarlos a la cartografía digital. 
 
Tratamiento de datos. Este subsistema corresponde al uso de las herramientas que 
presenta el SIG para manipular el contenido de los datos espaciales y de los atributos con 
el fin de realizar diversos procedimientos de análisis espacial. 
 
Presentación de resultados. Es el despliegue de los resultados obtenidos del análisis 
espacial a través de los periféricos de salida (pantalla, impresora o plotter). 
 
La integración de los programas vinculados con el SIG, equipo de cómputo, periféricos, así 
como las bases de datos geográficos permiten almacenar, desplegar, manejar y analizar 
la información espacial en un tiempo determinado. 
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1.2. Sistemas de bases de datos 
 
El término bases de datos está referido dentro de un SIG a una extensa colección de datos 
dentro de una computadora, organizados de tal modo que puedan ser introducidos, 
actualizados y recuperados rápidamente; pueden ser organizados en un solo archivo o en 
múltiples archivos. 
 
Según Quirós Hernández M (2011), para el diseño y elaboración de una base de datos 
geográficos primero se debe realizar un proceso de abstracción, clasificación, reducción y 
simplificación de la realidad para pasar de la complejidad a una representación 
esquemática, mediante la codificación a través de símbolos para que pueda ser procesada 
por los ordenadores. Una base de datos, es un conjunto de información geográfica 
almacenada de forma coherente y organizada (Carreño, et al., 2006), que permite su 
consulta y actualización en un sistema informático (Felicísimo, 2003). 
 
La base de datos en un Sistema de Información Geográfica, es la forma de representar la 
información geográfica digital (Bosque Sendra, 1992). Durante el proceso de abstracción 
de la realidad para convertirlo en un modelo de base de datos, se debe considerar en primer 
lugar la manera de cómo se concibe el mundo real, y después, cómo sistematizar los 
diversos componentes de un dato geográfico. El proceso de abstracción está estructurado 
en distintos niveles, con el objeto de formar capas gráficas, “estratos” layer o capas 
temáticas que se corresponden con cada base de datos. 
 
En la siguiente figura se presenta el concepto de capa o layer esquematizado por ESRI 
(1992) los cuales pueden integrar el proceso de abstracción de la realidad para realizar 
una base de datos geográfica. 
 
 
Capas que integran la representación del espacio a partir de puntos, polígonos y líneas. 
 
Tomado de ESRI (1992) 
Sistemas de información geográfica 
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17 
 
 
 
 
 
El proceso de abstracción desde el punto de vista territorial consiste en una serie de puntos 
en el espacio que permiten obtener información, pero desde el punto de vista gráfico el 
procesode abstracción es la reducción de las formas del paisaje a través de elementos 
gráficos que pueden ser puntos, líneas y polígonos (Quirós Hernández, 2011). Los datos 
tienen que ser convertidos desde sus lenguajes alfanuméricos y gráficos originarios a 
lenguajes digitales binarios para su tratamiento informático. 
 
El Sistema de información geográfica identifica a los elementos del paisaje (carreteras, 
vegetación, zonas urbanas) si están georreferenciados (Quirós Hernández. 2011). Las 
formas de estructuración de los datos como archivos, supone la diferenciación de trabajo 
entre los distintos SIG. 
 
Existen tres tipos de SIG en cuanto al formato de atributos de datos que tratan: 
• SIG orientados a formato vectorial 
• SIG orientados a archivos de formato raster 
• SIG orientados a archivos de formato objeto 
 
Para asignar los atributos e información a los elementos geográficos en un sistema de 
información geográfica, existen dos tipos de base de datos: la de tipo relacional y bases 
de datos orientadas a objetos. 
 
En una base de datos relacional la información se almacena en una colección de tablas 
de doble entrada, a cada una de las cuales se le asigna un nombre o identificador único 
para cada entidad, el cual puede ser numérico o alfanumérico, y un identificador correlativo 
que puede repetirse y ayuda a organizar la tabla de atributos. Los datos almacenados en 
las filas se refieren a los objetos o entidades y las columnas a los atributos temáticos o 
variables asociados. Los atributos espaciales (localización espacial de un elemento 
geográfico) son las características que identifican a los elementos geográficos 
almacenados en un SIG (Departamento de Geografía, 2012). 
 
La base de datos orientada a objeto, es una entidad que tiene una situación representada 
por los valores de una variable y por un conjunto de operaciones que actúan sobre ellas 
(Departamento de Geografía, 2012). En esta base de datos, los objetos son las clases que 
tienen sus propias variables y pueden estar a su vez dentro de una superclase. 
 
En un Sistema de Información Geográfica la base de datos está compuesta por múltiples 
series de datos gráficos y no gráficos manejados por el software de un SIG (Domínguez 
Tejeda et al., 1998). 
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18 
 
 
 
 
Para profundizar aún más acerca del tema consulta 
el libro del autor Backhoff Pohls M.A., 2005, 
Transporte y espacio geográfico. Una Aproximación 
geoinformática. Colección de Posgrado. UNAM. Este 
libro lo podrás encontrar en la sección Para saber 
más. 
 
 
En un SIG se pueden almacenar dos clases principales de datos: geográficos y no 
geográficos o atributos. 
 
Según Backhoff Pohls (2005), los datos geográficos son todos aquellos que poseen una 
referencia espacial; es decir, son los elementos referidos a su localización sobre la 
superficie terrestre y, por tanto, cartografiables; este tipo de datos tiene dos componentes: 
la información espacial y la información de atributos. La información espacial indica la 
localización del elemento geográfico (coordenadas). La información de atributos es lo que 
caracteriza a ese elemento. 
 
Los datos no geográficos o atributos son todos aquellos datos que no tienen una 
referencia espacial pero que están asociados a los datos geográficos. Los atributos son 
una clase de información que no tiene una referencia espacial pero que es utilizada para 
describir características de los objetos geográficos. 
 
 
 
 
1.2.1. Modelos y estructura de datos 
 
Las estructuras de datos en los Sistemas de información geográfica se han dividido en dos 
modelos de datos en función de la concepción básica de la representación de los datos 
vectorial y raster (Departamento de Geografía, 2012). 
 
 
Estructura vectorial 
 
 
La estructura vectorial es una estructura de datos basada en el modelo vectorial y es 
utilizada para almacenar los datos geográficos con referencia espacial basada en puntos 
cuya localización es conocida con precisión. La información se almacena por puntos, 
líneas, nodos y polígonos (Maguire et al., 1991 en Backhoff Pohls, 2005). 
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19 
 
 
 
 
 
 
En la siguiente tabla se mencionan las entidades geométricas del modelo vectorial (puntos, 
arcos, nodos o polígonos) y características principales. 
Entidades vectoriales y sus características. 
Entidad geométrica Representa Ejemplos 
Puntos Fenómenos puntuales en los 
cuales se desea conocer la 
posición X, Y. 
Alcantarillas, casetas, 
bancos de material, pozos, 
señales, postes, 
hidratantes. 
Arcos Fenómenos lineales en los 
cuales se define su posición y 
longitud. 
Vías, drenajes, oleoductos, 
líneas eléctricas. 
Nodos Fenómenos puntuales en la 
intersección de arcos. 
Intersecciones o 
entronques semáforos, 
entregas de aguas en redes 
de drenaje. 
Polígonos Fenómenos superficiales 
definidos por regiones 
homogéneas acotadas por 
una frontera. 
Lotes, usos de suelo, 
cobertura vegetal, 
manzanas, barrios, 
derechos de vías. 
Basado en Backhoff Pohls (2005) 
 
 
 
 
En la tabla anterior, según Backhoff Pohls (2005) el polígono es una entidad compleja 
conformada por un conjunto de arcos que envuelven un área. 
 
La representación de los datos geográficos en la estructura vectorial es a través de 
coordenadas y existen diferentes estructuras de datos vectoriales: 
 
• Lista de coordenadas "espagueti" 
• Diccionario de vértices 
• Ficheros DIME (Dual Independent Map Encoding) 
• Arco/nodo 
 
Estos se utilizan tanto para el manejo interno de los datos como para su intercambio entre 
diferentes sistemas (Backhoff Pohls, 2005). 
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20 
 
 
 
 
Ahora bien, para definir las relaciones espaciales de los elementos geográficos en el 
modelo vectorial (representación de elementos geográficos a partir de puntos, líneas o 
polígonos) se utiliza el análisis topológico. Cuando se construye la topología de un 
elemento espacial en un SIG, las propiedades geométricas y topológicas son definidas y 
almacenadas en tablas como se observa en la siguiente figura. 
 
Atributos geográficos, distribución espacial y terreno en la realidad. 
 
 
 
En la tabla se representan los atributos de los elementos geográficos en un sistema 
vectorial. También se observa su distribución espacial (centro) y el terreno en la realidad 
(foto derecha). 
 
Estructura raster (o barrido) 
 
La estructura raster es un modelo de datos en el que la realidad se representa a través de 
teselas o celdas elementales que forman un mosaico regular. Cada tesela del mosaico 
es una unidad de superficie que recoge el valor medio de la variable representada (altitud, 
reflectancia); las teselas pueden ser cuadradas (celdas) o no (triangulares, hexagonales) 
un modelo de datos raster está basado en localizaciones. 
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21 
 
 
 
 
 
 
La estructura del modelo raster es otro método para almacenar, procesar, visualizar datos 
geográficos, en donde la superficie representada se divide en filas y columnas que forma 
una malla o rejilla regular en donde cada celda guarda las coordenadas de ubicación como 
el valor temático. 
 
En los SIG la estructura raster está basada en el modelo raster, éste se caracteriza porque 
utiliza el término pixel, que es la abreviatura de las palabraspicture element. El pixel es la 
unidad mínima de información que tiene un mapa raster y se representa en forma de celda 
o rejilla, como se puede observar en la siguiente figura. 
 
Mapa raster. 
 
 
 
 
Para profundizar aún más acerca del tema consulta 
Transporte y espacio geográfico. Una Aproximación 
geoinformática. Colección de Posgrado. UNAM. Este 
libro lo podrás encontrar en la sección Para saber 
más. 
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En la figura se presenta la resolución espacial de la estructura raster de un ejemplo del 
límite de un predio, considerando el tamaño de pixel es de 10 x 10 metros. En este ejemplo 
el tamaño del pixel determina la precisión de la localización del elemento geográfico. 
 
En la estructura raster es posible tener varias imágenes que representen diferentes 
características de la misma área, por ejemplo, es posible tener imágenes topográficas, la 
cobertura del suelo y la distribución espacial de un insecto, al sobreponerlas o al realizar 
operaciones, éstas permiten obtener información derivada, como la relación de altura- 
cobertura del suelo y presencia del vector —insecto— en áreas que presenten las mismas 
características de cobertura del suelo y elevación (Backhoff Pohls, 2005). 
 
En las siguientes figuras se esquematizan los componentes del pixel, fila y columna del 
modelo raster, así como el proceso de rasterización de los datos vectoriales y su 
representación en una estructura del modelo raster. La rasterización es el proceso 
mediante el cual se convierten los datos vectoriales de puntos, líneas y polígono a una 
formato raster. 
 
Componentes de una malla o rejilla de celdas en formato 
raster de información. 
 
 
Esquema de conversión de datos vector-raster. 
 
 
 
Basado en Backhoff Pohls (2005) Basado en Backhoff Pohls (2005) modificado por 
Martínez Tapia (2012) 
 
 
En esta figura se muestra el formato raster que consta de columnas, filas y celdas en un 
sistema cartesiano (izquierda), también se muestra un esquema de conversión de datos 
vector-raster, observa la malla referenciada y proyectada espacialmente. 
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23 
 
 
 
 
1.2.2. Datos raster y vector 
 
En un Sistema de Información Geográfica existe el modelo vectorial y raster para 
almacenar, procesar y desplegar la información de los datos geográficos en un software de 
SIG para su análisis espacial de algún tema en específico. 
 
 
Modelo de datos vectorial 
 
 
El modelo vectorial constituye una codificación de los datos geográficos en los Sistemas 
de información geográfica en la que se representa una variable geográfica por su geometría 
que son almacenados en un formato digital que se puede convertir fácilmente a un dibujo; 
su representación digital está constituida por una lista de coordenadas de puntos y vértices 
que definen la geometría de los elementos (Sáez Santos, 2012). 
 
 
En la siguiente figura se representa la codificación de los elementos geográficos a través 
de una base de datos relacional asociada a la representación gráfica. 
Mapa del estado de México en un modelo vectorial. 
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El modelo vectorial es un excelente representador de las variables de tipo temático 
cualitativo en un Sistema de Información Geográfica, ya que se establecen los límites entre 
los elementos geográficos (Sáez Santos, 2012), como se aprecia en la figura anterior la 
población total, población por sexo y densidad de población del Estado de México. A la 
derecha se observa el identificador para cada municipio y los datos de población. 
 
En el modelo vectorial también se representan las variables temáticas cuantitativas como 
la altura, pendiente, precipitación. Estas variable se representan a través de isolíneas o 
nubes de puntos (Sáez Santos, 2012), para ello se ha diseñado una forma de 
representación de datos por medio del TIN (Triangulate Irregular Network – Red Irregular 
de Triángulos). En la siguiente imagen se muestra la estructura de datos, está compuesta 
por un conjunto de triángulos irregulares TIN (triangulated irregular network). 
 
Red irregular de triángulos y representación tridimensional del TIN. 
 
 
Tomado de ESRI (1992) 
 
En la base de datos vectorial con variables temáticas cuantitativas, los atributos del terreno 
se representan por puntos acotados, líneas o polígonos. Los puntos se definen por los 
valores de coordenadas con un atributo de altitud Felicisimo, M.A. (1999). 
 
Modelo de datos raster 
 
El modelo raster constituye una codificación de los datos geográficos que se realiza a 
través de una escala de clases, valor medio de un área, valor del punto central, valor 
máximo de la porción de espacio escogido y se representa por celdas o pixeles asociadas 
un valor numérico. La forma de las celdas pueden ser rectangulares o cuadradas; la 
separación entre el centro de dos pixeles a lo largo de una fila o columna constituye la 
resolución espacial del modelo raster. El tamaño de celda será seleccionado de modo que 
su longitud sea la mitad (o su superficie, un cuarto) de la del objeto más pequeño que se 
quiere registrar (Taboada y Costos, 2005). El modelo raster se limita en la resolución del 
tamaño del pixel para representar la localización de los elementos geográficos. Los 
formatos de imágenes que manejan un modelo raster son: TIFF, BMP, JPEG, GIF o de 
formato GRID. 
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25 
 
 
 
 
 
Comparación entre modelos 
 
Es difícil establecer cuál de los modelos, vectorial o raster, es mejor, pues cada uno de 
ellos presenta sus ventajas e inconvenientes. La selección dependerá de la naturaleza de 
la información descrita y del análisis que sobre ella vaya a realizarse (Gutiérrez y Gould, 
2001). 
 
La mayoría de los SIG actuales integran ambos modelos, si bien la eficiencia del análisis 
dependerá del modelo en que los datos hayan sido almacenados. Los Sistemas de 
información geográfica suelen ser etiquetados en función de su habilidad para procesar 
información raster y vectorial. Por lo general se dice que, Arc View es un SIG vectorial o 
que Idrisi es un SIG de tipo raster (Taboada y Costos, 2005). 
 
En la siguiente figura se muestra la información de los datos geográficos del modelo 
vectorial y raster que procesa el software ArcGIS 9.3. 
 
 
Modelo vector y raster. 
 
Observa en la figura anterior que el polígono cerrado de lado izquierdo está dado por el 
límite del predio, mientras que el polígono del lado derecho, se identifica el límite y la malla 
o red de columnas, filas y celdas. 
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26 
 
 
 
 
En la siguiente imagen se muestra el modelo raster en donde se presenta información de 
forma continua (Taboada y Costos, 2005), los datos geográficos de elevación del terreno y 
vegetación. 
 
Modelo raster con información continua. 
 
 
 
 
Basado en Taboada y Costos (2005) 
 
En la figura del lado izquierdo observa el modelo raster en donde se presentan las 
variaciones de altitud en forma continua. La figura del lado derecho muestra la distribución 
espacial de los sistemas de vegetación. 
 
En la siguiente tabla, se dan a conocer las ventajas y desventajasde los Modelos Vectorial 
y Raster. 
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Ventajas y desventajas de la información geográfica en formato raster y vectorial. 
ASPECTOS 
MODELOS DIGITALES DE LA INFORMACIÓN GEOGRÁFICA 
RASTER VECTOR 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CARACTERÍSTICAS 
 
Estructura de datos 
Relativamente simple, utiliza 
renglones y columnas en una red 
de celdas de tamaño uniforme. 
Puntos, líneas y polígonos con 
relaciones topológicas. 
 
Coordenadas 
Almacena coordenadas 
geográficas con cierto grado de 
generalización (discretización). 
Almacena coordenadas X, Y 
geográficas para todos los elementos. 
 
Precisión de los 
elementos 
Representa las formas límites y 
superficies de los elementos 
geográficos con una transición 
gradual. 
Representa las formas límites y 
superficies de los elementos 
geográficos con alta precisión. 
Resolución 
La resolución de los datos 
depende del tamaño de la celda 
Depende del método de compilación y 
la escala de los datos originales. 
 
Valores de atributos 
Cada celda tiene un valor ligado a 
su posición de columna y renglón 
en la red de celdas. 
Cada elemento tiene un identificador 
único que lo liga a sus atributos 
descriptivos. 
Requerimiento de 
almacenamiento 
Generalmente grandes pero los 
valores pueden ser comprimidos. 
Generalmente más compacto que el 
almacenamiento en el modelo raster. 
Relaciones 
topológicas 
Difíciles de establecer. Fáciles de representar. 
 
Sobreposición 
Fácil de realizar, muy eficiente, en 
general requiere poco tiempo de 
procesamiento de datos. 
Difícil de realizar por ser un proceso 
muy sofisticado, requiere mucho 
tiempo de procesamiento de datos. 
 
Recomendado para 
captura 
 
Elementos continuos (elevación, 
tipos de suelos, temperatura, etc). 
Elementos de límites discretos 
(límites de propiedades levantados, 
límites político-administrativos, redes, 
etc). 
 
 
 
 
 
 
Ventajas 
 
1. Estructura de datos simple. 
2. Varias clases de análisis 
espaciales son sencillos (álgebra 
matricial, operaciones booleanas, 
etc. 
3. Simulación fácil porque cada 
unidad espacial tiene la misma 
medida y configuración. 
4. En general, la salida de gráficos 
es de baja calidad. 
5. La tecnología tiene un costo 
reducido. Preferidos para el 
análisis de tipo espacial. 
1. Buena representación de la 
estructura de los datos del fenómeno 
y de forma compacta. 
2. La topología puede ser 
completamente descrita con enlaces 
de red. 
3. Gráficos precisos de alta 
resolución, ocupan poco espacio y 
tienen un alto grado de estética. 
4. Factible recuperación, actualización 
y generalización de los datos. 
5.Óptimo para el análisis de redes 
(ríos, transporte, etc.), zonas de 
influencia (áreas buffer), 
sobreposición gráfica. 
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Desventajas 
1. Grandes volúmenes de datos 
gráficos. 
2. El uso de grandes celdas 
reduce volúmenes de datos que 
pueden ser perdidos y 
consecuentemente tener una 
pérdida de información. 
3. Los mapas finales en este 
formato son en ocasiones pobres 
en estética. 
4. Transformaciones en la 
proyección consume enormes 
cantidades de tiempo a menos 
que ese equipo y programas de 
especiales. 
 
 
1. Estructura de datos compleja. 
2. Combinación de distintos mapas de 
polígono o vectoriales. 
3. Tecnología de costo elevado, 
particularmente por el sofisticado 
equipo y programas de cómputo. 
4. La simulación es difícil porque cada 
unidad tiene una diferente forma 
topológica. 
Elaborado por Domínguez Tejeda E., et al., (1998) 
 
 
 
1.2.3. Representación de los datos con modelos raster y vector 
 
La representación de los datos geográficos del mundo real se realiza a través de los 
elementos geográficos de puntos, líneas y polígonos. En la siguiente imagen se representa 
el proceso de abstracción de la información temática del mundo real representada en capas 
o layer con información temática de los datos geográficos. 
 
Proceso de abstracción de la información del 
mundo real. 
 
 
Información temática representada en capas 
las cuales pueden ser en el modelo vectorial o 
raster. 
 
Topografía 
Vías de comunicación 
Hidrología 
Geología 
Edafología 
Uso del suelo 
Vegetación 
Flora 
Fauna 
Tomado de ESRI (1992) 
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En la siguiente tabla se muestra la representación de los elementos geográficos de puntos, 
líneas y polígonos en los modelos vectorial y raster así como algunos ejemplos que pueden 
ser representados del proceso de extracción de la realidad. 
 
Representación de los elementos geográficos en el modelo vectorial y raster. 
 
La representación de la información en el modelo vectorial se representan mediante puntos 
acotados, líneas o polígonos; los puntos se definen mediante un par de valores de 
coordenadas con un atributo de altitud, las líneas mediante un ventor de puntos –de altitud 
única o no- y los polígonos mediante una agrupación de líneas. 
 
También en el modelo raster, los datos se interpretan como el valor medio de unidades 
elementales de superficie no nula que teselan el terreno con una distribución regular, son 
solapamiento y con recubrimiento total del área representada. 
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Un modelo digital de elevación es la estructura numérica de datos que 
representa la distribución espacial de la altitud de la superficie del terreno. 
Entonces, un modelo es la representación simplificada de la realidad. 
 
 
1.2.4. Modelos de elevación digital (MED) 
En la cartografía convencional la descripción de las elevaciones a través del mapa 
topográfico corresponde a la infraestructura básica del resto de los mapas. El papel 
equivalente en los Modelos Digitales de Terreno (MDT), es desempeñado por el modelo 
digital de elevaciones o MED. 
 
 
Los MDT tienen la forma de estructuras de datos, no son solo un listado de cifras, su 
construcción debe realizarse de acuerdo con una estructura interna. También representan 
la distribución espacial de una variable. La variable representada en los MDT es 
cuantitativa y de distribución continua, es decir, se representan campos a partir de una 
base de datos. 
 
Modelo digital del terreno (MDT). 
Tomada de Sanz (2012) 
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Estructura de datos de los modelos digitales de elevación 
 
La integración de los modelos digitales de elevación en los SIG implementa a un conjunto 
de métodos de representación de la realidad y de simulación de procesos que 
complementan la capacidad de los SIG en el manejo de la información temática. 
 
En los MDT el punto acotado es la unidad básica de información y se define como un valor 
de altitud z, al que acompañan los valores correspondientes de las coordenadas x, y (Sanz, 
2012). 
 
En los modelos de elevación digital, los modelos y estructuras de datos más utilizados son: 
• La red irregular de triángulos _TIN (Triangulated irregular network) 
• Estructura raster –la matriz regular- 
 
El modelo de elevación digital conocido como red de triángulos irregulares (TIN) es de tipo 
vectorial y se muestra en la siguiente imagen. Observa la estructura de datos TIN, la cual 
está compuestapor un conjunto de triángulos irregulares, los triángulos se construyen 
ajustando un plano a tres puntos cercanos no colineales, se adosan sobre el terreno 
formando un mosaico adaptado a la superficie del terreno. 
 
Representación del modelo de elevación digital en una estructura TIN. 
 
El modelo de elevación digital tipo raster se denomina Matriz regular y en la siguiente figura 
se presenta la estructura del modelo digital raster. En este tipo de modelo la localización 
espacial de cada dato está determinado por el origen y el valor del intervalo entre filas y 
columnas de la matriz. 
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Representación del modelo digital de elevación raster con una matriz en forma de columnas y filas. 
Tomado de Sanz Santos M.A. (2012) 
 
Para elaborar un modelo digital de elevación se requieren los datos de la altitud 
(hipsometría) que incluye la fase de transformación de la realidad geográfica a la estructura 
digital de datos. 
 
Los métodos básicos para obtener los datos de altitud se dan en la siguiente tabla y se 
dividen en dos grupos: directos cuando las medidas se realizan directamente sobre el 
terreno real, e indirectos cuando se utilizan documentos análogos o digitales elaborados 
previamente. 
 
 
 
Métodos directos e indirectos para adquirir los valores de altitud del terreno. 
 
Métodos directos Adquisición de información a partir de: 
Altimetría Altímetros transportados por plataformas aéreas o satélites. 
GPS Global positioning system, sistema global de localización 
mediante satélites. 
Radargrametría Interferometría de imágenes radar. 
Topografía Estaciones topográfica con grabación de datos. 
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Métodos indirectos 
Restitución Fuente digital (SPOT). 
Fuente analógica (cámaras métricas). 
Digitalización Automática (escáner). 
Manual (tablero digitalizador). 
 
 
 
1.2.5. Base de datos geográficos 
 
Una base de datos es la colección de uno o más ficheros de datos, almacenados en forma 
de estructura que contiene información no redundante, de modo que las relaciones que 
existen entre los conjuntos de datos puedan ser utilizados por el Sistema de Gestión de 
Base de Datos (SGBD) para manipular o recuperar los mismo. El SGBD es un programa 
de ordenador para almacenar, manipular, editar y recuperar información de una base de 
datos. 
 
Antes de iniciar con el tema de la base de datos geográfico, es conveniente conocer los 
conceptos principales de almacenamiento de datos informáticos como son: los ficheros y 
las bases de datos. 
 
Los ficheros se usan almacenar información con poco volumen que se suelen consultar 
en bloque. Las bases de datos se utilizan para grandes bloques de información que se 
quieren explotar y consultar de manera parcial. 
 
Existen numerosas formas de organizar una base de datos y la más común es la relacional 
para el tratamiento de los datos geográficos. En la siguiente tabla observa que la base 
relacional es una relación equivalente a una tabla de doble entrada en la que las filas 
(registros suelen ser los objetos geográficos de un cierto tipo entre todos los considerados); 
las columnas muestran las variables temáticas (campos) asociados a ellos. Una de estas 
columnas debe contener un elemento crucial de la descripción digital de la información 
geográfica (identificador por elemento). El identificador sirve para relacionar la descripción 
espacial con la temática y para la operación denominada unión relacional que se refiera 
a juntar dos o más ficheros de datos temáticos. 
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34 
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Ejemplo de tabla de datos para realizar una operación relacional. 
 
 
 
 
El uso de base de datos relacionales tiene ventajas e inconvenientes respecto al uso de 
ficheros: 
 
Ventajas 
 
• Facilidad en el manejo de grandes volúmenes de datos. 
• Alto rendimiento de consulta gracias a los índices. 
• Independencia del tratamiento de la información por parte del sistema operativo. 
• Seguridad de acceso a la información. 
• Integridad referencial y no duplicidad de los datos. 
• Acceso concurrente y transaccional a los datos. 
• Copias de seguridad y recuperación de datos. 
 
Desventajas 
 
• El costo de licencia y el mantenimiento de algunos SGBD es muy elevado. 
• Se debe poseer conocimientos de administración y explotación de bases de 
datos. 
• Tareas sencillas como copia o edición de la información requieren conocimientos 
avanzados. 
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La información anteriormente expuesta deberá considerarse para la elaboración de una 
base de datos geográfica. A continuación revisarás cómo se hace el diseño de una base 
de datos. 
 
Diseño de una Base de Datos Geográficos 
 
Para desarrollar e implementar una base de datos geográfica en un Sistema de 
información geográfica se deben considerar las siguientes fases (INEGI 1993): 
 
1. Diseño conceptual. 
 
2. Diseño lógico. 
 
3. Implementación física o modelo físico. 
 
En cuanto al diseño conceptual, se realiza un análisis de requerimientos de información 
de contenidos y datos disponibles para identificar a los elementos de información que sean 
inconsistentes o que estén duplicados. En esta fase se elabora el diccionario de datos el 
cual explica el contenido de la base de datos geográfica. El modelo conceptual es el 
proceso a desarrollar que se define después identificar los requerimientos, la disponibilidad 
de información y la forma en que se va a correlacionar para interpretar la información y 
obtener los resultados de manera adecuada. 
 
En el diseño lógico es la idea estructurada que se plantea en el modelo conceptual, pero 
desde una perspectiva sistémica. En este caso es fundamental el conocimiento de los 
formatos de la información de entrada y de salida, así como los procesos y herramientas 
necesarias para el procesamiento de la información. 
 
El modelo físico o implementación es la creación de la representación computarizada 
que se refiere al diseño y creación de registros, archivos, métodos de acceso, restricciones 
de seguridad de la base de datos. Es hasta esta etapa en que la base de datos se 
materializa en un equipo de computación, utilizando las capacidades que el equipo 
seleccionado presenta en particular. Ello también significa que un modelo lógico o 
conceptual determinado puede tener diferentes implementaciones físicas, dependiendo del 
equipo computacional o de los equipos en que se decida implementarlo (INEGI, 1993). 
 
Formatos de almacenamiento 
• Ficheros CAD (Microstation y AutoCAD) 
• ESRI Shapefiles 
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36 
Sistemas de información geográfica 
Unidad 1. Sistemas de información geográfica U1 
 
 
 
 
Existen otros tipos de formatos de almacenamiento como son: 
• General Electric Smallworld 
• Geomedia Ware houses 
• GML 
• ESRI ArcSDE 
• Oracle Spatial 
 
A continuación se explican los formatos de almacenamiento más empleados en la 
información cartográfica disponibles en los portales de los organismos públicos en México. 
 
Ficheros CAD (Computer Aided Daesign o diseño asistido por ordenador), almacenan 
datos geográficos, son herramientas computacionales de soporte al diseño con 
geometrías. Programas que manejan este tipo deficheros: AutoCAD y Microstation. Los 
formatos de archivo CAD más habituales son: 
 
• AutoCAD DXF. Es un formato de archivo CAD para facilitar la interoperabilidad de 
AutoCAD con otros programas. 
• DWG. Es un formato de archivo que permite guardar datos de diseños en dos y 
tres dimensiones y es el formato nativo e interno de AutoCAD. 
• DGN. Es un formato de archivo CAD con las mismas capacidades que DWG, pero 
para la herramienta Microstation de Bentley. 
 
La estructura interna de almacenamiento de los archivos CAD está orientada al diseño 
industrial y no responde a la organización de una base de datos relacional. Este formato 
de almacenamiento no cumple con muchas de las características generales de los formatos 
de almacenamiento geográficos de un Sistema de información geográfica. 
 
ESRI Shapefiles, es uno de los formatos más utilizados para el almacenamiento de los 
datos geográficos, diseñado por ESRI (Environmental Systems Research Institute) como 
formato de intercambio de información entre las herramientas de ESRI (y otras 
herramientas SIG). Este tipo de archivo almacena varios ficheros, pero su contenido se 
puede entender como la tabla de una base de datos relacional (Botella Plana A., 2011). 
 
El almacenamiento de los datos geográficos de una base de datos relacional se realiza 
mediante una combinación de varios ficheros: 
• Fichero .shp. contiene las geometrías de los elementos. 
• Fichero .shx. contiene el índice de los elementos. 
• Fichero .dbf. contiene los atributos alfanuméricos de los elementos. Son estos 
datos los que se pueden considerar como una tabla de base de datos relacional. 
• Fichero .prj. contiene el sistema de coordenadas del shapefile. 
• Fichero .sbn. contiene los índices espaciales, si los hay. 
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37 
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Unidad 1. Sistemas de información geográfica U1 
 
 
 
 
 
 
Para que puedas profundizar sobre el tema, consulta el documento Apuntes Bases de 
Datos 1 de la Escuela Politécnica Superior, Universidad de Alicante, esta la podrás 
encontrar en la sección Fuentes de consulta de este documento. En él encontrarás 
conceptos de bases de datos, sistemas de gestión de bases de datos, modelos de datos, 
los fundamentos del modelo relacional de datos desde la doble perspectiva algebraica y 
lógica, lo que permite introducir formalmente las estructuras de datos del modelo y sus 
operadores asociados mediante el Álgebra Relacional. 
 
 
1.2.6. Tecnología GPS 
 
El Sistema de Posicionamiento Global por sus siglas en inglés (GPS) Global Positioning 
System, es un sistema de posicionamiento global satelital que permite obtener la ubicación 
exacta de un punto cualquiera de la superficie. Este sistema fue diseñado y desarrollado 
por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos de América con fines estratégicos 
estrechamente ligados a su aplicación bélica. Entre sus muchas aplicaciones posibles 
destacan las de navegación, movimiento y localización en lugares de morfología 
extremadamente regular donde no existen puntos de referencia reconocibles. El sistema 
de posicionamiento global se basa en una red de 24 satélites que se encuentran alrededor 
de la Tierra, los satélites definen una serie de órbitas a una distancia aproximada de 20.000 
km y emiten una señal de radio que transmite información referida a su posición. El 
receptor, ubicado en un punto cualquiera de la Tierra recibe la señal de más de 5 satélites 
y envía su ubicación exacta (Ackroyd y Lorimer, 2008). 
 
Un sistema GPS tiene tres partes fundamentales: el satélite, la señal y el receptor. Estos 
tres componentes están sometidos a una serie de contratiempos de diversa naturaleza que 
provocarán ciertos errores en las mediciones resultantes. 
 
Las fuentes de los errores que pueden afectar al satélite son, la imprecisión registrada por 
el reloj y por el otro lado cualquier desviación de su órbita. La precisión de los relojes de 
los satélites es muy alta, pero una variación mínima ocasiona una alteración en la medida. 
Las órbitas seguidas son conocidas por los receptores, pero pueden ser modificadas por 
efectos atmosféricos y la velocidad de transmisión de la señal de radio puede tener 
variaciones. Por ejemplo, la señal de GPS al atravesar las partículas cargadas de la 
ionosfera y después el vapor de agua de la troposfera la velocidad disminuye. El receptor 
no puede identificar estas alteraciones, pero se lleva a cabo una corrección diferencial 
automáticamente (Hum, 1993b). 
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38 
Sistemas de información geográfica 
Unidad 1. Sistemas de información geográfica U1 
 
 
 
 
La fuente de error más importante (hasta tres veces superior a la suma de los máximos 
posibles de todos los anteriores) es la Selective Availability (SA) disponibilidad selectiva, 
que es el dispositivo que introduce el Departamento de Defensa de los Estados Unidos. 
 
El GPS está compuesto por tres componentes de un sistema, éstos son: 
 
• Segmento espacial: Son los satélites GPS que emiten señal de radio desde el 
espacio, forma una constelación de 24 satélites distribuidos en 6 órbitas con un 
período de rotación de 12 horas a una altitud de 20 200 km y una inclinación de 
55°con respecto al plano ecuatorial. Esta distribución espacial permite al usuario 
tener entre 5 y 8 satélites visibles en cualquier momento. 
• Segmento de control: Son las estaciones de rastreo distribuidas en la superficie 
terrestre. Estas estaciones monitorean a cada satélite analizando las señales 
emitidas, actualizan los datos de los elementos y mensajes de navegación, así 
como las correcciones de reloj de los satélites. Las estaciones están ubicadas 
estratégicamente cerca del plano ecuatorial y cuentan con relojes de muy alta 
precisión. 
• Segmento usuario: Son los receptores GPS que registran la señal emitida por los 
satélites para el cálculo de su posición, toman la velocidad de la luz y el tiempo de 
viaje de la señal y obtienen las distancias entre cada satélite y el receptor en un 
tiempo determinado, observando al menos 5 satélites en tiempo común; el 
receptor calcula el tiempo y las coordenadas x, y, z. 
 
En la siguiente imagen se muestran algunos modelos de GPS (navegadores), que 
permiten la ubicación de la posición de los elementos geográficos. 
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Para que puedas profundizar sobre el tema, consulta 
la página oficial del GPS en donde se expone el tema 
Sistema de posicionamiento global (GPS), está la 
podrás encontrar en la sección Para saber más de 
este documento. 
 
 
Tipos de GPS. 
 
 
 
La precisión de los puntos medidos a partir del GPS dependerá del número de satélites 
observados, de la señal de ruido, elevación de la máscara, línea base, la geometría de la 
constelación (PDOP: Position Dilution of Precisión) y el tiempo de observación del punto 
o vértice por posicionar. 
 
 
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Sistemas de información geográfica 
Unidad 1. Sistemas de información geográfica U1 
 
 
 
 
1.3. Proyecciones cartesianas 
 
Las proyecciones cartesianas son aquellas que nos permiten obtener un sistema de 
coordenadas sobre un plano, para determinar la localización exacta de los elementos que 
aparecen sobre el mapa, a partir de un sistema tridimensional de coordenadas (latitud, 
longitud y altitud, es decir, x, y, z). Observa en la siguiente figura el sistema cartesiano. 
 
Sistema cartesiano sobre tres dimensiones. 
 
 
 
1.3.1. Sistema de proyección cartográfica 
 
Una proyección cartográfica es la transferencia de lasuperficie física de la Tierra a su 
imagen plana a través de un sistema de proyección (Mendieta y Valencia, 2005). 
 
El posicionamiento de la superficie terrestre a través de los sistemas de coordenadas está 
vinculado a las superficies auxiliares de un elipsoide que se utilizan para expresar 
matemáticamente y con mayor aproximación la superficie de la Tierra. El elipsoide es la 
figura geométrica que más se acerca a la forma de la Tierra y se utiliza como superficie 
auxiliar para definir el sistema de referencia del posicionamiento global o universal. Para 
ello, se utilizan las coordenadas horizontales (x, y) y la de posicionamiento vertical conocida 
como altitud (Harvey, 2008). 
 
Al considerar que la Tierra es semejante a un elipsoide, su superficie no se puede trasladar 
a un plano sin presentar deformaciones angulares, lineales y de área, para minimizar estas 
deformaciones se recurre a la proyección de los elementos sobre la Tierra apoyándose en 
figuras geométricas - cilindro, cono, plano- que permitan trasladar la superficie terrestre a 
un plano. 
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Unidad 1. Sistemas de información geográfica U1 
 
 
 
 
En el manejo de los SIG se encuentran tres clases o tipos de proyecciones: cilíndrica, 
cónica, plana o acimutal. 
 
En la siguiente tabla podrás observar los tres sistemas de proyecciones cartográficas y las 
medidas que se conservan sin deformación. 
 
Sistemas de proyección y medidas que conservan: conforme (ángulos), equidistante (distancias), 
equivalente (áreas) y acimutal (direcciones). 
 
Sistema de proyección Exactitud 
Conforme ángulos 
Equidistante distancias 
Equivalente o isoareales áreas 
Acimutal direcciones 
 
Basada en Christopherson (2007) 
 
 
Proyección cilíndrica 
 
Es la proyección cartográfica que mantiene la perpendicularidad de meridianos y paralelos. 
Esta proyección considera la superficie del mapa como un cilindro, que rodea a la Tierra 
tocándolo en el ecuador. El mapa que se elabora a partir de una proyección cilíndrica que 
representa a la superficie terrestre sobre un rectángulo y las líneas paralelas equivalentes 
al eje X representan la longitud y están separadas a la misma distancia, mientras que las 
líneas paralelas equivalentes al eje Y, representan la latitud con una separación diferente. 
Una de las limitantes es la deformación cerca de los polos. Las proyecciones cilíndricas 
más utilizadas en el manejo de los SIG son: 
 
Proyección Mercator. Es la proyección cilíndrica que corta dos o más meridianos y se 
representan en línea recta. Las direcciones que se representan en los mapas Mercator son 
los de mayor utilidad para la navegación y son muy exactos para las regiones ecuatoriales. 
En la figura observa la red de paralelos y meridianos en líneas rectas y a medida que se 
separan del ecuador la distancia aumenta hacia los polos. 
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Red de paralelos y meridanos. 
Basado en Enciclopedia Libre Universal en Español (2011) 
 
 
Proyección Universal Transversa de Mercator (UTM). Es una proyección cilíndrica 
conforme (que preserva ángulos). Esta proyección envuelve a la Tierra en un cilindro y 
cuyo eje se encuentra a 90° con respecto a su eje de la misma (transversal). El cilindro es 
secante, es decir que corta a la superficie terrestre en dos puntos separados cada 6°, así 
que la representación de la Tierra se obtiene girando el cilindro cada 6°, a cada faja se le 
da el nombre de huso meridiano. Las zonas resultantes se cuentan a partir de 180 ° oeste 
hacia el este (Christopherson, 2007). México queda comprendido entre los husos 11 y 16. 
En esta proyección las regiones que se encuentran por arriba de los 80º de latitud no se 
representan por tener mayor deformación. En la siguiente figura se muestran las zonas 
UTM correspondientes para México y la red de paralelo y meridianos rectangulares. 
 
Zonas UTM para México. 
 
Basado en Zepeda (2005) 
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Proyección cónica 
 
Este tipo de proyección tiene una red de meridianos que se convierte en rectas 
concurrentes en el polo, mientras que los paralelos son circunferencias concéntricas. Esta 
proyección proyecta a la Tierra sobre un cono tangente y en los paralelos base (por 
ejemplo, el Ecuador). Con este tipo de proyección se presenta mayor distorsión en las 
zonas que tienen mayor distancia a los paralelos tipo. La proyección cónica más utilizada 
es: 
 
Proyección cónica conforme de Lambert. Esta proyección se usa para representar 
continentes o grandes porciones de terreno. Se basa en un cono colocado sobre la tierra 
en forma secante (recta que corta a una circunferencia en 2 puntos) y cuyo vértice coincide 
con la línea del eje de la Tierra. En la siguiente figura se muestran los planos que cortan a 
la Tierra y se conocen como paralelos tipo, base o estándar. Este tipo de proyecciones se 
recomiendan para representar grandes extensiones de terreno. 
 
Paralelos estándar. 
 
Basado en Enciclopedia Libre Universal en Español (2011) 
 
Se muestra en la figura la proyección cónica conforme Lambert donde se observa el corte 
de la superficie terrestre a partir de los paralelos tipo. 
 
Proyección plana o acimutal 
 
En este tipo de proyecciones cartográficas se proyecta la Tierra sobre un plano. De acuerdo 
a Harvey (2008), las proyecciones acimutales son: 
 
• Proyección gnomónica. En esta proyección todos los arcos de los círculos 
máximos están representados como líneas rectas. Esta proyección es muy útil 
para la navegación, pero tiene la desventaja que de los 45º de latitud hacia los 
polos es poco confiable. 
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Unidad 1. Sistemas de información geográfica U1 
 
 
 
 
Proyección gnomónica. 
 
Tomado de U.S. Department of the Interior-U.S. Geological Survey. (2006) 
 
• Proyección acimutal equivalente. En esta proyección las áreas no presentan 
deformación y son proporcionales a realidad. 
Proyección acimutal equivalente. 
 
Tomado de U.S. Department of the Interior- U.S. Geological Survey (2006) 
 
• Proyección equidistante. Esta proyección se conservan las distancias a lo largo 
de las líneas que irradian desde el centro de la proyección. Es la proyección más 
utilizada por la aeronavegación por que se mantienen las direcciones y medidas 
sobre ellas. 
Proyección acimutal equidistante. 
 
Tomado de U.S. Department of the Interior-U.S. Geological Survey (2006) 
 Ecuador 
polar
 
Proyección 
Plano de 
proyección 
Proyección 
ecuatorial. 
 
Proyección 
Oblicua 
 
 
 
 
 
 
Plano de 
proyección 
Proyección 
Ecuador polar 
Proyección 
ecuatorial. 
Proyección 
Oblicua 
 
 
 
 
 
 
 
Plano de 
proyección Proyección 
 Ecuador 
polar
 
Proyección 
ecuatorial. 
Proyección 
Oblicua 
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• Proyección ortográfica. En este tipo de proyección se proyecta el hemisferio 
norte o sur sobre un plano perpendicular y el centro de perspectiva se encuentra a 
una distancia infinita de la Tierra. La escala se conserva únicamente en el centro y 
la deformación aumenta hacia el exterior. Este tipo de proyección se utiliza en 
cartas astronómicas y mapas mundiales artísticos. 
 
Proyección acimutal ortográfica. 
 
Basada en U.S. Department of