Principios cartográficos básicos SIG-DDT-GEF - BVSDE Desarrollo ...

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Principios Cartográficos Básicos y
Sistema de Posicionamiento Global
Principios Cartográficos Básicos
SIG­DDT­GEF
Área Análisis de Salud y Sistemas de Información
OPS/HDM/AIS
2006
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Health Analysis and Information Systems DD/AIS
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LA CARTOGRAFÍA
El sistema clásico para representar
nuestra ubicación sobre la superficie
de la Tierra son los mapas.
La cartografía se puede definir como
el conjunto de técnicas y el arte de
elaborar mapas que representen los
datos geográficos:
– formación,
– análisis,
– mantenimiento,
– lectura,
– interpretación
– y utilización de los mapas
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Los mapas
Los mapas son modelos bidimensionales que sintetizan
uno o varios aspectos de la realidad
No son dibujos o figuras
Ayudan a responder a las preguntas ¿dónde y por qué? se
distribuyen dichos fenómenos.
Son una herramienta de análisis.
Se han definido el mapa como el lenguaje de la
geografía.
CON LOS SIG SE PUEDEN PRODUCIR MAPAS COMPLEJOS Y
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DINAMICOS.
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Se podría considerar
como una figura
geométrica
superficie rugosa y
áspera debido a
topografía,
semejanzas a figuras
tales como:
– Esferas
– Esferoides/elipsoides
– Geoide.
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Forma de la Tierra
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Esferoides
Desde 1800 hasta la actualidad, al menos 20 cálculos del radio y achatamiento
de la Tierra han sido hechos, basados en mediciones tomadas en diferentes
posiciones.
Esferoides más usados:
NOMBRE FECHA RADIO A
(METROS)
RADIO B
(METROS)
WGS 84 1984 6,378,137 6,356,752
GRS 80 1980 " "
WGS 72 1972 6,378,135 6,356,750
Australiam 1965 6,378,160 6,356,774
Krasovsky 1940 6,378,245 6,356,863
Internacional 1924 6,378,388 6,356,911
Clarke 1880 6,378,249 6,356,514
Clarke 1886 6,378,206 6,356,583
Bessel 1841 6,377,397 6,356,079
Airy 1830 6,377,563 6,356,256
Everest 1830 6,377,276 6,356,075
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Satélites y forma de la Tierra
– GPS Sistema de Posicionamiento Global:
Se ha vuelto a medir la Tierra
A partir del uso de los GPS se vio la necesidad de
cambiar el sistema geodésico respecto a nuevos
marcos de referencia internacional
– La Tierra tiene una forma diferente a lo que se pensaba
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Datum
Representación simplificada de la forma y tamaño de la Tierra
Generalmente toma la forma de un esferoide: elipse rotando en su
eje menor.
Como resultado se pueden conocer las posiciones exactas de los
objetos sobre la superficie terrestre
Se generan puntos de referencia cuyas relaciones geométricageográficas
son conocidas
Posición Exacta
–Medida con métodos combinados: astronómicos,
geodésicos, trigonométricos, gravimetricos
Origen de sistema de triangulación en los niveles
nacionales
–Para medir otros puntos
– Se miden a partir de la figura geométrica que representa a la
Tierra desde su centro
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Define
tamaño y
forma de la
tierra y, por
tanto el origen
y orientación
del sistema de
coordenadas
Datum y sistema de coordenadas
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Datum
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Ubicación y Sistema de Coordenadas
Sistema lineas
imaginarias
Sistemas de referencia
para localizar un punto en
el espacio
Desde siglos I y II a.c.
Uso de sistema de
coordenadas geográficas
Eratostenes
Hiparco
MALLA
GRADICULA
RED
GRID
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Ecuador
Meridiano de Greenwich
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Paralelos y Meridianos
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Sistemas de Coordenadas
Sistemas de referencia para localizar un punto en el espacio
Coordenadas cartesianas
(y, ­x)
(x,y,z)
z
y
(y=2, x=3)
(­y, x)
x
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Coordenadas Geográficas
(Longitud, Latitud, Altitud)
Longitud Oeste
(­)
Longitud Este
(+)
Latitud Norte
(+)
Latitud Sur
(­)
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Coordenadas geográficas
Los eventos geograficos
pueden ser ubicados en
la superficie terrestre
mediante un sistema de
coordenadas:
– Longitud
– Latitud
– Altitud
T. de Cáncer
Ecuador
T. de Capricornio
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30 O
90 0
90 0
Meridiano de Greenwich
66.5 O
23.5 O
0 O
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Grados, minutos y segundos
sistema sexagesimal
T. de Cáncer
Ecuador
T. de Capricornio
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30 O
66.5 O
23.5 O
0 O
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SISTEMA SEXAGESIMAL:
Grados, minutos y
segundos:
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Unidades de Medición
00º00’00 ’N (latitud)
00º00’00 ’E (longitud).
SISTEMA DECIMAL
Grados decimales.
Los datos de longitud y
latitud representados en
otro formato
00.00000000 para
desplegar
– minutos
– segundos
como fracción de grado
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130W
110W
105W
100W
95W
90W
85W
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80W
75W
70W
65W
60W
55W
50W
45W
40W
20W
35W
15W
60N
30W
55N
50N
45N
25W
40N
35N
30N
25N
20N
15N
20W
10N
5N
10S
15S
20S
25S
30S
35S
40S
45S
50S
55S
60S
0
15W
10W
5W
0
5E
10E
15E
25E
20E
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Elementos constituyentes de un mapa
1. Los eventos geográficos a representar
la proyección
la escala
la simbología
2. La información de referencia
– titulo,
– leyenda,
– referencias: norte, coordenadas, escala gráfica
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PROYECCIÓN
La proyección es la transformación –matemáticade
los objetos existentes en una superficie curva y
tridimensional (Tierra), sobre una superficie plana
y bidimensional (Mapa).
Intenta representar, en un plano, las formas y las
distancias de la tierra, lo más fielmente posible.
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Proyectar
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Tipos de Proyecciones
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Plana
o azimutal
Cilíndrica Cónica
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PRINCIPALES TIPOS DE
PROYECCIONES
Desarrollo de superficies: cilíndricas, cónicas y planas
Más las condiciones de: conformidad y equivalencia/equidistancia.
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Otras caracteristicas de las proyecciones
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Conforme (Mercator)
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Proyecciones
cilíndricas
Equivalente (Berhmann)
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Conforme
Equivalente
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Proyecciones cónicas
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Conforme Proyecciones
azimutales o planas
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Equivalente
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LA SELECCIÓN DE UNA PROYECCIÓN
DEPENDE DE LA ESCALA Y EL ÁREA A
REPRESENTAR.
Para continentes
y regiones es
necesario emplear
alguna proyección
que no
distorsione las
formas
PROYECCIONES
CONFORMES
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Para areas
pequeñas, es
necesario emplear
proyecciones que
conserven los
valores de áreas y
distancias
VALOR IGUAL O
EQUIVALENTES
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En varios paises de América las
proyecciones que se usan que en general se
emplean son...
Para representar
todo el país :
–Proyección
Cónica
Conforme de
Lambert.
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Dentro del país
–Universal
Transversa de
Mercator (UTM),
que es una
proyección
cilíndrica,
transversal y
equivalente.
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Cónica Conforme de Lambert
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125W
5N
Conica Conforme de Lambert para Mexico
30N
25N
20N
15N
120W
115W
110W
105W
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100W
95W
90W
85W
80W
75W
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UTM
Las zonas proyección Universal Transversa de Mercator
(UTM) se encuentran entre:
– 84 grados norte y
– 80 grados sur.
Dividen el mundo en:
– 60 zonas,
– 6 grados cada una.
Están numeradas del
– 1 al 60 hacia el este desde los 180 grados.
Cada zona tiene como referencia un meridiano central:
– para proyectar los 6 grados de ancho de acuerdo a la
proyección UTM
– las unidades de medida son los metros a partir del meridiano
central.
– Se asigna un falso este para obtener medidas positivas en
metros
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ZONAS UTM
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Zonas UTM para Mexico
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En los Sistemas de Información Geográfica
Los SIG actuales proyectan
los mapas automáticamente
(si están referenciados con
coordenadas)
Ya tienen incorporadas las
medidas y correcciones
relativas a la red Geodésica
Internacional
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Es necesario
seleccionar la
proyección de
acuerdo a la región.
Y de acuerdo a la
escala
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ESCALA
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LA ESCALA
La escala se define como la razón existente entre la
distancia del mapa y la distancia en el terreno.
– Se refiere al grado de reducción del mapa y el terreno:
número de veces que una distancia real en el terreno es
reducida en el modelo gráfico,
una escala 1:1000 quiere decir que un centímetro en el
mapa equivale a 1000 cm. en el terreno real.
Las escalas representan fracciones (la relación entre el
papel y el terreno) y se pueden expresar como 1/1000
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Escalas grandes y pequeñas
Los términos gran escala y pequeña escala son de uso
común
Es necesario referirse al tamaño de la fracción y no al
tamaño del denominador.
– por ejemplo, un mapa de escala 1:250,000 es de pequeña
escala
– en tanto el mapa 1:250 es de gran escala.
Ejemplo: 1/2 es mayor que ¼ .
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Es útil emplear escalas
gráficas.
En proyecciones
equivalentes
Los SIG las calculan
automáticamente.
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Escalas gráficas en los mapas
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EL SÍMBOLO TRADUCE VISUALMENTE EL FENÓMENO
REPRESENTADO
Entre los objetivos de la cartografía está el comunicar el
nivel de abstracción, la generalización y las
combinaciones de fenómenos que el cartógrafo encontró
en una zona geográfica.
– El símbolo debe cumplir la función de transmitir al
lector el pensamiento del autor del mapa
– El mejor será aquel que se reconozca fácilmente, sin
necesidad de rotulación.
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INFORMACIÓN AUXILIAR DEL MAPA, FUERA DE
LA SUPERFICIE CARTOGRAFIADA:
Distribuir y ubicar los elementos del mapa dentro de una
composición total, para que el observador vea el resultado
que el cartógrafo intentó transmitir.
un marco, que delimita el campo del mapa (mapa interactivo)
los datos significativos de posición y orientación,
– longitudes y latitudes
– Norte (rosa de los vientos)
la escala numérica y/o gráfica;
la leyenda, que debe contener el resumen explicativo de las
convenciones y símbolos adoptados;
el título, indispensable para identificar el tema tratado.
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SISTEMA DE POSICIONAMIENTO GLOBAL
(GPS)
Su utilidad en Salud Pública a través de los
Sistemas de Información Geográfica
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(SIG)
Área Análisis de Salud y Sistemas de
Información OPS/DD/AIS
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Qué es un GPS
Formado por tres subsistemas:
­ Una constelación de satélites
artificiales alrededor de la Tierra
que emite señales de radio
­ Un control de operaciones (red
terrestre de control de señales)
­ Un subsitema de usuarios con
receptores que usan los datos
para navegación, posicionamiento,
diseminación de tiempos y
frecuencias (telecomunicaciones) e
investigación (atmosférica).
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nSistema de
nPosicionamiento
nGlobal
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Relación entre los subsistemas
ESTACIONES DE
CONTROL:
– Responsables de la
operación el sistema
– Programan la posición
de los satélites y su
funcionaminento
– Comunicación al menos
2 veces al día
CONSTELACIÓN DE SATÉLITES:
– Envían las señales de radio a los receptores
– Son programados desde las estaciones de control y
reciben comunicación al menos una vez al día
– Proveen información de navegación y tiempos a los
usuarios
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COMUNIDAD DE
USUARIOS
– Recibe las señale y
las convierten en
coordenadas
– Propósitos :
navegación,
localización,
orientación y mapeo
de puntos de interés
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La constelación de Satélites
Son 24 satélites 21 trabajando y 3 de
reserva
Ubicados en planos orbitales muy altos
(20,200 km); así no se afectan por las
condiciones atmosféricas
Organizados en 6 planos orbitales (4 en
cada uno) inclinadas a 55 grados respecto
al Ecuador que completan cada 12 horas
La luna y el sol pueden tener algún efecto
en sus órbitas (pero su impacto es
calculado y corregido).
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Global Navigation Satellite System
Global Navigation Satellite System
(GLONASS)
(GLONASS)
Contraparte rusa de los GPS.
Contraparte rusa de los GPS.
Provee cobertura mundial, pero
con
Provee
mayor
cobertura
precisión
mundial,
para latitudes
pero
con mayor precisión para latitudes
boreales
boreales
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El elemento de control
Responsables de la operación
del sistema GPS
– Predicen las órbitas de los
satélites
– Mantiene a los satélites
en sus órbitas
– Activa los de reservas
cuando es necesario
– Controlan la
disponibilidad
– Actualiza los mensajes de
navegación
Ubicación precisa
– Hay un control maestro de
operaciones que está en
Colorado
– Todos tienen antenas
terrenas excepto Hawaii
– Con relojes atómicos para
calcular con exactitud
tiempos
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La recepción
10 o 10 o
Horizonte
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Los receptores sobre la
tierra que capturan las
señales de radio que emiten
satélites en órbita
Para su uso deben estar 10
grados arriba del horizonte
Los receptores GPS calculan
las posiciones con datos de
varios satélites a la vez
– Para hacer mediciones
de Longitud, Latitud y
Altitud debe haber, al
menos 4 visibles.
– Si sólo es Latitud y
Longitud se requieren 3
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Cómo se procesa la señal
Se sabe la posición exacta de los satélites y
éstos envían una señal de radio hacia los
receptores
Los aparatos GPS obtienen el código de la
señal de radio de los satélites GPS y
generan un cógigo idéntico.
Una vez que recibe el mensaje de
navegación (de almanaque con los datos
precisos de los satélites posición y
velocidad) se eligen los satélites más
cercanos.
La distancia se calcula midiendo el tiempo
que tarda en llegar la señal al receptor y de
esa diferencia es que se determina la
distancia entre receptor y satélite
Se utiliza la trilateración para determinar
la posición del receptor GPS sobre la
Tierra.
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Posición
precisa
conocida
Distancia
conocida
Almanaque GPS
Posición
precisa
conocida
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Errores, sesgos y/o ruido
• Disponibilidad diferencial
controlada por el Depto. de
Defensa de USA; es intencional a
dos desviaciones estándar de la
medida original
• De la posición del satélite
• De los relojes de las estaciones
de control
• De la atmósfera (tropósfera o
ionósfera)
• Errores humanos (de bases de
control terrestre, de los
usuarios)
• Del Software
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Existe un sistema de correcciones
diferenciales a partir estaciones
terrenas con coordenadas conocidas
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De croquis a mapas
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Recolección de datos
en terreno con GPS
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Los archivos digitales de los
GPS con coordenadas
geográficas se integran a
los SIG
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GPS y SIG
Sistema de Posicionamiento Global y
Sistemas de Información Geográfica
Los SIG usan estas bases de
datos digitales y los
convierten en elementos
geográficos (puntos, Líneas
o polígonos)
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Health Analysis and Information Systems DD/AIS
PAHO’s GIS in Public Health Project
GPS a SIGEpi
Función desarrollada específicamente para el proyecto GEF ­ DDT
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Localidades en la frontera de Costa Rica­Panamá levantadas
con receptor GPS Garmin y representadas en un SIG
Health Analysis and Information Systems DD/AIS
PAHO’s GIS in Public Health Project
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Puntos de coordenadas geográficas de las viviendas
levantadas con GPS en la localidad de Las Flores,
Belice 2005.
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Integración GPS­SIG
Los receptores cuentan o pueden
usar un Software que crea una base
digital
A los puntos levantados se les
pueden añadir atributos, como…
– nombre de la localidad,
– domicilio o cruce, u otro tipo de
identificador,
– tipo de caso,
– etiquetas
Se pueden emplear con cartografía
digital de fondo
O incorporar a un SIG
Health Analysis and Information Systems DD/AIS
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