texto del curso sig 2010 - aviso - Catie

Introducción a los Sistemas de Información
Geográfica y Teledetección
Escuela de Posgrado
Sergio Velásquez Mazariegos
Christian Brenes Pérez

© Laboratorio de Sistemas de Información Geográfica
Centro Agronómico Tropical de Investigación y Enseñanza
CATIE 7170-43
Turrialba, Costa Rica
Teléfono: (506) 558 2330 • Fax: (506) 558 2055

TABLA DE CONTENIDOS
Introducción a
los Sistemas de
Información
Geográfica y
Teledetección
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje
3

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Conceptos básicos
Los Sistemas de Información Geográfica 1 (SIG) pueden definirse como un sistema
conformado por equipos y programas utilizados para almacenar, recuperar,
analizar y representar datos geográficos. Los entendidos también incluyen dentro
de los SIG al personal operativo y los datos que se introducen en el sistema.
Los SIG se han construido a partir del conocimiento de varias disciplinas
académicas, lo que los hace una nueva ciencia interdisciplinaria:
• Geografía
o Cartografía
o Ciencia de la localización
• Informática
o Modelo de datos
o Diseño de base de datos
o Gráficoss
o Diseño de interfaces
• Matemáticas
o Topología
o Teoría de gráficos
o Geometría
• Estadística
o Estadística tradicional
o Estadística espacial (geoestadística)
• Ciencia de la información
o Métodos de almacenamiento y recuperación
o Documentación y metadatos
Los elementos espaciales en un SIG se almacenan en un sistema de coordenadas
(latitud/longitud, UTM, Lambert Conformal, etc.), el cual refiere un lugar
particular de la superficie terrestre. Los atributos descriptivos se almacenan en
forma tabular y se asocian a los elementos espaciales. Los datos espaciales y sus
atributos asociados que tienen el mismo sistema de coordenadas se pueden
desplegar juntos en forma de capas para análisis y despliegue (mapas). Los SIG
se pueden utilizar en una gama de aplicaciones, desde las ciencias sociales hasta el
1 Los SIG son también conocidos en inglés como “GIS” que son las iniciales por Geographic Information
Systems
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje 2

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
manejo de recursos naturales y la planificación de espacios naturales, que es la
temática de este curso.
Los SIG se diferencian de los CAD (programas para ingeniería y arquitectura) y
otras aplicaciones gráficas computarizadas en que los datos espaciales están
geográficamente referenciados a una proyección de mapa en un sistema de
coordenadas terrestre. La mayor parte de datos espaciales pueden ser
re-proyectados de un sistema de coordenadas a otro y por lo tanto, datos de
diferentes fuentes pueden ser agrupados en una base de datos comunes e
integrados utilizando un programa de SIG. Los límites de los elementos espaciales
se deben “registrar” para que se alineen apropiadamente cuando se re-proyectan al
mismo sistema de coordenadas. La topología es otra propiedad de una base de
datos SIG, la cual define las relaciones espaciales entre los elementos. Los
componentes fundamentales de los datos espaciales en un SIG son los puntos, las
líneas (arcos) y los polígonos. Cuando las relaciones topológicas existen, se pueden
realizar análisis como la modelación del flujo a través de líneas interconectadas en
forma de red, combinar polígonos adyacentes que tienen características similares y
sobreponer elementos geográficos.
Conocimiento espacial
El mundo real es muy complejo para ser modelado completamente por cualquier
sitema de información, por lo que solamente las áreas de interés específico deben
ser seleccionadas para ser incluidas dentro de una aplicación de SIG determinada.
Una vez que se ha escogido un área de aplicación el siguiente paso es seleccionar
aquellos elementos que son relevantes a la aplicación y para capturar información
acerca de su localización y características (figura 1).
Estos elementos difieren en tamaño, color, patrón, escala de medida y grado de
importancia. Estos pueden ser medidos directamente por instrumentos de campo,
teledetectados por satélites a cientos de kilómetros de la superficie de la tierra,
recolectados por censadores o extraídos de páginas de documentos y mapas
producidos en el pasado. La naturaleza de datos a menudo dicta no solamente
cómo se representará la Tierra dentro de una base de datos SIG, sino cómo se
analizarán e interpretarán los resultados de estos análisis (figura 2).
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Figura 1. Comparación entre los fenómenos del mundo real y la concepción del
cartógrafo (DeMers)
Figura 2. Para introducir el mundo real en un SIG, se tienen que hacer modelos
simplificados (Bernhardsen).
Los mapas son representaciones gráficas del mundo real. Los objetos
representados por los mapas, sean naturales o hechos por el hombre, se llaman
elementos (rasgos) del mapa o simplemente elementos (rasgos). Cada elemento
del mapa tiene una localización, una forma representativa y un símbolo que
representa una o más de sus características. La localización de los elementos del
mapa refleja más o menos la precisión de su localización en la superficie de la
Tierra. Ya que la tierra es generalmente aceptada como una esfera y los mapas son
planos, existe necesariamente una distorsión en la localización de los elementos en
el mapa.
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Figura 3. El proceso de modelado. La transformación del mundo real en productos
de SIG se logra mediante la simplificación y la modelación (Bernhardsen).
Elementos espaciales
Debido a que los elementos en los mapas están organizados de acuerdo a su
posición relativa o localización, los mapas son particularmente adecuados para
mostrar las relaciones entre la localización de los elementos. Estas relaciones,
llamadas relaciones espaciales, son importantes ya que el entenderlas nos ayuda a
poder solucionar diversos problemas. Para representar objetos en el mundo real,
los mapas utilizan tres figuras básicas: puntos, líneas y áreas. Cualquier objeto
puede ser representado utilizando una de estas formas.
Los puntos (figura 4)representan cualquier cosa que puede ser descrita como una
localidad x, y en la superficie de la tierra, como por ejemplo estaciones
meteorológicas, lugares de muestreo de suelos o aguas, localización de pozos,
escuelas, hospitales, etc.
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PUNTO
NODO
Figura 4. Tipos de objetos básicos de dimensión-0
Las líneas (figura 5) representan cualquier cosa que tiene longitud, como las calles,
autopistas, canales de riego y ríos, eso sí dependiendo de la escala.
Línea
Línea
Serie
Enlace
Cadena
Anillo creado a partir de series
Segmento de línea
Arco
Enlace
direccionado
Anillo creado a partir de arcos
Anillo creado a partir de enlaces
Anillo creado a partir de cadenas
Figura 5. Tipos de objetos básicos de dimensión-1
Los polígonos (figura 6) representan cualquier cosa que tiene límites, sean estos
naturales, políticos o administrativos, como los límites de los países, provincias,
bloques de las ciudades, distritos censales y áreas de mercado.
Area
Polígono
Sencillo
Area
interior
Pixel
Complejo
Figura 6. Tipos de objetos básicos de dimensión-2
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Al adicionar la dimensión de altura a los elementos de área permite observar y
registrar la existencia de superficies. Por lo tanto, un modelo de datos completo
debe estar basado en 3 dimensiones: el plano cartesiano y la elevación. Esto
aplica no solamente para superficies de terreno sino también para pozos, edificios,
fronteras, direcciones, accidentes y cualquier forma de datos. Un modelo
completo de datos debe, por lo tanto, manipular datos georreferenciados en tres
dimensiones. En muchos casos, la elevación puede ser considerada un atributo de
un objeto, mientras que en otros ser parte de la representación gráfica.
La información adicional no espacial nos ayuda a describir los objetos que
observamos en el espacio es lo que comprende los atributos de los elementos (figura
7). Cada tipo de elemento (entidad) puede incorporar uno o más atributos que
describen las características fundamentales de los fenómenos incluídos.
Figura 7. Los datos geográficos pueden ser divididos en datos geométricos y
atributos. Los atributos pueden ser cualitativos y cuantitativos.
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El tipo de elemento puede también describir atributos cualitativos y cuantitativos
(figura 8). En principio los datos cuantitativos pueden ser clasificados en tres
niveles de precisión. Los más precisos son las proporciones como la longitud y el
área que pueden ser medidos con respecto a un origen o punto de inicio. Los datos
de intervalo, como la edad y el ingreso, incluyen grupos y por lo tanto son menos
precisos. El menos preciso es el ordinal o rangos como “mejor” y “regular”.
Figura 8. Clasificación de los atributos cualitativos y cuantitativos.
Sistemas de referencia espacial
Antes de que información espacial disímil pueda ser utilizada en SIG, debe estar
referenciada en un sistema común. Existen diferentes sistemas de
georreferenciación que describen el mundo real de diferentes maneras y con
diferente precisión. Los sistemas de referencia espacial se pueden dividir en dos
grandes grupos:
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1. Sistemas de referenciación continuos
2. Sistemas de referenciación discretos
Sistemas de referenciación continuos
Estos sistemas implican la medición continua de la posición de los fenómenos.
Muchos fenómenos geográficos son medidos de manera continua, incluyendo los
límites de las propiedades, localización de pozos, detalles de edificios y muchos otros
detalles que encontramos en los mapas. Los sistemas continuos comprenden:
1. Coordenadas en la superficie curvada de la Tierra
2. Coordenadas rectangulares
3. Coordenadas geocéntricas
Coordenadas en la superficie curvada de la tierra
La Tierra es aproximadamente un objeto esférico, pero si se observa como un todo, en
general, es conveniente considerarla perfectamente esférica. Alrededor de esta
forma esférica se puede usar geometría sencilla para crear un sistema de cuadrícula
esférico que corresponda a las reglas de geometría. Este sistema, conocido como el
sistema de cuadrícula esférico, ubica dos grupos de líneas imaginarias alrededor de
la Tierra. Las líneas que corren de este a oeste se llaman paralelos y las que corren
de norte a sur se llaman meridianos. Los paralelos son líneas que circulan el globo
de este a oeste. El ecuador es el paralelo que cae exactamente entre el Polo Norte y
el Polo Sur. Lo paralelos se utilizan para medir latitud, es decir, la distancia angular
desde el ecuador hacia cada polo. La latitud se mide en grados y en cualquier punto
el ecuador tiene una latitud de cero grados, que se escribe como 0º. El Polo Norte
tiene una latitud de 90º norte y el Polo Sur una latitud de 90º sur. Todos los demás
puntos sobre la superficie de la Tierra tienen una latitud entre 0º y 90º. Los paralelos
a menudo se llaman líneas de latitud (figura 9).
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Polo Norte
Latitud Norte
Polo Sur
Latitud Sur
Figura 9. Las líneas de latitud circulan el globo de este a oeste
Los meridianos son líneas que se extienden alrededor del globo hasta la mitad y
desde el Polo Norte al Polo Sur (figura 10). Por acuerdo internacional, los geógrafos
comienzan a contar los meridianos a partir de la línea que se pasa por Greenwich, en
Inglaterra y en las afueras de Londres. El meridiano del Greenwich se conoce como
el meridiano principal o primario. Los meridianos se utilizan para medir longitud,
que es la distancia angular hacia el este u oeste medido a partir del meridiano
principal. Como en la latitud, la longitud se mide en grados de círculo. Los
meridianos, que también se llaman líneas de longitud, van de 0º en Greeenwich a
180º. Entre el meridiano principal y el meridiano de 180º están las líneas de longitud
oeste y este. La longitud y la latitud se pueden utilizar para localizar cualquier
punto sobre la superficie de la tierra. Las distancias y las áreas deben ser calculadas
utilizando geometría esférica y el radio de la Tierra en los puntos en cuestión. La
latitud y longitud se usan, generalmente en proyectos, se usan para describir
grandes zonas o áreas.
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Polo Norte
Oeste
Este
Longitud oeste
Polo Sur
Longitud este
Figura 10. Las líneas de longitud se extienden de polo a polo.
Aunque para muchas aplicaciones de mapeo la tierra se puede asumir como una
esfera perfecta, hay una pequeña pero significativa diferencia entre la distancia
alrededor de la tierra de polo a polo (39,939,593.9 metros), versus la distancia
alrededor del ecuador (40,075,452.7 metros). Esto porque la tierra se parece más a
una forma tridimensional llamada elipsoide achatado o esferoide. Se obtiene
rotando una elipse alrededor de su eje menor.
Ha habido muchos intentos de medir la forma y el tamaño del elipsoide de la Tierra.
En 1866 el mapa de los Estados Unidos se basó en el elipsoide medido por Sir
Alexander Ross Clare, que tenía la base en medidas tomadas en Europa, Rusia,
India, Sudáfrica y Perú.
La era de los satélites ha traído consigo medios de medición más precisos,
incluyendo los Sistemas de Posicionamiento Global. Un estimado del elipsoide
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permite calcular la elevación para cada punto en la Tierra, incluyendo el nivel del
mar, y es a menudo llamado datum. En 1993 se adoptó un nuevo datum, basado en
las medidas tomadas en 1980 e internacionalmente aceptado como el Sistema de
Referencia Geodésico – GRS80. En 1984 los militares de los EEUU refinaron los
valores del elipsoide GRS80 e hicieron el Sistema Mundial Geodésico –WGS84.
El factor final de complicación es menos obvio. Se relaciona con la composición de
la Tierra. La composición de la Tierra no es uniforme, es decir, varía de lugar a
lugar, debido a las variaciones en densidad y distribución de los distintos tipos de
rocas. Existe también irregularidades en la distribución causadas por las diferentes
alturas de las montañas y profundidad de los océanos. Ambas llevan a anomalías
en el campo gravitacional de la Tierra, lo que al mismo tiempo causa irregularidades
en la superficie del nivel del mar que es moldeado por el campo gravitacional.
Es posible formular un modelo matemático de la superficie del nivel del mar de la
Tierra. Sin embargo, el modelo es muy complejo y no es adecuado para registrar
las posiciones geográficas de los elementos. El nivel del mar no coincide, por
ejemplo, con una superficie matemática sencilla como una esfera o un esferoide.
¿Por qué es importante? En un pequeño modelo de área de tierra plana, fue
posible posicionar el plano horizontal que contiene los ejes N y E, de tal manera que
coincidiera con el nivel del mar. Esto no es posible hacerlo con un modelo de tierra
curvo debido a la irregularidad del nivel del mar. En su lugar se tiene que optar por
el esferoide que mejor se adapte o ajuste a la superficie del nivel del mar (figura 11).
Superficie de la tierra
Esferoide
(forma regular)
Separación
geoide‐esferoide
Superficie del nivel del
mar o Geoide
(forma irregular)
Figura 11. Concepto de esferoide y geoide.
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¿Cuáles son las implicaciones para el usuario el hecho de la falta de coincidencia
entre el esferoide y la superficie del nivel del mar?
Primero que todo, está la diferencia entre la vertical (la línea perpendicular a la
superficie de nivel del mar) y la normal elipsoidal (la línea perpendicular al
esferoide).
La vertical es coincidente con la dirección de la gravedad en ese punto. Es la línea
que un objeto seguiría al caer de forma libre. Esta vertical es sumamente importante
en las medidas que se toman con instrumentos de topografía como los teodolitos y
los niveles de precisión (figura 12). Estos instrumentos están configurados de tal
manera que la rotación de sus ejes coinciden o son perpendiculares a la vertical.
Consecuentemente, todos los ángulos son medidos relativos a la vertical.
Nomales
elipsoidales
Separación
Geoide‐esferoide
Las normales convergen
hacia el centro de la
Tierra
Vertical
Deflexión de la vertical
Geoide o nivel del mar
Geoide o nivel del mar
Esferoide
Figura 12. Diferencia entre la vertical y la normal elipsoidal
La normal elipsoidal, por el otro lado, es la línea a lo largo de la cual un elemento en
la superficie de la tierra es proyectado hacia el esferoide. Es la línea que es utilizada
en los cálculos que incluyen observaciones en el elemento.
Para resumir:
• La vertical es una línea asociada con mediciones, mientras
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• La normal elipsoidal es una línea asociada con los cálculos
En el modelo de “tierra-plana”, las dos líneas se consideran coincidentes. En un
modelo de “tierra-curva” no lo son. De esta forma para usar la medida de un
ángulo en un proceso de cálculo, la medida debe primero ser corregida para la
inclinación entre las dos líneas.
Esta inclinación se conoce como Deflexión de la Vertical. Se describe por dos
pequeños ángulos, que son las componentes de la inclinación en la dirección norte y
este.
Existen dos superficies de referencia que son comúnmente utilizadas como base para
los valores de altura. Estas son la superficie sobre el nivel del mar o geoide y el
esferoide. En el modelo de “tierra-plana” las dos superficies son consideradas
coincidentes, mientras que en el modelo de “tierra-curvada” es muy raro que lo sean.
En la mayor parte del mundo, la distancia sobre el nivel del mar ha sido el
mecanismo para medir la elevación. Esto es debido a:
• Una preferencia por una superficie de referencia identificable físicamente,
• La importancia del nivel mar en las actividades económicas,
• La vinculación entre el nivel del mar, el campo gravitacional de la tierra y los
instrumentos convencionales para medir diferencias de alturas,
• La importancia de las alturas relacionada con la gravedad y los problemas de
flujo de agua.
Las elevaciones esferoidales (alturas relativas al esferoide) han comenzado a
popularizarse. Aunque son difíciles de calcular, con la aparición de levantamientos
y receptores de navegación satelital, se ha revertido esta situación, produciendo
elevaciones esferoidales como parte de sus lecturas de salida.
La separación entre el geoide y el esferoide se conoce como la ondulación geoidal.
Si se conoce, una altura sobre el nivel del mar se puede convertir a una altura
esferoidal y viceversa (figura 13). Existen varios métodos para calcular la
separación pero son matemáticamente complejos y van más allá del alcance de este
manual.
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Figura 13. Relaciones entre la altura elipsoidal y geoidal (ortométrica).
Solamente bajo circunstancias muy especiales se usa el geoide en SIG. El elipsoide
se hace necesario cuando se trata de mapas que cubren áreas muy extensas, en las
cuales las diferencias entre usarlo o no sea significativo. Sin embargo a escalas
menores a 1:100,000 no son significativos, aunque puede notarse la diferencia incluso
a escalas 1:50,000.
Coordenadas rectangulares
Los datos georreferenciados se pueden dibujar en mapas solamente cuando están
referenciados a una superficie plana. Por lo tanto, muchos países tienen sistemas
coordenadas rectangulares de georreferenciación nacional (y local) que permiten
darle a las localidades unidades de distancia relativas a un origen seleccionado
(figura 14). La mayoría de sistemas comprenden ejes de coordenadas X y Y. La
orientación del sistema de coordenadas puede variar por lo que las coordenadas
siempre deben ser identificadas sin ambigüedades en términos de dirección (norte,
este) desde el origen. Es más, los sistemas de coordenadas generalmente incluyen
las elevaciones relativas a un datum.
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Figura 14. Sistema de coordenadas rectangulares británico.
Se usan varias proyecciones para representar la superficie curvada de la Tierra en la
superficie plana de un mapa. Estas proyecciones se clasifican en tres grupos de
acuerdo a las transformaciones geométricas que involucran: cilíndricas, cónicas y
acimutales.
Las coordenadas geocéntricas se basan en un sistema de coordenadas rectangulares
con su origen en el centro de la Tierra. Se puede asociar también un sistema de
coordenadas cartesianas X, Y, Z (figura 15) de tal manera que:
• El eje positivo X coincide con el plano ecuatorial y pasa a través de los 0º de
longitud,
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• El eje positivo Y coincide con el plano ecuatorial y pasa a través de los 90º de
longitud Este,
• El eje positivo Z es paralelo al eje de rotación de la tierra y pasa a través de los
90º de latitud Norte.
Figure 15. Coordenadas Geodésicas y Cartesianas (Geocéntricas)
La ventaja del sistema de coordenadasa geocéntricas es que cubre completamente la
Tierra, y es la razón de por qué se usa en la georreferenciación de los SPG.
Sistemas de georreferenciación discretos
En los sistemas de goerreferenciación discretos la posición de los fenómenos se mide
en relación a unidades fijas y limitadas de la superficie de la Tierra (figura 16). Las
unidades de referencia típicas incluyen:
• Direcciones y códigos de calles
• Códigos postales
• Unidades estadísticas y otras zonas administrativas
• Cuadrículas
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Figura 16. Un ejemplo típico de un sistema de referencia discreto es el sistema de
índice en los mapas de las ciudades.
El tamaño de la unidad determina la precisión del registro: entre más pequeñas las
unidades mayor precisión. Los sistemas discretos a menudo se basan en índices
codificados que no tienen utilidad en representaciones cartográficas. Sin embargo,
los datos registrados pueden ser vinculados a coordenadas rectangulares a través de
transformaciones o de fijación cartográfica de unidades de referencia en un sistema
de coordenadas rectangulares. Los sistemas de referenciación discretos son fáciles
de usar y por lo tanto expeditos cuando la precisión no es de mayor importancia.
Captura de Datos y Análisis
Existe un rango muy amplio de tipos de datos que se usan en análisis de SIG. Esto
refleja la variedad de objetivos de los sistemas mismos. Ya que los SIG se pueden
utilizar en una variedad de campos como la arqueología, economía ambiental,
planificación del uso de la tierra, mercadeo, etc., las fuentes de datos pueden ser
difíciles de inventariar y clasificar de manera comprensiva.
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18

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El ingreso de datos es hasta el momento la actividad que más tiempo consume en la
operación de un SIG (figura 17). Consume más del 80% del presupuesto y
constituye el mayor cuello de botella para la implementación de algunas
aplicaciones. Es por eso que las personas involucradas en un proyecto de SIG,
deben identificar las capas de datos que son críticas para sus aplicaciones y prever los
medios para adquirirlos o generarlos dentro del marco del proyecto, llenando las
necesidades de precisión y cobertura.
Figura 17. Costos de la recolección de datos versus el período de implementación.
Ha habido muchos esfuerzos exitosos enfocados a automatizar el proceso de
digitalización de los datos, los cuales incluyen el escaneo, análisis de imágenes de
sensores remotos, SPG, etc. (figura 18). Sin embargo, los costos de la automatización
deben de ser sopesados contra los costos de la digitalización manual. En algunos
casos podría ser más rápido y barato digitalizar manualmente.
La mejor manera de evitar el cuello de botella es utilizar los datos que ya han sido
generados por terceros como agencias estatales o privadas (ONGs). El compartir
datos se ha tornado en una práctica común en el mundo de los SIG y está generando
una nueva era de estandarización de datos y la generación de metadatos (datos de los
datos) para describir el linaje y la precisión estimada de las capas de SIG. Es
importante entender que al usar datos generados por un tercero se debe llenar las
necesidades de la tarea que deseamos cumplir. Si no hay datos a la escala,
cubrimiento y tipo adecuados, el proceso de digitalización manual todavía debería
considerarse como la única alternativa.
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Figura 18. Diferentes fuentes de datos
El Mapa como Modelo de Datos
Geográficos
La Escala
Todos los mapas, ya sea en papel o dentro de un SIG, son reducciones en tamaño de
la Tierra. El propósito primario de cualquier mapa, especialmente temático es
permitirnos ver detalles importantes de regiones grandes de un solo vistazo sin las
distracciones de detalles inconsecuentes o extraños. La cantidad de reducción es
una función primaria del nivel de detalle que necesitamos examinar. La escala es
el término que comúnmente se aplica a la cantidad de reducción que se encuentra
en los mapas. Se puede definir como la razón entre la distancia en el mapa y la
misma distancia sobre la superficie de la tierra. Po r ejemplo, la leyenda de un
mapa puede indicar que 2 cm en el mapa son iguales a 100,000 cm en el campo
(figura 19). La escala expresada como “2 cm igual a 100,000 cm” es llamada una
escala verbal. La ventaja de expresar la escala de esta manera es que puede ser
fácilmente entendida por la mayoría de usuarios.
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INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Figura 19. Concepto de escala.
Otro método común es la representación en forma de fracción, en el cual tanto la
distancia en el mapa como la distancia en campo se dan en las mismas unidades
como una fracción, eliminando por lo tanto la necesidad de incluir las unidades de
medida.
2
1 2
100, 000
,
= escala 1:50,000
La escala gráfica o de barra es otro método de expresar la escala (figura 20). Las
distancias medidas en el campo aparecen directamente en el mapa. Las medidas
actuales de área pueden ser desplegadas en el mapa también, pero esto es menos
común.
Figura 20. Concepto de escala.
Se utiliza la división a la izquierda de la Barra de Escala para medir las fracciones
de kilómetro (figura 21). Las medidas indicada es de aproximadamente 7.5
kilómetros o 7500 metros.
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INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Aproximadamente 7.5 km
Figura 20. Concepto de escala.
Las escalas en los mapas varían ampliamente. La mayoría de mapas nacionales
para ser utilizados en SIG tienen escalas entre 1:1,000,000 y 1:10,000. Escalas por
debajo de 10,000 son en su mayoría utilizadas para propósitos catastrales y en el
manejo de instalaciones y servicios (electricidad, agua potable, alcantarillado,
telecomunicaciones, disposición de desechos sólidos, transporte, etc.).
Las escalas en los mapas se pueden dividir en tres categorías (figura 21):
• Mapas a pequeña escala con escalas menores a 1:1,000,000
• Mapas a mediana escala con escalas entre 1:75,000 y 1:1,000,000
• Mapas a gran escala con escalas menores a 1:75,000
Otro factor importante de tomar en cuenta es que los SIG son en su mayoría
carentes de escala. Los datos pueden ser aumentados o disminuidos a cualquier
tamaño que se considere apropiado. Sin embargo, aparecen problemas de escala
conforme nos alejamos de la escala al cual el mapa estaba elaborado antes de que
fuera capturado en el SIG. Conforme agrandamos los mapas (zoom in) no
aparecen más detalles. Por ejemplo, una línea de costa suavizada, permanece
suavizada e imprecisa conforme la aumentamos. En contraste, si reducimos la
escala de un mapa sin eliminar detalles (generalización), el mapa se vuelve tan
denso con los datos que “no podemos ver el bosque por culpa de los árboles”. La
apropiada presentación de la información a una escala particular es una de las
metas más importantes de la cartografía.
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje 22

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Figura 21. Escalas de mapas: 1:10,000, 1:50,000, 1:200,000 y 1:1,500,000 (Fallas, J.
2003)
La mayoría de los programas de SIG pueden hacer cambios de escala muy
fácilmente. En los SIG los elementos o rasgos pueden ser representados por más
de una forma geométrica. La escala del mapa indica como el tamaño de los objetos
se compara con el tamaño de los objetos geográficos que representan. Entre más
grande la escala, los elementos también aparecerán de mayor tamaño.
Dependiendo de la escala del mapa, un elemento como una ciudad puede aparecer
como un punto o como un área, y un elemento como un río puede aparecer como
una línea o como un área. Por ejemplo, el rio representado en la figura 22 es
representado como un área en el mapa de Zagreb, pero en el mapa de Croacia se
representa como una línea. La ciudad de Zagreb cubre totalmente el área
mostrada en el mapa del centro de la ciudad, pero la misma área aparece como un
punto en el mapa del país. Los edificios que son puntos en el mapa de la ciudad
aparecerían como áreas en un mapa de uso del suelo a mayor escala.
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje
23

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Figura 22. Efecto del uso de mapas de diferentes escalas en los SIG.
Datums Geodésicos
Modelos Geométricos de la Tierra
La tierra ha sido descrita en el pasado tomando diferentes formas, desde la forma
de una ostra (Babilonios en el 3000 A.C.) hasta una pera redonda (Cristóbal Colón
en sus últimos años de vida).
Los modelos de “Tierra plana” se utilizan aún en levantamientos topográficos , en
distancias cortas en las cuales la curvatura de la tierra es insignificante (menos de 10
km).
Los modelos esféricos representan la forma de la tierra como una esfera de un radio
dado y son utilizados frecuentemente en la navegación de corto alcance
(VOR-DME) y para aproximaciones de distancia global.
Los modelos elipsoidales se requieren cuando se desea precisión en el cálculo del
alcance y rumbo sobre grandes distancias. Los receptores de SPG y Loran-C
utilizan modelos elipsoidales de la tierra para calcular la posición e información de
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje
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INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
los puntos de ruta (waypoints). Los modelos elipsoidales definen un elipsoide
con un radio ecuatorial y un radio polar.
A los modelos de referencia curvos se les conoce como datum geodésico. Sus
características son las siguientes:
• Es una representación matemática simplificada del tamaño y forma de la
tierra.
• Generalmente toma la forma de un esferoide (una elipse rotada alrededor de
su eje menor).
• El esferoide provee una superficie sencilla para realizar mediciones
topográficas y cálculos de navegación sobre una gran área. También provee
una superficie de referencia para los mapas base y los SIG.
• La superficie del esferoide se posiciona de tal manera que ofrece el mejor
ajuste a la superficie del nivel del mar.
• El nivel del mar se utiliza como superficie de referencia para medir alturas,
sin embargo su posición se mapea sobre el esferoide.
Los datums geodésicos definen el tamaño y forma de la tierra y el origen y
orientación de los sistemas de coordenadas que se usan para mapear la tierra. La
referenciación de coordenadas geodésicas utilizando el datum equivocado puede
resultar en errores de posición de cientos de metros. Los países utilizan diferentes
datums como base de los sistemas de coordenadas utilizados para identificar
posiciones en los SIG, SPG y sistemas de navegación.
Modelos Geométricos de la Tierra
Los datums se clasifican en dos categorías: datums geodésicos y datums
geocéntricos.
Un Datum Geodésico Local (Figura 23) es el datum que mejor se ajusta al tamaño
y forma de una parte específica de la superficie del nivel del mar.
Invariablemente, el centro de su esferoide no coincidirá con el centro de masa de la
Tierra. Hasta muy recientemente la mayor parte de los sistemas de información
espacial de los países estaban basados en datums geodésicos locales.
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje 25

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Figura 23. Datum Geodésico Local.
Un Datum Geocéntrico es aquel que mejor se ajusta al tamaño y forma de la Tierra
como un todo. El centro de su esferoide coincide con el centro de masa de la Tierra
(figura 24). Los datums geocéntricos no son una buena aproximación para un
lugar particular de la Tierra. Su aplicación radica en proyectos o tareas que tienen
aplicación global.
Los Sistemas de Posicionamiento Global (SPG), que son operados por el
Departamento de Defensa de los Estados Unidos, utilizan un datum geocéntrico
para expresar las posiciones debido a su alcance global. De igual manera, el
sistema de navegación por satélite ruso GLONASS utiliza un datum geocéntrico,
pero diferente al utilizado por el sistema norteamericano.
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje
26

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Elipsoides de Referencia
Figura 24. Datum Geocéntrico.
Los elipsoides de referencia (figura 25) se definen generalmente por su eje
semi-mayor (radio ecuatorial) y su factor de aplastamiento o achatamiento (la
relación entre el radio ecuatorial y el radio polar).
Otros parámetros del elipsoide como el semi-eje menor (radio polar) y la
excentricidad pueden calcularse a partir de estos términos.
En el caso de Centroamérica el elipsoide de referencia que se utiliza en su mayoría
es el de Clarke 1866, cuyo semieje mayor es igual a 6379206.4 metros y su factor
1/aplastamiento es de 294.9786982. Sin embargo, en los últimos años se ha
actualizado parte de la cartografía utilizando el elipsoide WGS84, tendencia que
creemos se mantendrá en el futuro.
En este caso hay que tener mucho cuidado al interpretar los valores de latitud,
longitud y elevación basados en un datum. El error al considerar por ejemplo que
los datos de un SPG han sido registrados en Clarke 1866 en lugar de WGS84 puede
llevar a errores de desplazamiento del más o menos 350 metros.
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27

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Figure 25. Parámetros del Elipsoide de Referencia
La conversión entre datums se puede lograr por varios métodos. Las coordenadas
se pueden convertir de un datum a otro si la relación entre las dos es conocida. La
relación se describe a partir de dos componentes:
• Un grupo de formulas que describen la matemática del proceso de
transformación,
• Un grupo de parámetros conocidos como los parámetros de la
transformación.
Los parámetros de transformación, que se sustituyen en las fórmulas, identifican la
relación entre los datums en cuestión. Estos se calculan comparando grupos de
coordenadas provenientes de los dos datums.
La conversión completa de un datum está basada en siete parámetros de
transformación, tres parámetros de rotación y un parámetro de escala (figura 26).
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje
28

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Figura 26. Transformación paramétrica
Una conversión simple entre datums diferentes se puede hacer a través de la
conversión de coordenadas cartesianas XYZ con centro coincidente y fijo al centro
de la Tierra (ECEF=Earth-centered, Earth-fixed) en un datum de referencia y tres
desplazamientos (offsets) que aproximan las diferencia en rotación, traslación y
escala (figura 27).
Las formulas de Transformación Estándar de Molodensky se pueden utilizar para
convertir latitud, longitud y altura elipsoidal de un datum a otro, siempre y cuando
las constantes ∆X, ∆Y y ∆Z para esa conversión estén disponibles y que no se
requieran coordenadas XYZ coincidentes y fijas con el centro de la Tierra (ECEF).
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje
29

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Figura 27. Transformación con tres parámetros.
Sistemas de Coordenadas
Los sistemas de coordenadas se han utilizado por siglos para especificar
localidades en la superficie de la tierra. En la cultura occidental, se ha utilizado el
ecuador, los trópicos de Cáncer y Capricornio y luego las líneas de latitud para
especificar estas localidades. La cultura oriental y específicamente el cartógrafo
Phei Hsiu uso un sistema de cuadrícula en al 270 D.C.
Se han utilizado varias unidades de longitud y de distancia angular en el transcurso
de la historia. El metro, por ejemplo, está relacionado tanto con la distancia
angular como lineal y fue definido en el siglo XVIII como al diez millonésima parte
de la distancia del polo al ecuador.
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje
30

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Latitud, Longitud y Altura
El sistema de coordenadas más comúnmente utilizado en la actualidad es la latitud,
longitud y altura geodésica (figura 28). El Meridiano Principal y el Ecuador son
los planos de referencia utilizados para definir la latitud y la longitud.
La latitud geodésica (existen muchas otras definidas) en un punto es el ángulo
desde e l plano ecuatorial a la dirección vertical de una línea normal al elipsoide de
referencia.
La longitud geodésica en un punto es el ángulo entre un plano de referencia y un
plano que pasa a través de ese punto, ambos planos perpendiculares al eje
ecuatorial.
La altura geodésica en un punto es la distancia desde el elipsoide de referencia al
punto en una dirección normal al elipsoide.
Figura 28. Latitud, Longitud y Altura Geodésica
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INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Coordenadas Geográficas
Muchos sistemas de SIG guardan las localizaciones como números utilizando la
latitud y la longitud o coordenadas geográficas. La latitud y la longitud casi
siempre son geocodificadas o capturadas desde los mapas hacia el computador en
una de estas dos maneras:
El primer formato registra las coordenadas geográficas en grados. La precisión
por debajo de los grados es geocodificado como minutos, segundos y decimales de
segundos, en uno de los siguientes formas: ± DD.MM.SS.xx, donde DD son grados,
MM son minutos y SS.xx son segundos con sus decimales; o bien alternativamente
como DD.xxxx o grados decimales.
En el segundo formato los grados son convertidos a radianes y guardados como
números decimales con el número apropiado de cifras significativas.
Se debe ser cuidadoso al manipular el número de dígitos significativos. Debemos
recordar que un grado en el ecuador representa aproximadamente 111.11 km, y
que por lo tanto registrar latitud y longitud con una precisión de 0.001 grados
implicaría que estemos registrando datos con desplazamientos de hasta 111
metros en el campo.
Universal Transversal de Mercator (UTM)
El sistema de coordenadas Universal Transversal de Mercator (UTM) se utiliza
comúnmente en SIG ya que ha sido incluido en la mayoría de los sistemas
cartográficos de Centroamérica (Guatemala, Honduras, Belice, Nicaragua y
Panamá). Este sistema de coordenadas (también conocido como Gauss-Kruger) es
una proyección conformal (preserva la forma de los objetos) y es una proyección
que minimiza la distorsión en una faja estrecha que corre de polo a polo, conocida
como Zona UTM. Estas zonas se numeran de oeste a este, haciendo un total de
60 zonas para toda la Tierra (figura 29).
Las coordenadas UTM definen posiciones en dos dimensiones horizontales (figura
30). Las Zonas UTM son fajas longitudinales de 6 grados que se extienden desde
los 80 grados de latitud Sur hasta los 84 grados de latitud Norte. Cada zona tiene
un meridiano central, un falso Este para evitar coordenadas negativas en el sentido
X (generalmente 500,000 m) y un falso Norte para evitar coordenadas negativas en
el sentido Y (generalmente 0 para localidades al norte del ecuador y 10,000,000 para
localidades al sur).
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INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Figura 29. Sistemas de Coordenadas Universal Transversal de Mercator
Proyecciones
La proyección es una conversión matemática de coordenadas esféricas a planas.
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33

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Para mapear un objeto cilíndrico en una superficie plana, se utiliza el concepto de
proyección, que “proyecta” la superficie de una esfera en una superficie plana. Las
proyecciones de mapa aseguran un conocimiento de la relación entre las
localidades en un mapa y su verdadera localización en la tierra. Cuando tratamos
con proyecciones se debe tener siempre en cuenta que:
• Cualquier representación de la superficie de la tierra en dos dimensiones
siempre distorsiona la forma, el área, la distancia o la dirección.
• Diferentes proyecciones producen diferentes distorsiones.
• Las características de cada proyección las hace útiles para algunas
aplicaciones y no útiles para otras.
El primer paso para escoger una proyección consiste en determinar:
• Localización
• Tamaño
• Forma
Estas tres cosas determinan donde el área a ser mapeada se localiza en relación a los
patrones de distorsión de cualquier proyección. Una regla “tradicional” descrita
por Maling dice:
• Un país en los trópicos requiere una proyección cilíndrica
• Un país en la zona templada requiere una proyección cónica
• Un área polar requiere una proyección acimutal
Implícito a estas reglas generales está el hecho de que los mapas en estas zonas
globales presentan la menor distorsión.
• Proyecciones cilíndricas son verdaderas en el ecuador y la distorsión se
incrementa hacia los polos.
• Proyecciones cónicas son verdaderas a lo largo de algunos paralelos entre el
ecuador y el polo y la distorsión se incrementa conforme nos alejamos de
este estándar.
• Proyecciones acimutales son verdaderas en su punto central, pero
generalmente las distorsiones son peores en la orilla del mapa.
En general, las proyecciones conformales preservan la forma local, proyecciones
equivalentes preservan el área, mientras que las proyecciones concertadas caen
entre las dos anteriores. Ninguna proyección puede ser al mismo tiempo
conformal y equivalente (figura 30).
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INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Figura 30. Ejemplos de proyecciones clasificadas por sus distorsiones.
Si cada lugar que se desea mapear estuviera bien alineado con estas áreas de
mínima distorsión estaríamos en la libertad de ir al siguiente paso y escoger
“propiedades especiales”. Un poco de experiencia muestra que el espacio
geográfico no es tan bueno ni regular y aún muchos lugares caerán fuera de las
áreas buenas en las proyecciones básicas. Una manera fácil de ajustar esto es
cambiar el aspecto de la proyección. Esto traslada el patrón de distorsión de tal
manera que las áreas de menos distorsión se mueven a otra área geográfica. Aún
con esta facilidad agregada las opciones son todavía limitadas. Malling sugiere
varias modificaciones que son posible hacer para mejorar una proyección:
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35

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
• Redistribución de escalas utilizando más de una línea de distorsión cero,
como en el caso de una secante.
• Imposición de condiciones especiales de frontera.
• Combinación de proyecciones (mecánicamente o matemáticamente)
Aunque se haya sido exitoso en minimizar la distorsión en general, todavía es
necesario considerar las propiedades especiales de una proyección. Para
propósitos particulares el uso de mapas puede requerir que estos sean conformales,
igual área o algún término intermedio entre ellos (concertado). En casos como la
navegación, la conformalidad es absolutamente necesaria, mientras que la
equivalencia es requerida en mapeo estadístico. La escogencia final de la
proyección parece ser una decisión una función sencilla de la distorsión
(minimizada) y las propiedades especiales. Finalmente, todavía existen otros
factores que pueden influir en la decisión. Algunas veces no es necesario
considerar las propiedades especiales. A escalas grandes las diferencias
introducidas por la distorsión no pueden ser medidas en muchos mapas. Malling
nota que existe un umbral de percepción de aproximadamente 0.2 mm para los
usuarios de mapas y por lo tanto hay alguna información que un humano no puede
extraer de un mapa impreso. Por otro lado, los datos digitales podrían contener
más información que la que un computador puede extraer. Esto puede presentar
problemas al comparar datos, que en términos humanos, parecen ser los mismos.
Proyecciones cilíndricas
Una proyección cilíndrica puede ser imaginada en su forma más simple como un
cilindro que ha sido enrollado alrededor del globo en el ecuador (figuras 31 y 32).
Si la cuadrícula de latitud y longitud se proyecta en el cilindro y luego el cilindro se
desenrrolla, dará como resultado un patrón de líneas de latitud y longitud. Los
meridianos de longitud estarán igualmente espaciados y los paralelos de latitud
permanecerán paralelos pero no igualmente espaciados. En la realidad las
proyecciones cilíndricas no se construyen tan fácilmente.
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INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Proyección Cilíndrica
Figura 31. Construcción de la proyección cilíndrica
Figura 32. Tres aspectos de las proyecciones cilíndricas de Mercator.
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37

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Proyecciones Cónicas
En la Proyección Cónica la gratícula es proyectada a un cono tangente o secante al
globo a lo largo de cualquier círculo pequeño (generalmente un paralelo de latitud
intermedia). En el aspecto normal (que es oblicuo para proyecciones cónicas), los
paralelos son proyectados como arcos de círculos concéntricos, y los meridianos
son proyectados como líneas rectas que irradian a intervalos angulares regulares
desde el ápice del cono achatado (figura 33). Las proyecciones cónicas no son
utilizadas ampliamente debido a que su precisión se reduce a zonas relativamente
pequeñas. En el caso de la secante, que produce dos paralelos estándar se usa más
frecuentemente con cónicas. Aún así, la escala del mapa rápidamente se comienza
a distorsionar conforme la distancia a los paralelos estándar se incrementa.
Debido a este problema las proyecciones cónicas son mejor adaptadas a regiones de
latitudes medias, especialmente aquellas que se alargan en dirección Este-Oeste
(como lo es el caso de El Salvador y Costa Rica). Las variaciones en la proyección
cónica pueden tomar cuatro formas:
• Variando la forma como los paralelos estándar u otras constantes son
seleccionados
• Espaciando los paralelos para proveer alguna concertación arbitraria de la
distorsión
• Adaptando la proyección cónica de la esfera a la del elipsoide
• Desarrollando proyecciones pseudo-cónicas como la de Bonne u otras
modificaciones que nos son verdaderas cónicas
Figura 33. Proyecciones cónicas (tangente y secante)
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje
38

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Estructura de datos cartográficos y SIG
Uno de los objetivos de los SIG es representar y almacenar las entidades gráficas de
la información mapeada junto con los atributos relevantes, de tal manera que
todos los datos puedan recuperarse y manipularse fácilmente. Esta tarea se
facilita si se hace uso de la ventaja que representa la forma cómo las computadoras
manejan los datos de una manera lógica a través de un archivo y de una estructura
de base de datos. En esta sección se tratará de entender la manera en que las
computadoras manejan la información dentro de un SIG.
Estructura básica de archivos
Los archivos se componen de registros, cada uno de los cuales a su vez contienen
campos. Cada registro contiene datos que conciernen a un tópico en particular o
afiliación; cada campo contiene un dato que puede consistir de uno o más
caracteres, palabras o códigos que son procesados en conjunto (figura 34). Las
llaves, que son códigos para accesar la información, ayudan a recuperar los
registros de los archivos. Las llaves están asociadas con uno o más campos de un
registro.
ARCHIVO PLANO
Figura 34. Hoja de cálculo como representativa de un archivo plano
Los datos en un archivo pueden ser almacenados secuencialmente, como una línea
(figura 35). Los nuevos registros se adicionan al final del archivo. Los registros
pueden tener longitud variable, en dado caso el inicio de cada registro debe
contener información de su longitud, aunque dicha información no es necesaria
cuando la longitud del registro es fija.
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje
39

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Figura 35. Base de datos secuencial
Estos archivos no tienen relaciones que puedan ser construidas con otros archivos.
Un ejemplo lo constituyen los programas de hoja de cálculo que le permiten al
usuario ingresar, consultar y manipular información dentro de un único archivo,
conocido como base de datos tabular.
Las búsquedas de datos en archivos secuenciales consume mucho tiempo, por lo
tanto el almacenamiento de datos carentes de secuencias ordenadas se recomienda
solamenente cuando se tienen pocos datos.
El tiempo de búsqueda puede ser reducido si los datos en el archivo están
estructurados o indexados (figura 36). Los archivos indexados pueden ser
desarrollados como archivos directos o invertidos. En los archivos indexados
directos, se utilizan los mismos registros para proveer acceso a otra información
pertinente. Por ejemplo, si busca datos específicos, el computador invocará
información específica del archivo, quizás código, que le diga la localización exacta
de las entidades que apuntan el código hacia los datos requeridos. El programa de
búsqueda puede ser direccionado a esas localidades específicas o números de
registro a través de la creación de un índice que relaciona directamente los códigos
de datos a su localización en el archivo y los datos que no llenan los criterios de
búsqueda serán ignorados.
Se puede mejorar la velocidad de búsqueda si se crea un índice formal para un
atributo seleccionado a ser buscado. Ya que el índice está basado en un posible
criterio de búsqueda, más que en las mismas entidades, la información se invierte
prácticamente, en los cuales los atributos son el criterio primario de búsqueda y las
entidades dependen de ellos para su selección. Por esta razón a esta estructura se
le llama un archivo indexado invertido.
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje
40

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Figura 36. Archivo de datos indexado
Bases de Datos Tabulares
Ventajas de las Bases de Datos
Los SIG deben registrar información acerca de las entidades de mundo real en cada
localidad – Atributos de los datos. Los SIG proveen la conexión entre los datos
espaciales y los datos no espaciales. También proveen la habilidad para guardar y
examinar donde están localizadas las cosas y cómo son éstas.
La relación puede ser representada como vínculos entre:
• Localidad > ¿Qué hay ahí?
• Datos espaciales > Datos no espaciales
• Elementos geográficos > Atributos
• Objetos > Atributos
En el nivel más abstracto, esta es una relación entre:
Un símbolo de localización > Su significado
En un sistema raster, este símbolo u objeto es una celda de la grilla en una matriz.
En un sistema vectorial, el símbolo de localización u objeto puede ser:
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41

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
• Un punto unidimensional
• Una línea, curva, límite o vector bidimensional
• Un aéreas, región o polígono tridimensional
El vínculos entre objeto y atributo se establece a través de un identificador único
(ID). Luego, los atributos no espaciales se guardan con este ID (figura 37).
Información de Localización
Mapa de
Subdivisiones
Vinculando datos
espaciales y no
espaciales
Información en Base de Datos
Figura 37. Información de Localización
Los datos no espaciales se pueden almacenar de diferentes formas: archivos
planos, jerárquicos o relacionales.
Hoja de cálculo y archivos planos (figura 38)
• Método más simple de guardar datos
• Todos los registros en la base de datos tiene el mismo número de “campos” o
columnas.
• Los registros individuales necesitan un campo llave para localizar un dato en
particular
• Por ejemplo: el número de cédula puede ser el campo llave
• La información relacionada no especial puede incluir:
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje 42

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
o Nombre, dirección, teléfono, sexo, raza, lugar de nacimiento, etc.
• Posiblemente se tengan cientos de campos.
Estructura de archivo plano
Los datos del propietario están en un archivo. El Tax No. se requiere para buscar en la BD
Archivos Jerárquicos (figura 39)
Figura 38. Archivos planos
• Los archivos jerárquicos guardan datos en más de un tipo de registro
• Se describen generalmente como relaciones “padre-hijo” o “uno a muchos”
• Un campo es la llave a todos los registros, pero los datos en un registro no
tienen que ser repetidos en otro.
• Permite que los registros con atributos similares se puedan asociar juntos
• Los registros están vinculados unos con otros por un campo llave en una
jerarquía de archivos
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje
43

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Estructura Jerárquica de Archivos
El No. Tax es el vínculo a los diferentes registros
Figura 39. Estructura Jerárquica
Archivos Relacionales (Figura 40)
• Conectan diferentes archivos o tablas (relaciones) sin usar llaves internas
Estructura de archivos relacionales
Relacione que se pueden
usar para conectar
El usuario determina las combinaciones basado en las relaciones de las
tablas
Figura 40. Estructura Relacional
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje 44

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
• En lugar de eso se utiliza un vínculo común no jerárquico para unir o asociar
los registros
• Una “matriz de tablas” se usa para guardar la información
• Las tablas deben ser combinadas por el usuario para formar nuevas
consultas y datos de salida
• Es el sistema más flexible y se adapta particularmente a SQL
• Debido a la flexibilidad de este sistema es el modelo de base de datos más
popular para los SIG
Tabla 1. Comparación entre archivos planos, jerárquicos y relacionales
Estructura Ventajas Desventajas
Archivos
planos
• Recuperación rápida de
datos
• Estructura simple y fácil de
programar
• Difícil de procesar valores
múltiples de un mismo
item
• La adición de nuevas
categorías de datos
requiere
de
reprogramación
• Recuperación lenta de los
datos sin llave
•
Archivos
jerárquicos
• Adicionar y borrar registro
es fácil
• Fácil recuperación de datos
a través de registros de alto
nivel
• Asociaciones múltiples de
registros similares en
diferentes archivos
• Indicador de vía restringe
el acceso
• Cada asociación requiere
datos repetitivos en otros
registros
• Los indicadores requieren
de grandes cantidades de
almacenamiento en el
computador
Archivos
relacionales
• Fácil acceso y capacitación
mínima para los usuarios
• Flexibilidad para consultas
no previstas
• Fácil modificación y
adición de nuevas
• Las nuevas relaciones
requieren considerable
proceso
• El acceso secuencial es
lento
• Es fácil cometer errores
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje 45

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Estructura Ventajas Desventajas
relaciones , datos y
registros
• El almacenamiento físico
de los datos puede cambiar
sin afectar las relaciones
entre los registros
lógicos debido a la
flexibilidad de las
relaciones entre registros
Las ventajas de una base de datos incluyen el acceso a la información para reducir
la redundancia. Esta reducción mejora la calidad e integridad de la base de datos
permitiendo o facilitando su mantenimiento.
Una base de datos comprende uno o más archivos que son estructurados de una
manera particular por un Sistema Manejador de Bases de Datos (SMBD) y accesado
a través de él.
Las ventajas de las bases de datos y de los Sistemas Manejadores de Bases de
Datos comparados a archivos indexados o secuenciales son que:
1. Los datos se guardan en un solo lugar
2. Los datos son estructurados y estandarizados
3. Los datos con fuentes diferentes se pueden interconectar y usar en conjunto
4. Los datos son susceptibles de verificación
5. Los datos se pueden accesar rápidamente
6. Los datos están disponibles a muchos usuarios
7. Los datos se pueden usar directamente en varios programas diferentes,
incluyendo programas cuyo propósito difiere de aquellos para los cuales los
datos originales fueron compilados
Las bases de datos se pueden guarder en una localidad y consistir de información
específica. El despliegue de los datos a un usuario en particular puede tomar
diferentes formas dependiendo de las necesidades del usuario. Por lo tanto, la
representación interna de los datos puede ser diferente de la representación externa
para el usuario.
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje 46

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Las bases de datos pueden incluir información en varias formas:
• Enteros
• Reales (decimales)
• Carácter
• Fechas
• Imágenes y sonido
Las bases de datos pueden ser más o menos accesibles o muy accesibles. Se
pueden clasificar en cuatro tipos:
a. Individual o de escritorio
b. corporativa (compartida)
c. distribuida
d. propietaria.
Las bases de datos individuales o de escritorio son también llamadas bases de datos
basadas en microcomputador. Es una colección de archivos utilizados
primordialmente por solamente una persona. Los datos y el SMBD están bajo el
control directo del usuario. Se guardan ya sea en el disco duro del usuario o en
una red local.
Los bases de datos corporativas se guardan en servidores y son manejadas por un
profesional en informática llamado el administrador de la base de datos. Los
usuarios en la compañía tienen acceso a la base de datos a través de sus
microcomputadoras vinculadas a redes de área local (LAN) o a redes de área
extendida (WAN). Las bases de datos corporativas son de dos tipos:
1. la base de datos operacional común contiene detalles acerca de las
operaciones de la compañía, como las ventas o información de producción;
2. la base de datos común del usuario contiene información seleccionada acerca
de las operaciones comunes de la base de datos y de bases de datos privadas
externas (propietarias). Los administradores pueden accesar esta
información en sus computadoras o terminales y usarla para la toma de
decisiones.
Muchas veces la información en la compañía se guarda no solamente en una
localidad sino en varias. Se hace accesible a través de una variedad de redes de
comunicación. La base de datos es entonces una base de datos distribuida. En
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje 47

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
otras palabras, está localizada en lugares diferentes a donde se encuentran los
usuarios. Típicamente, los servidores de bases de datos proveen una red
cliente/servidor que hace el vínculo entre los usuarios y los datos remotos.
Una base de datos propietaria es una enorme base de datos que una organización
desarrolla para cubrir ciertos temas particulares. Ofrece acceso a esta base de
datos al público o a individuos seleccionados a través de una tarifa. Algunas
veces las bases de datos propietarias son llamadas bancos de datos.
Tipos de Sistemas de Bases de Datos
Una base de datos es una colección de archivos que contienen información
interrelacionada y un sistema manejador de bases de datos (SMBD) es un programa
que permite adicionar, borrar y modificar registros en la base de datos.
Todas las bases de datos SIG incluyen vínculos entre los elementos gráficos (mapa)
y los datos tabulares que proveen información descriptiva de los objetos gráficos.
Si no fuera por este vínculo, los SIG existirían pero no serían en nada diferentes a
los programas de diseño auxiliado por computadora (CAD). Los datos tabulares
proveen la “información” a los Sistemas de Información Geográfica.
Actualmente, la mayoría de los SIG proveen vínculos a una variedad de bases de
datos permitiendo a los usuarios escoger entre una serie de sistemas. Por lo tanto
el SIG puede ser una combinación de dos sistemas distintos generados
individualmente, pero utilizados para un propósito común
Los sistemas de bases de datos tienen cuatro principales variedades:
• sistemas jerárquicos,
• sistemas de red
• sistemas relacionales
De estos tres tipos de sistemas de bases de datos el jerárquico es el más rápido pero
el más restrictivo para el usuario. Este sistema es apropiado si se puede organizar
la información en la base de datos en la misma estructura de un gráfico jerárquico.
El sistema de red es más flexible que el jerárquico pero más difícil para un usuario
que un sistema de base de datos relacionales. El sistema de base de datos
relacional es el más popular de los tres. Es el más flexible y fácil de usar, pero esta
flexibilidad se paga con una velocidad baja comparada con los otros sistemas.
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje 48

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Bases de Datos Jerárquicas
Un sistema de bases de datos jerárquico es uno en la cual el SMBD soporta una
estructura jerárquica de registros organizados en archivos a varios niveles lógicos
con conexión entre ellos. Un registro en un nivel particular contiene datos
comunes a un grupo de registros en el próximo nivel inferior. No hay conexiones
entre los registros al mismo nivel. Cada registro contiene un campo definido como
el campo llave, el cual organiza la jerarquía.
Los registros del mismo tipo se recolectan en archivos conocidos como elementos.
Varios tipos de elementos pueden residir en el mismo nivel lógico. A partir del
elemento de más alto orden, la jerarquía permite que un grupo de elementos en el
siguiente nivel inferior sean accesados. Cualquier elemento puede retener
conexiones a solamente un grupo de elementos de más bajo nivel y él mismo puede
ser miembro solamente de ese grupo. La construcción de una estructura jerárquica
comienza con un objeto en su parte superior. El objeto principal tiene un rango de
características que pueden ser recolectados en los varios niveles de la jerarquía.
Los datos geográficos que están organizados jerárquicamente se adaptan a este
modelo. Los datos geográficos pueden ser almacenados en una estructura
jerárquica de tal manera que refleje el mundo real. Un ejemplo es cuando los
niveles del modelo jerárquico corresponden a los niveles de administración del
mundo real, como por ejemplo en un país, cantón/distrito/municipio, villa, ciudad
o lugar poblado. Un buen ejemplo lo constituyen los datos provenientes de los
censos, en los cuales la información de un distrito censal no tiene relación lateral
con otro distrito censal, pero están relacionados a niveles más altos en la jerarquía
de ciudad, municipio/distrito, cantón o provincia o departamento. En el modelo
jerárquico registro propietario (archivo) puede tener muchos miembros, pero los
registros de los miembros pueden pertenecer a solamente a un registro propietario.
Los sistemas de bases de datos jerárquicos son fácilmente expandibles y
actualizables. Sin embargo, requieren grandes archivos índice, se les debe dar
mantenimiento frecuentemente y son susceptibles a entradas múltiples. Las
búsquedas son rápidas, pero las rutinas de búsqueda son fijas y limitadas por las
estructuras. Los elementos o la estructura son relacionados solamente a través de
conexiones uno a muchos. Esta restricción impone la presuposición que todas las
consultas (queries) son conocidas con anticipación y tomadas en cuenta para la
estructura y el ingreso de los datos. Esta restricción o limitante no siempre es
natural o adaptable a las aplicaciones en SIG. Como resultado, los sistemas de
bases de datos jerárquicos se restringen generalmente a guardar mapas digitales en
un SIG.
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje 49

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Mapa
Mapa
Polígonos
Líneas
Puntos
Tabla Indice
Datos
Figura 41. Mapa guardado en un sistema de bases de datos jerárquico. Note el
doble almacenamiento de líneas y puntos (Bernhardsen)
Bases de Datos en Red
Un sistema de bases de datos en red es uno en los cuales el SMBD soporta una
organización de redes. Cada elemento, o colección de registros similares, tiene
conexiones a varios elementos de diferentes niveles. Las interconexiones se hacen
en la organización jerárquica y una característica puede ser asociada con dos objetos
principales. La estructura de red resultante representa de una manera más cercana
las complejas interrelaciones que a menudo existen entre los objetos geográficos en
el mundo real. Los elementos de la estructura pueden relacionarse a través de
conexiones uno a muchos, muchos a uno y muchos a muchos.
El propósito de una estructura de red es mejorar la flexibilidad y reducir las
entradas múltiples de las estructura jerárquica. Los puntos y las líneas se ingresan
una sola vez. Las búsquedas no necesitan pasar a través de todos los niveles, sino
pueden tomar atajos. Sin embargo, el volumen de datos indexados es mayor que
el de la estructura jerárquica.
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje
50

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Mapa
Mapa
Polígonos
Líneas
Puntos
Tabla Indice
Datos
Figura 42. La estructura de almacenamiento en un sistema de base de datos basado
en redes a) muestra una sección del mapa; b) es un apuntador que especifica en
dónde se encuentran los datos (c) guardados (Bernhardsen)
Una estructura de red permite una conexión rápida entre los datos que físicamente
estén guardados en diferentes sectores del disco. Mantener datos guardados en
una estructura de red es complejo, y aunque este tipo de estructura está mejora
adaptada a datos geográficos que la estructura jerárquica no es muy frecuente su
utilización en aplicaciones SIG.
Sistemas de Bases de Datos Relacionales
Este es el modelo de base de datos más popular ya que tiene la solución más flexible
a los vínculos entre las bases de datos individuales. No hay una estructura rígida
en un modelo de datos relacional, más bien la forma del modelo está determinada
por las necesidades y conceptos del usuario. En una base de datos relacional cada
registro (archivo) tiene un grupo de atributos y un grupo de filas (entradas) que
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje
51

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
forman una tabla. Las tablas separadas son unidas o relacionadas unas con otras a
través de un atributo en común. Cualquier atributo en la tabla puede ser utilizado
como llave de unión entre una tabla y otra. Los vínculos se pueden formar en
cualquier dirección y entre cualquier nodo (tabla). Este modelo de base de datos
permite máxima flexibilidad ya que el propietario no está definido como lo está en
los modelos jerárquicos y de redes.
Figura 43. Un modelo de base de datos relacional. Cada campo en la tabla puede
ser la llave para localizar datos en otra tabla (Bernhardsen).
No existen apuntadores en las tablas de datos. Se utilizan tablas internas
indexadas para la comunicación entre las tablas, lo cual significa que el sistema
debe abrir al menos una tabla índice por cada conexión entre las tablas de datos.
Esto puede resultar en bases de datos relativamente grandes y de acceso lento. Sin
embargo, como no hay apuntadores, las búsquedas de los registros o campos debe
ser secuencial a través de las tablas. El resultado es que los sistemas de bases de
datos relacionales son mucho más lentos que los sistemas jerárquicos y de redes.
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje
52

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Mapa
Mapa
Polígonos
Líneas
Puntos
Figura 44. Ejemplos de mapas almacenados en bases de datos relacionales.
(Bernhardsen)
Un campo puede ser localizado rápidamente en una tabla dada y los datos
accesados pueden ser manipulados. La estructura sencilla de los sistemas de bases
de datos relacionales ha permitido el desarrollo de lenguajes de consulta estándar,
uno de los cuales es el Lenguaje Estándar de Consulta (SQL).
El algebra relacional se puede hacer usando dos clases de operaciones de
almacenamiento y recuperación. El grupo de operaciones incluye unión,
intersección, diferencia y producto. Las operaciones relacionales incluyen
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53

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
selección (acceso a filas), proyección (acceso a columnas), unión y división. La
unión crea una nueva tabla a partir de los datos recuperados de varias tablas. La
nueva tabla no necesita estar físicamente guardada en la base de datos.
Los SMBD relacionales son ahora el tipo que se usa más frecuentemente utilizado
en SIG, primariamente porque son sencillos y de estructura flexible. Otra razón es
que soportan relaciones complejas entre los objetos geográficos y el mundo real.
Las entradas múltiples son menos frecuentes que en los sistemas jerárquicos y de
redes, aunque los tiempos de búsqueda tienden a ser más largos. Esto se nota
principalmente en operaciones específicas en datos de mapas digitales, como
cuando se forman polígonos y con la ubicación automática de texto.
Sistemas de Bases de Datos Orientados a Objetos
Los sistemas de bases de datos relacionales, jerárquicos y de redes están diseñados
primordialmente para tareas administrativas. En consecuencia, no están
adaptados para representar un modelo de datos conceptual de datos geográficos
reales. Todos estos sistemas están orientados al registro, lo cual significa que los
datos que contienen están archivados registro por registro. Por lo tanto, en una
base de datos relacional, todos los elementos que componen un objeto en un mapa
residen en varios registros en varias tablas. Además, los datos geométricos y los
datos de los atributos están a menudo separados, cada uno residiendo en una base
de datos. El almacenamiento topológico de datos vectoriales es orientado a
objetos, pero la estructura básica de la base de datos continua siendo un problema.
Los sistemas de bases de datos orientados a objetos (SBDOO) intentan resolver estas
dificultades representando de una manera más fiel el mundo real, el cual
comprende objetos homogéneos, complejos con relaciones externas e internas
variables.
Hay diferentes tecnologías orientadas a objetos, todos comparten algunos de los
principios filosóficos y conceptos, pero los beneficios directos de los SBDOO vienen
de las siguientes ideas:
1. clases en las cuales cada tipo de elemento tiene varios atributos;
2. elementos de datos activos que tienen su propio comportamiento (métodos)
guardados en un repositorio y no en programas de aplicaciones;
3. herencia entre las clases de datos (atributos) y los comportamientos
(métodos).
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje 54

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Figura 45. Modelo de datos orientado a objetos.
Un base de datos de objetos activos permite que los datos de elementos geográficos
sean agrupados en clases que representan entidades similares. Esta solución
tecnológica permite que los datos espaciales puedan ser almacenados en un
esquema complejo y bien estructurado – elementos complejos o clases de elementos
complejos. Algunas otras características importantes de la solución de orientación
a objetos son:
1. control de integridad – los datos actives pueden chequear su propia
integridad, la validez de sus relaciones con otros elementos, topología,
restricciones, etc.;
2. control de versión incluyendo chequeo virtual de entrada y salida de los
segmentos del repositorio – los repositorios de objetos espaciales hacen fácil
proveer un mecanismo para que cada usuario pueda ver una copia virtual de
todos los datos, mientras edita solamente parte de ellos;
3. soporte de topología avanzado – la topología geométrica resulta de
compartir la geometría – los postes se situán en la intersección de los cables,
los ríos forman parte de los límites administrativos. Los repositorios de
objetos espaciales pueden identificar coincidencia espacial y dinámicamente
modelarlos en la base de datos. Esta habilidad explota dos importantes
características de las bases de datos espaciales orientada a objetos: la
habilidad para mantener todo tipo de datos y la habilidad para manejar de
manera efectiva un red muy vasta de conexiones entre los objetos;
4. representación abundante – los métodos de despliegue permiten que los
objetos se desplieguen proveyendo información importante acerca del objeto
(una válvula, un interruptor puede indicar si está abierto o cerrado). El
método de despliegue está centralizado como parte del elemento y la
apariencia de los objetos se puede hacer consistente de tal manera que se
adapte a los estándares dictados por las autoridades;
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje
55

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
5. representación múltiple a partir de un grupo de datos maestro – los objetos
espaciales pueden ser asociados con varias geometrías y los métodos de
despliegue pueden usar cualquiera de ellas. El mismo objeto puede
aparecer diferente en diferentes contextos.
Los SIG orientados a objetos introducen un carácter dinámico a la información
incluida en el sistema, frente a los modelos de datos jerárquico, relacional y de redes
que tienen un carácter estático. Por ello, el modelo orientado a objetos es más
aconsejable para situaciones en las que la naturaleza de los objetos que tratamos de
modelar es cambiante en el tiempo y/o en el espacio.
Operaciones con Bases de Datos
Las bases de datos le permiten a los usuarios ordenar, borrar, editar, seleccionar,
manipular matemáticamente y actualizar información a través del uso de un
lenguaje de consulta. Este lenguaje permite a los usuarios “hacer preguntas” a la
base de datos de una manera estandarizada.
Las bases de datos pueden ser accesadas a lo interno de ellas, pero deben permitir
también el acceso de información a través de los programas de aplicación. En el
caso de un SIG, los usuarios del programa de aplicación de SIG lo utilizan para
accesar información vinculada a los elementos gráficos desde la base de datos.
Consultas
Muchos SMBD proveen una interface del usuario a través de una especie de
lenguaje formal.
Un lenguaje de definición de datos (DDL) se usa para especificar cuáles datos serán
guardados en la base de datos y como se relacionarán.
Un lenguaje de manipulación de datos (DML) se usa para adicionar, recuperar,
actualizar y borrar datos en el SMBD.
Una consulta es un enunciado o grupo de enunciados ya sea en DDL o en DML o en
ambos.
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje 56

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
• Algunos investigadores ven las consultas como operaciones de sólo lectura
que no permiten la modificación de los datos (Codd 1990).
Un lenguaje de consulta es un lenguaje formal que implementa un DDL, un DML o
ambos.
• Ejemplo de lenguaje de consulta incluyen SQL, QUEL, ISBL y
Query-by-Example.
Modelo de Datos
Un modelo de datos es un formalismo matemático consistente en dos partes
(Ullman, 1988):
• Una notación para describir los datos, y
• Un grupo de operaciones utilizados para manipular los datos
Un modelo de datos es una manera de organizar un colección de hechos pertinentes
a un sistema bajo investigación.
Los modelos de datos proveen una manera de pensar acerca del mundo, una
manera de organizar los fenómenos de nuestro interés. Ellos pueden ser
concebidos como un lenguaje abstracto, una colección de palabras con gramática
por medio del cual se describe nuestro sujeto, sin embargo…
• Limitado a formar expresiones cuyas palabras están limitadas por aquellas
que se incluyen en el lenguaje y cuya estructura de oraciones está gobernada
por la gramática del lenguaje
• No se es libre para utilizar colecciones aleatorias de símbolos para palabras
ni se pueden poner palabras juntas de una manera ad-hoc
Diferentes modelos – diferentes conceptualizaciones – diferentes opiniones -
diferentes perspectivas
• No hay consenso universal acerca del major modelo de datos
Los SMBD se componen de tres niveles de abstracción:
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje 57

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
• Física: esta es la implementación de la base de datos en una computadora
digital. Tiene que ver con las estructuras de almacenamiento y el método
de acceso a las estructura de los datos
• Conceptual: esta es la expresión del diseñador del modelo de base de datos
en el mundo real utilizando el lenguaje del modelo de datos
• Vista: diferentes grupos de usuarios pueden tener acceso a diferentes
porciones de la base de datos. Una porción de la base de datos se llama su
“vista”
El modelo Entidad-Relación
El modelo ER es generalmente atribuido a Chen (1976). Imagina el mundo como
constituido de entidades que están asociadas una con otra por relaciones. Todas
las entidades de un tipo particular se coleccionan en grupos de entidades. Los
grupos de entidades y relaciones pueden ser representadas gráficamente en un
diagrama ER (figura 46).
Entidades
Las entidades son objetos distinguibles del mundo real como empleados, mapas,
aeroplanos u horarios de autobuses.
• "Distinguible" significa que todas las entidades pueden ser identificadas de
manera única
• Las entidades pueden tener atributos comunes que definen lo que significa
ser esa entidad
• Cualquier objeto particular del mundo real no necesariamente tiene una
representación única o una representación ideal como entidad
o Para un objeto dado del mundo real, los modeladores pueden escoger
diferentes grupos de atributos del objeto que son de interés a su
situación particular
o Los resultados en el mismo objeto modelado pueden ser diferentes
Las entidades se coleccionan en grupos de entidades:
• Los grupos de entidades se representan como rectángulos en los diagramas
ER
• Sus atributos se representan como elipses unidas a los rectángulos por líneas
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje 58

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Relaciones
Las relaciones pueden ocurrir entre grupos de entidades:
• Notación: dos grupos de entidades A y B que tienen una relación r se escribe
como A r B
Figura 46. Ejemplo de un diagrama Entidad-Relación
Agregando relaciones
• Uno a uno: Si A r B y r es uno a uno entonces cada entidad de B tiene una
relación con a lo sumo una entidad de A y viceversa
o Por ejemplo, si el CAPITAN (captain) comanda un BARCO (vessel)
y la relación comandar es uno a uno, entonces cada barco tiene a lo
sumo un capitán y cada capitán comanda a lo sumo un barco a la vez.
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje 59

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
• Uno a muchos: Si A r B y r es una relación uno a muchos entonces cada
entidad de A tiene una relación con a lo sumo una entidad de B pero no
viceversa
o
Por ejemplo, si una TRIPULACION (crew) está asignada a un BARCO
y la relación es uno a muchos, entonces en nuestro modelo un barco
tiene muchos tripulantes pero un miembro de la tripulación está
asignado únicamente a un barco
• Muchos a muchos: Si A r B y r es una relación muchos a muchos entonces
cada entidad de A puede estar relacionada con cualquier número de
entidades de B y viceversa
o Por ejemplo, un BARCO patrulla REGION y patrullar es una relación
muchos a muchos, entonces en el modelo, un barco patrulla muchas
regiones y una region es patrullada por muchos barcos.
isa (leer “es una”) relación
• Si A isa B entonces A es una especialización de B, o a la inversa, B es una
generalización de A
• Por ejemplo, el CAPITAN isa TRIPULACION entonces, en el modelo, los
capitanes tienen todos los atributos de los miembros de la tripulación pero
no al contrario
• La relación “isa” permite que se establezcan jerarquías entre los grupos de
entidades
El modelo Entidad-Relación es conceptual y carece de formalismo.
Modelo relacional
• Fue introducido por Codd en 1970.
• Ya que es el modelo de datos más popular para SMDB, el modelo relacional
ha sido ampliamente utilizado en los SIG.
• Algunos SMBD relacionales comúnmente utilizados son los siguientes:
1. INFO - usado in ARC/INFO
2. EMPRESS - usado in System/9
3. ORACLE - usado en ARC/INFO, GeoVision, etc.
4. dBASE - usado in pcARC/INFO y otros SIG basados en PC
5. MS-Access, SQL, ORACLE – usado en ArcGIS
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje 60

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Tuples
• Definición – Un tuple es un grupo de eventos que están relacionados unos
con otros de alguna manera (quizás solamente por el hecho que pertenecen
al mismo grupo)
• Cada evento es un dato cuyos valores vienen de un dominio específico.
• Los dominios son llamados atributos
Relaciones
• Los registros de cada tipo forman una tabla o relación. En una tabla, cada
fila es un registro o tuple y cada columna es un atributo o campo
• Ya que los tuples son grupos (de valores) y una relación es también un grupo
(de tuples), las relaciones son grupos de grupos
• Las relaciones son naturalmente representadas en tablas (figura 47)
Una relación (Tabla)
Un atributo
(Campo)
Un tuple
(Registro)
Figura 47. Estructura de una relación. Fuente: Zhou (1998)
El grado de la relación es el número de atributos en la tabla
• Una tabla de un atributo es una relación unitaria
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje
61

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
• Una tabla de dos atributos es una relación binaria
• Una tabla de n-atributos es una relación n-aria (figura 48)
Unaria
Binaria Ternaria
Figura 48. Grado de una relación
Llaves
Todos los registros (tuples) en una relación pueden distinguirse por los valores de
sus atributos
• Cualquier grupo de atributos cuyos valores identifican de manera única a un
registro (tuple) se denomina una llave
Los diseñadores de bases de datos escogen algún grupo de atributos para ser la
llave de sus relaciones en la base de datos
• Esta llave es conocida como llave primaria
Si la llave primaria de una tabla aparece como un atributo de una relación diferente,
la llave es conocida como llave foránea en la otra relación
Una llave identifica únicamente su registro (tuple)
• Por lo tanto la llave de un registro (tuple) se usa como un sustituto del
registro completo
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje
62

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Relaciones
• El modelo relacional representa las relaciones entre tablas con relaciones
• Las relaciones en conjunto se representan al insertar la llave primaria de una
relación en otra relación como una llave foránea (figura 49)
Figura 49. Una base de datos relacional que fue designada a partir del diagrama ER
anterior (Fuente: Meyer, 1997)
• Los atributos llave se denotan en negrita
Lenguaje de Consulta
Codd (1971) inventó dos lenguajes para tratar con relaciones: uno era algebraico y el
otro fue basado en lógica de primer orden (Codd 1971).
• Algebra relacional
• Cálculo relacional
El lenguaje de consulta comercial más común es el Lenguaje de Consulta
Estructurado o SQL.
• Aunque el lenguaje SQL tiene una reputación de lenguaje de consulta
relacional, no soporta completamente el modelo relacional
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje
63

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
• El SQL incluye cosas que no están en el modelo y omite cosas que están
Sistemas de Manejadores de Bases de Datos Relacionales (SMBDR)
Un sistema de manejo de bases de datos relacionales es un SMDBD basado en el
modelo relaciona definido por Codd.
No existen un SMBD comercial que implemente completamente el modelo
relacional definido por Codd.
Ventajas del Modelo Relacional
Codd presenta muchas ventaja del modelo relacional. Alguno de ellos se citan a
continuación:
El modelo relacional es un verdadero modelo de datos matemático completo
Esta afirmación teórica es responsible de la:
• accessibilidad: lenguajes de consulta apropiados pueden ser
automáticamente compilados, ejecutados y optimizados sin recurrir a la
programación
• fiabilidad: la semantic del algebra relacional es sólida y completa
• predictabilidad: la consistencia de la semántica permite al usuario anticipar
fácilmente los resultados de una consulta dada
Otras ventajas incluyen:
• flexibilidad: el modelo relacional separa claramente el modelo lógico del
modelo físico y su desacoplamiento incrementa la flexibilidad
• integridad: existen restricciones que ayudan a asegurar que los cambios
estructurales no afectan de manera adversa el significado de la base de datos
• vistas múltiples: es simple presenter a diferentes usuarios diferentes vistas
de la base de datos
• concurrencia: existe una teoría completa de control concurrente de
transacciones, las cual depende de formalismos teóricos del modelo de base
de datos relacional. Esta teoría garantiza la ejecución correcta de consultas
concurrentes.
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje 64

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Utilizando el Modelo Relacional
La normalización de un modelo de datos relacional consiste en encontrar la
estructura más simple para un set de datos dado.
Considere el siguiente set de datos no normalizado de la figura 50.
Figura 50. Datos no normalizados. Fuente: Zhou (1998)
Esta relación no está normalizada ya que la Erodabilidad es determinada
únicamente por el Tipo de suelo
Cuando se utiliza una relación no normalizada, se generan problemas y anomalías
de inserción y borrado:
• La relación entre el tipo de suelos “ loam” y la erodabilidad 0.35 se perderá si
se borra el registro "Nuntherungie"
• Una nueva relación debe ser insertada entre el tipo de suelos y la
erodabilidad si se incorpora un nuevo sistema de tierras con un nuevo tipo
de suelo
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje
65

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
La figura 51 muestra la versión normalizada de SOIL1.
Toda la información que se encuentra en SOIL1 es retenida pero es optimizada y
puede ser reconectada con una union relacional utilizando la llave Soil Type
Figura 51. Versión normalizada de SOIL1.
Adaptando las Bases de Datos a las Aplicaciones de los SIG
Dentro del ámbito de los SIG, los datos se encuentran divididos lógicamente en dos
categorías: datos geométricos y datos de atributos. Esta división se puede
extender al almacenamiento físico, aunque las relaciones entre las dos categorías de
datos debe ser preservado. Las soluciones al almacenamiento general de la base
de datos se pueden clasificar en tres grupos:
1. Un sistema de base de datos simple que guarde tanto los datos geométricos
como los de atributos;
2. Dos sistemas de base de datos separados, uno para los datos geométricos y
otro para los datos de los atributos;
3. Una base de datos para los datos geométricos conectada a varias diferentes
bases de datos para los datos de los atributos.
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje
66

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Figura 52. Un sistema de manejo de datos a la medida para manejar tanto los datos
geométricos como los de atributos (Bernhardsen)
Los sistemas que combinan los datos geométricos y los datos de atributos un una
base de datos sencilla tienen una estructura de datos orientada a objetos. Este
modelo de SIG integrado tiene dos soluciones alternativas para el manejo de la base
de datos:
1. Una extensión especial de un SMBD comercial estándar;
2. Un nuevo SMBD orientado a objetos.
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje
67

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Base de
datos
geométrica
y de
atributos
Base de
datos
geométrica
y de
atributos
Figure 53. Los modelos SIG integrados, con dos soluciones alternativas para el
manejo de la base de datos (a,b) y con los detalles de la base de datos integrada (c).
El modelo híbrido, donde los datos geométricos y de atributos están guardados en
bases de datos separadas puede ser encontrado en los SIG de escritorio. Bases de
datos jerárquicas, base de datos en red o combinaciones de bases de datos en red y
relacionales se utilizan exclusivamente para los datos geométricos. Funciones
especiales dedicadas a los datos geométricos, que mejoran la productividad en la
manipulación y presentación generalmente son desarrolladas por el fabricante del
SIG. Esta solución impone restricciones que pueden complicar su uso con
programas desarrollados internamente en la empresa. Las bases de datos de red o
relacionales, basados en SMBD comerciales se emplean cuando se almacenan
solamente los datos de los atributos (figura 54).
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje 68

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Base de datos
geométrica
Base de datos
de atributos
Figura 54. . El modelo híbrido de bases de datos, donde los datos geométricos y los
de atributos se guardan en bases de datos separadas.
En el caso del software comercial ArcGIS existen tres tipos de Geobase de datos
como se muestra en la tabla 2.
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje 69

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Tabla 2. Tipos de bases de datos en ArcGIS 9.x
Tres tipos de
Geobases de Datos
Formato de
almacenamiento
Capacidad de
almacenamiento
Plataforma O/S
soportada
Número de usuarios
Funcionalidad de
distribución de la
Geobase de datos
Geobase de datos
Personal
Geobase de datos
de Archivo
Geobase
datos
Escalable
Microsoft Access Directorio de DBMS
archivos binarios
2 GB 1 TB por tabla Depende del
servidor
Windows Cualquier Cualquier
plataforma plataforma
Editor simple Editor simple, Editores
(lectores
lectores múltiples múltiples,
múltiples)
lectores
múltiples
Replicación
Entrada/Salida
Replicación
Entrada/Salida
de
Replicación
(todos los tipos)
y versiones
Estructuras de Datos Cartográficos y de SIG
Estructuras
Tradicionalmente los datos espaciales han sido guardados y presentados en forma
de un mapa. Se han desarrollado tres tipos de modelos espaciales de datos para
guardar datos geográficos en forma digital. Estos se refieren como:
• Raster (también llamado grid o cuadrícula)
• Vector
• Imagen
El siguiente diagrama (figura 55) refleja las dos principales técnicas de codificación
de datos espaciales. Estos son el vector y el raster. Las imágenes (IKONOS,
LandSat, aerofotos, etc.) utilizan técnicas muy similares a los datos raster, sin
embargo carecen de formatos internos requeridos para el análisis y modelación de
los datos. Las imágenes son reflejo de fotografías del paisaje.
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje 70

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
PUNTO
LINEA
POLIGONO
CELDA
Figura 55. Técnicas de codificación de datos en un SIG.
Estructura de datos Raster
Las estructuras de datos raster o grid han formado la base de la mayoría de
programas de SIG. Un sistema basado en raster despliega, localiza y guarda datos
gráficos utilizando una matriz o grilla de celdas. Un sistema de coordenadas único
representa cada pixel ya sea en una esquina o en su centroide. Cada celda o pixel
tiene un dato de atributo discreto asignado. La resolución de un raster es
dependiente del tamaño del pixel y puede variar de submétrico a varios kilómetros.
Ya que los datos son bi-dimensionales los SIG guaran información variada como
cobertura boscosa, tipo de suelos, cobertura del suelo, ecosistemas u otros datos en
distintas capas. Las capas están funcionalmente relacionadas con los elementos
del mapa. Generalmente, los datos raster requieren menos procesamiento que los
datos vectoriales, pero consumen más espacio en disco. Los sensores remotos de
barrido montados en satélites guardan datos en formato raster. Los modelos de
elevación digital (MED) y los modelos digitales de terreno (MDT) son ejemplos
también de datos raster.
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje 71

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Figura 56. Estructura de datos raster
En los sistemas basados en raster hay dos maneras generals de incluir los atributos
de cada objeto (entidad). La manera más simple es asignar un número
representando un atributo (ej: una categoría de uso del suelo), a cada celda en la
matriz. Al posicionar estos números, asumimos que este valor actuará como la
localidad por omisión de la entidad. Por ejemplo, si se asigna un código numérico
de 1 que represente el agua, y luego se lista como el primer número en la columna X
y la primera fila Y, entonces la primera celda en la parte superior izquierda de la
matriz será una localidad o porción de la tierra representando agua. De esta
manera, cada celda puede tener solamente un atributo para un mapa dado. Una
solución alternativa es ligar cada celda de la matriz a un sistema de bases de datos,
con el resultado que un atributo puede estar representado en más de una celda.
Esta solución es la que más prevalece ya que reduce la cantidad de datos que deben
ser guardados y porque puede ligarse fácilmente a otras estructuras de datos que
también se apoyan en sistemas manejadores de bases de datos para guardar, buscar
y manipular datos.
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje
72

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Figura 57. Un número de fila y columna definen la posición de una celda en los
datos raster. Los datos luego son guardados en una tabla dándole su atributo a
cada celda.
Una gran ventaja de los sistemas raster es que los datos forman su propio mapa en
la memoria de la computadora. Una operación como la de comparar una celda con
sus vecinas puede ser realizada viendo los valores en la próxima y anterior fila y
columna de las celdas en cuestión. Sin embargo, los raster no son buenos para
representar líneas o puntos, ya que cada una se vuelve un grupo de celdas en el
grid. Las líneas puede resultar desconectadas o muy anchas si cruzan el grid en un
ángulos muy agudo (figura 58).
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje
73

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Raster
Vector
Figura 58. Representación de la estructura vectorial y raster.
Uno de los mayores problemas con los datos raster lo constituyen los pixeles
mixtos. La figura 59 muestra una parte de la delimitación de un lago. En la
primera ilustración, hay solamente un tipo de cobertura del suelo, "pasto", por lo
que todos los pixeles pertenecen a la misma clase. En la siguiente ilustración, hay
dos tipos de atributos, agua y pasto. En este caso es difícil asignar cada pixel a una
de las categorías. Una solución a menudo utilizada en SIG, es asignar pixeles de
orilla, como aquellos que no están exclusivamente en una categoría. Finalmente,
cuando varias clases están involucradas se pueden crear reglas de asignación de un
pixel mixto a la clase que ocupa la mayor parte del área dentro de él o bien crear de
nuevo pixeles de orilla.
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje 74

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Agua domina
El ganador toma todo
Definición de bordes
Figura 59. El problema de los pixels mixtos. Cualquiera de las tres opciones es
aceptable, en tanto la regla se aplique de manera consistente. G=Pasto, W=agua,
E=borde.
Los modelos raster, al igual que los vectoriales, se organizan en capas temáticas
como la topografía, uso del suelo, hidrografía, tipo de suelos, etc. Sin embargo,
debido a la diferencia en la manera cómo la información de los atributos es
manipulada los modelos raster tienen más capas de datos que los modelos
vectoriales. En un modelo vectorial, los atributos son asignados directamente a
objetos. Por lo tanto, un valor de contaminación se puede asignar directamente al
objeto “lago”. En un modelo raster, el equivalente requiere de una capa temática
para el “lago”, en la cual las celdas tienen asignadas el atributo del lago en cuestión,
y una segunda capa temática para los pixeles que tienen asignado el valor de
contaminación. Las bases de datos raster contienen por lo tanto cientos de capas
temáticas.
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje 75

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Figura 60 . Capas temáticas en formato raster
El formato de datos raster ha sido ampliamente utilizado, especialmente con el
advenimiento de la comunicación a través de redes, ya que muchos de ellos tienen
el mismo formato que se utiliza para guardar imágenes digitales y fotografías. Los
formatos de imagen son muy simples de crear y es por ellos que hay una gran
variedad. Algunos de estos formatos han sido optimizados para pasar a través de
redes de información y por eso se ha popularizado. Entre los más comunes
tenemos TIF, cuya principal modificación lo constituye el formato GeoTIFF que se
usa ampliamente en teledetección; el formato JPEG que usa un sistema variable de
compresión y ofrece diferentes grados de resolución.
Los archivos raster son más frecuentemente utilizados:
• Para representaciones de fotografías aéreas, imágenes satelares, mapas
escaneado y otras aplicaciones con imágenes de alta definición.
• Cuando se necesita mantener los costos bajos.
• Cuando el mapa no requiere análisis de elementos individuales del mapa.
• Cuando se requieren mapas de “fondo”.
Los archivos raster generalmente se utilizan para guardar información de imágenes
como fotografías aéreas y mapas escaneados. También se utilizan para capturar
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje
76

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
datos por satélite y otros sistemas sensores aerotransportados. Las imágenes de
estos sistemas a menudo se conocen como datos teledetectados o remotamente
detectados. A diferencia de otros archivos raster que expresan la resolución en
términos de tamaño de celda o puntos por pulgada (dpi), la resolución en imágenes
teledetectadas se expresa en metros, lo cual indica el tamaño del área al suelo
cubierta por cada pixel. La tabla 3 muestra algunos de los formatos raster más
comúnmente utilizados.
Tabla 3. Datos raster comúnmente utilizados
Nombre del
formato
Plataforma
(software)
Interno o
transferencia
Desarrollador
Comentarios
Arc Digitized
Raster Graphics
(ADRG)
Sistema de mapeo
militar
Ambos
US Defense
Mapping Agency
Band Interleaved
by Line (BIL)
Band Interleaved
by Pixel (BIP)
Band Sequential
(BSQ)
Digital Elevation
Model for (DEM)
Muchas Ambos Estándar común
e n teledetección
Muchas Ambos Estándar común
e n teledetección
Muchas Ambos Estándar común
e n teledetección
Muchas Transferencia United States
Geological
Survey (USGS)
Formato estándar
de el USGS para
modelos de
elevación digital
PC Paintbrush
Exchange (PCX)
PC Paintbrush Ambos Zsoft Utilizado como
formato raster
Spatial Data
Transfer Standard
(SDTS)
Muchas (en el
futuro)
Transferencia
US Federal
Government
Nuevo estándar
del gobierno de
EEUU para format
vectorial y raster
Tagged Image File
Format (TIFF)
PageMaker Ambos Aldus Utilizado
ampliamente
como formato
raster
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje 77

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Estructura de datos Vectorial
Todos los modelos de bases de datos espaciales son soluciones para almacenar la
localización espacial de elementos geográficos en una base de datos. El
almacenamiento vectorial implica el uso de vectores (líneas direccionales) para
representar un elemento geográfico. Los datos vectoriales se caracterizan por el
uso de puntos secuenciales o vértices para definir un segmento lineal. Cada vértice
consiste de una coordenada X y una coordenada Y.
Las líneas vectoriales se conocen a menudo como arcos y consisten de cadenas de
vértices terminados por un nodo. Un nodo está definido como un vértice que inicia
o finaliza un segmento de arco. Los elementos puntuales se definen por un par de
coordenadas, un vértice. Los elementos poligonales se definen por un grupo
cerrado de coordenadas. En la representación vectorial, el almacenamiento de los
vértices para cada elemento es importante, así como la conectividad entre los
elementos (ej: los vértices comunes o compartidos en donde dos elementos se
conectan).
Figura 61. Estructura de datos vectorial
El método más popular de retener las relaciones espaciales entre los elementos es
registrar explícitamente la información de adyacencia que es conocida como el
modelo de topológico de datos. La topología es un concepto matemático tiene su base
en los principios de adyacencia y conectividad de los elementos espaciales.
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje
78

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Existen diferentes modelos de datos vectoriales, sin embargo solamente se utilizan
dos como alternativa de almacenamiento en un SIG.
La estructura de datos topológica a menudo se conoce como una estructura de datos
inteligente ya que las relaciones espaciales entre los elementos geográficos se
derivan fácilmente cuando se utilizan estos elementos. Es por esta razón que el
modelo topológico domina las estructuras utilizadas en la tecnología de los SIG. La
mayoría de los análisis de datos complejos no se pueden realizar si los datos no
tienen una estructura topológica vectorial.
La segunda estructura de datos es la estructura de datos de dibujo auxiliado por
computadora (CAD). Esta estructura consiste en listar los rasgos, no los elementos
definidos por cadenas de vértices, para definir los elementos geográficos , por
ejemplo, los puntos, líneas y áreas. Existe una considerable redundancia en este
modelo ya que los segmentos que sirven de límite entre dos polígonos se guardan
dos veces, uno por cada elemento. La estructura CAD emergió del desarrollo de
programas de dibujo gráfico computarizado sin consideraciones específicas para el
proceso de elementos geográficos. De esta manera, ya que los elementos como
polígonos son autónomos e independientes, interrogantes acerca de la adyacencia
de los elementos podrían ser difíciles de contestar. El modelo vectorial CAD
carece de la definición de relaciones espaciales entre los elementos que tiene el
modelo de datos topológico.
• Datos Punto: Los puntos (sin dimensión, un objeto que tiene posición en el
espacio pero no longitud) son el más simple de los datos espaciales.
• Datos Líneas: Las entidades líneas (unidimensionales, objeto teniendo una
longitud) son rasgos lineales construidos de segmentos de líneas continuas.
• Datos de Área o Polígono: Los polígonos (bidimensional, un objeto que
tiene longitud y ancho), constituye el tipo de datos más común usado en SIG,
son regiones limitadas, los límites pueden ser definidos por fenómenos
naturales como formas naturales de la tierra, o por fenómenos hechos por el
hombre como bosques.
• Superficies continuas: De tres dimensiones, objetos que tienen longitud,
ancho y altura; ejemplos de superficies continuas son la elevación (como
parte de datos topográficos), temperatura, densidad de población, etc.
(figura 62)
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje 79

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Figura 62. Representación de los elementos geográficos en la estructura de datos
vectorial.
Muchas aplicaciones en SIG están basadas en tecnología vectorial, por lo que este
formato es el más comúnmente utilizado. Este formato es también el más
complejo ya que hay muchas maneras de guardar coordenadas, atributos, vínculos
de los atributos, estructura de base de datos e información de despliegue. Algunos
de los formatos más comunes son brevemente descritos abajo y resumidos en la
tabla 4.
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje
80

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Arc Export. Arc Export es un formato de transferencia, ya sea en format ASCII o
binario comprimido que se utilize para transferor archives entre las diferentes
versiones de ArcView, ArcGIS y ARC/INFO. En algunos casos solamente trabaja
con los productos de ESRI.
Coberturas de ARC/INFO (Coverages). Una “cobertura” de ARC/INFO es grupo de
archives binaries utilizados por ArcGIS y ARC/INFO. Este formato es propietario
y puede que no pueda ser usado por otros programas.
Archivos de Dibujo de AutoCAD (DWG). DWG es un formato interno propietario
utilizado por el programa AutoCAD. No importando su naturaleza de
propietario, AutoCAD puede convertir cualquier archivo DWG a DXF sin pérdida
de la información gráfica. Como con los archivos DXF, existen muchas maneras de
guardar los archivos de atributos en los archivos DWG. La ausencia de un
estándar para guardar los vínculos de los atributos puede causar problemas cuando
se transfieren datos entre sistemas.
Formato de Intercambio de Autodesk (DXF). Es probablemente uno de los formatos de
transferencia de vector más utilizados ya que ofrece muy buenas ventajas, entre
ellas que contiene información de despliegue completa y que puede ser leído por
muchos programas gráficos. Sin embargo, también tiene diferentes formas de
guardar la información de los atributos en DXF y de unir los vínculos de las
entidades a atributos externos. Ya que no hay estándares en cuanto a los atributos,
muchos programas que tienen capacidad de importar este formato, no tienen
capacidad para importar los archivos de atributos de manera apropiada.
Digital Line Graphs (DLG). DLG, es un formato utilizado por el US Geological
Survey (USGS), y contiene información vectorial que se muestra generalmente en
mapas impresos.
Hewlett-Packard Graphic Language (HPGL). HPGL es un lenguaje que controla los
ploteadores. Contiene información de despliegue pero no coordenadas
geográficas o archives de atributos, por lo que no es apropiado para el
almacenamiento o la transferencia de datos de SIG.
Archivos de transferencia de MapInfo (MIF/MID). Los archivos MIF/MID son un
estándar de transferencia utilizado por MapInfo, un sistema de mapeo de escritorio.
Este formato lleva los tres tipos de información en SIG: geográfica, de atributos y
despliegue. Los vínculos de los atributos están implícitos en el format del archivo.
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje 81

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Archivos de MapInfo. MapInfo tiene su propio format binario interno, conocido como
un archivo de mapa. Este formato no está documentado y es propio del programa,
por lo que no puede ser utilizado fuera de ese sistema.
Archivos de Diseño de MicroStation (DGN). DGN es un formato interno utilizado por
Bentley Systems Inc. MicroStation, que es un programa tipo CAD. Está bien
docuementado y estandarizado, por lo que puede ser utilizado como un formato de
transferencia estándar. Los archivos DGN contienen información detallada de
despliegue. La manera más común de almacenar atributos es ponerlos en un
archivo externo y registrar los vínculos en el campo MSLINK que es un ítem que
lleva cada elemento en el archivo DGN.
Tabla 4. Datos vectoriales comúnmente utilizados
Nombre del Plataforma Interno o Desarrollador Comentarios
formato
(Software) Transferencia
Arc Export ARC/INFO* Transferencia Environmental Transfiere datos
Systems Research entre productos de
Institute, Inc. ESRI,
(ESRI)
pricipalmente
ARC/INFO.
ARC/INFO* ARC/INFO* Interno ESRI
Coverages
AutoCAD Drawing AutoCAD* Interno Autodesk
Files (DWG)
Autodesk Data
Interchange File
(DXF)
Digital Line graphs
(DLG)
Hewlett-Packard
Graphic Language
(HPGL)
MapInfo Data
Transfer Files
(MIF/MID)
Muchas Transferencia Autodesk Utilizado como
estándar para
transferencia de
gráficos.
Muchas Transferencia United States
Geological Survey
(USGS)
Utilizado para
publicar mapas
digitales del USGS.
Muchas Interno Hewlett-Packard Utilizado para
controlar
ploteadores HP
MapInfo* Transferencia MapInfo Corp.
MapInfo Map Files MapInfo* Interno MapInfo Corp.
MicroStation MicroStation* Interno Bentley Systems,
Design Files (DGN) Inc.
Spatial Data Muchas (a futuro) Transferencia US Government Nuevo estándar en
Transfer System
US para datos
(SDTS)
vectoriales y raster.
Topologically
Integrated
Geographic
Muchas Transferencia US Census Bureau Utilizado para
publicar datos de
los censos de US.
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje 82

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Encoding and
Referencing
(TIGER)
Vector Product
Format (VPF)
Military mapping
systems
Ambos
US Defense
Mapping Agency
Utilizado para
publicar el Data
Chart of the World.
Estructura de datos Híbrida
Ya que los datos vectoriales y de raster tienen ventajas y desventajas, una solución
híbrida capitaliza lo mejor de ambos mundos. La sobreposición de datos en
formato vectorial con una imagen geo-referenciada de fondo provee una
herramienta de despliegue gráfico muy poderosa. La solución combinada puede
mostrar elementos de mapas vectoriales y sus atributos y una copia exacta del
material del cuál fue escaneado que bien podría ser un mapa topográfico o una
fotografía aérea. Si se necesita, predios individuales, orillas de caminos, bloque de
una ciudad o mapas enteros, pueden ser vectorizados a partir de imágenes
escaneadas. Este proceso se llama conversión incremental. Esto permite
convertir datos escaneados en formato raster a datos vectoriales conforme se
necesite. Existen una gran cantidad de rutinas de conversión de raster a vector en
el mercado, pero es importante que la conversión se lleve a cabo en el mismo
sistema de coordenadas del mapa y en el mismo formato de datos que ya existe en
su base de datos. La ventaja clave del modelo híbrido es que aún después de
vectorizar completamente, las imágenes escaneadas continúan proveyendo una alta
calidad de imagen gráfica como fondo para sus datos vectoriales.
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje 83

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Figura 63. Sobreposición del formato vectorial sobre una imágen geo-referenciada.
Entrada de datos
Recolección de datos para los SIG
Un objeto en SIG puede ser descrito por:
• Tipo
• Geometría
• Atributos
• Relaciones
• Calidad
Los dos tipos básicos de datos son:
• Datos geométricos (datos vectoriales, datos raster, topología)
• Datos de atributos (datos cualitativos, datos cuantitativos)
En principio, los datos que se utilizan en los SIG pueden ser:
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje
84

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• En varios formatos digitales – vector, raster, distintas bases de datos, tablas
de hojas electrónicas, datos de satélite, etc.
• Gráficos no digitales – mapas convencionales, fotografías, bosquejos,
diagramas esquemáticos, etc.
• Documentos convencionales en registros y archivos
• Compilaciones en reportes científicos
• Colección de medidas de levantamientos topográficos expresados en
coordenadas u otras unidades.
Los métodos de adquisción de datos se clasifican en:
• Métodos primarios (adquisición de datos desde el objeto mismo)
• Métodos secundarios (adquisición de datos de fuentes análogas o digitales)
Los métodos primarios de adquisición de datos son generalmente más precisos y
mas actualizados que los métodos secundarios, pero generalmente son más caros
que los métodos secundarios. Los métodos secundarios son generalmente menos
precisos y menos actualizados pero tienden a ser más baratos.
Los métodos primarios de adquisición de datos son los siguientes:
• Levantamientos topográficos
• Levantamientos con GPS (Sistemas de posicionamiento global)
• Fotogrametría
• Sensoramiento remoto o Teledetección (parcialmente)
Los métodos secundarios de adquisición de datos geométricos son los siguientes:
• Digitalización manual de mapas
• Escaneo de mapas análogos
• Utilización de bases de datos existentes
Los métodos primarios de adquisición de datos de atributos son:
• Mediciones de varios tipos (ej: geofísicas)
• La teledetección
• Entrevistas, etc.
Los métodos secundarios de adquisición de datos de atributos son:
• Documentos convencionales (registros y archivos)
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje 85

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
• Reportes científicos
• Adquisición de datos de bases de datos digitales existentes2. Modes of Data
Input
Métodos de entrada de datos
Levantamientos topográficos
Estos métodos son realizados generalmente con fines catastrales, de administración
de servicios (FM) y mapeo automatizado (AM) y con fines topográficos (mapas
base). Las aplicaciones de levantamiento topográfico necesitan un sistema de
georrefereciación (red de control geodésico). Los resultados del método son datos
vectoriales en 2D y 3D, con precisiones que van de los milímetros hasta los
centímetros.
El método más importante de levantamiento topográfico es el taquimétrico. En
este caso los ángulos medidos (derroteros, azimuts o rumbos) y la distancia entre
puntos conocidos se utiliza para ubicar la posición de otros puntos. El
instrumento taquimétrico más utilizado actualmente es la estación total (figura 64).
Este tipo de instrumento puede guardar y procesar medidas digitales ya sea en el
campo o a través de una interface computarizada. Utilizando la estación total,
también puede determinarse la elevación de los puntos. La rapidez con que
puedan hacerse las mediciones depende de las variaciones topográficas (terreno
plano o quebrado), accesibilidad y el grado de precisión requerido (en promedio de
1000 a 1500 puntos por día).
Figura 64. Estación Total
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje
86

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Medidas basadas en mediciones satelitales
En los últimos 40 años se han implementado algunos nuevos métodos de
posicionamiento basados en mediciones satelitales. Uno de los métodos clásicos
era el método Doppler. En las últimas dos décadas se han desarrollado varios
métodos de navegación. El más importante es el Sistema de Posicionamiento
Global (GPS) desarrollado por el Departamento de Defensa de los EEUU. Los GPS
son útiles para la navegación y localización de nuevas estaciones de control
geodésicas. El ejército ruso desarrolló de igual manera el sistema GLONASS. La
Comunidad Europea está implementando su propio sistema llamado GALILEO.
Los GPS están basados en una constelación de 27 satélites (24 operacionales y 3 de
repuesto) que orbitan la tierra a 20200 km de altitud (figura 65)
Figure 65. Orbita de los satellites del GPS
La posición de un punto sobre la superficie de la tierra se determina utilizando un
instrumento portátil, el cual se necesita para medir la distancia a los satélites.
Cuando se desea determinar la posición, el aparato que se utiliza para ello localiza
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje
87

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
automáticamente como mínimo cuatro satélites de la red, de los que recibe unas
señales indicando la posición y el reloj de cada uno de ellos. Con base en estas
señales, el aparato sincroniza el reloj del GPS y calcula el retraso de las señales, es
decir, la distancia al satélite. Por "triangulación" calcula la posición en que éste se
encuentra. La triangulación en el caso del GPS, a diferencia del caso 2-D que
consiste en averiguar el ángulo respecto de puntos conocidos, se basa en determinar
la distancia de cada satélite respecto al punto de medición. Conocidas las distancias,
se determina fácilmente la propia posición relativa respecto a los tres satélites.
Conociendo además las coordenadas o posición de cada uno de ellos por la señal
que emiten, se obtiene la posición absoluta o coordenadas reales del punto de
medición. También se consigue una exactitud extrema en el reloj del GPS, similar a
la de los relojes atómicos que llevan a bordo cada uno de los satélites.
Figura 66. Posicionamiento utilizando 4 satélites
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje
88

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Los GPS tienen dos códigos de precisión. El más preciso, el código P, está
reservado para uso militar (precisión de ~18 m horizontales y ~ 28 m verticales). El
código C/A está disponible para todos los usuarios (precisión de ~50 m
horizontales y ~ 80 m verticales).
La precisión se puede incrementar utilizando los datos provenientes de dos
receptores, asumiendo que la posición de un punto es conocida de manera precisa.
El nombre de este método es posicionamiento diferencial o corrección diferencial (figura
67) o DGPS. La precisión del posicionamiento diferencial depende del método de
medición y de los instrumentos, pero puede ir desde 1 cm hasta los 10-20 m.
Posicionamiento diferencial
Corrección
BASE: POSICION
CONOCIDA
REMOTO: POSICION
CORREGIDA
Figura 67. Método de Corrección Diferencial (DGPS)
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje
89

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En la última década fueron instalados receptors de referencia para DGPS, que están
trabajando continuamente. Esta clase especial de DGPS se denomina WAAS
(Wide Area Augmentation System) (Figura 68).
Estaciones
Referencia
Integridad +
Correcciones
Estación Maestra
Estación
Transmisora
Figura 68. Sistema WAAS
Los GPS son útiles para:
• Localizar nuevas estaciones de control
• Medir elementos del terreno que son difíciles de medir por medios
convencionales
• Actualizar datos de caminos con el receptor montado en un vehículo
terrestre
• Navegación marina
• Navegación en carro, incluyendo Sistemas de Transporte Inteligente
• Navegación aérea
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje 90

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Fotogrametría
La fotogrametría es un método indirect de medición ya que no toma medidas
directamente de los objetos mismos sino a través de imágenes fotográficas de los
objetos.
Los resultados de este método pueden ser los siguientes:
• Datos vectoriales en 2D o 3D
• Datos raster (ortofotos)
La fotogrametría es un método que resulta relativamente barato cuando se requiere
obtener gran cantidad de información en un corto período de tiempo. La precisión
de los datos esta en el orden de los cm.
Las fotografías utilizadas en la fotogrametría son en su mayoría fotografías aéreas:
• Fotografías en blanco y negro o pancromáticas (longitudes de onda de 0.4 a
0.7 µm.
• Fotografía a color: 0.4-0.5 µm – Azul
0.5-0.6 µm – Verde
0.6-0.7 µm – Rojo
• Fotografía infrarroja: 0.7-1.1 µm
En los últimos años, además de las fotografías se han desarrollado otro tipo de
sensores con propósitos fotogramétricos (Cámaras digitales o CCD y de video).
Las plataformas de los sensores fotogramétricos son en su mayoría aeroplanos, pero
es posible usar los helicópteros y carros también. Las fotografías se hacen con un
tipo especial de cámaras. Con propósitos de mapeo y para producción de vectores
en 3D se necesita que las fotos tengan un traslape. En el caso que toda el área se
cubra con fotografías aéreas, generalmente el traslape a lo largo de la línea de vuelo
es de 60% y de 20% entre líneas de vuelo (figura 69).
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje 91

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Figura 69. Traslape a largo y entro líneas de vuelo
Los datos vectoriales y raster se producen a través de varios instrumentos y
métodos. Los métodos de medición vectorial son los siguientes:
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje 92

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• Estereoscopía análoga (1900-)
o Imágenes análogas
o Instrumentos análogos (figura 70)
• Estereoscopía analítica (1970-)
o Imágenes análogas
o Estereoscopios analíticos (figura 71)
• Estereoscopía digital
o Imágenes digitales
o Restitución monoplot
o Restitución estéreo (biplot) (figura 72)
Figura 70. Restituidor análogo
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje
93

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Figura 71. Restituidor analítico
Figura 72. Restituidor digital
Los datos raster son producidos por distintas clases de estaciones digitales
fotogramétricas (EDF). Estas estaciones se clasifican en:
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje
94

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• EDF estéreo. Estos sistemas se utilizan para la restitución estéreo interactiva.
Los sistemas más sofisticados permiten la generación del rango completo de
productos fotogramétricos (aerotriangulación, ploteo estéreo, MDT,
ortoimágenes). Los sistemas menos sofisticados son menos costosos pero
tienen funciones limitadas.
• EDF Monoplot. Estos sistemas están basados en procesos monoplot,
principalmente para el caso de ortoimágenes.
• EDF MDT. Extraen modelos digitales de terreno de imágenes
estereoscópicas.
• EDF Ortoimágen. Estos sistemas generan ortofotos.
Estos sistemas permiten a través de su equipo la conexión directa con Sistemas de
Información Geográfica.
La precisión de la fotogrametría depende de la escala de las imágenes, y por lo tanto
depende de la elevación del aeroplano. La determinación de los datos vectoriales
en las imágenes es posible con 3-20 µm de precisión. La precisión de los datos
vectoriales puede ser calculada a partir de la multiplicación por la escala de la
imagen. Por ejemplo, para escalas de 1:10000 la precisión en el campo es de 3-20
cm.
La fotogrametría se ha convertido en una de las principales formas de incorporar
información geográfica a un SIG, debido al buen compromiso que mantiene entre
coste económico, velocidad de ejecución y precisión.
Consiste en la utilización de fotogramas aéreos de eje vertical tomados desde un
avión sobrevolando la zona de estudio. Posteriormente, y tras diversos trabajos
topográficos de campo se utilizan para trazar mapas.
La secuencia-tipo del trabajo en fotogrametría se podría resumir en tres etapas:
Realización del vuelo fotogramétrico.
Apoyo topográfico del vuelo y Aerotriangulación.
Restitución.
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje 95

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Realización del vuelo fotogramétrico
Consiste en sobrevolar el territorio con un avión y tomar fotografías de eje vertical
recubriendo el territorio con fotogramas que se traslapen tanto longitudinal como
transversalmente.
Como normal general, estos traslapes como se apuntó anteriormente, suelen ser del
60% en el eje longitudinal y del 20% en el eje transversal, aunque dependiendo de la
utilidad del vuelo estos porcentajes pueden variar notablemente (figura 69). La
razón de por qué es estrictamente necesario tener zonas de recubrimiento comunes
en las fotografías la analizaremos con posterioridad.
Las fotografías resultantes deben tener una desviación en su centro muy reducida
con respecto a la vertical del avión para que puedan ser útiles.
Por otro lado, las cámaras que se utilizan para este tipo de trabajos, denominadas
cámaras métricas, son unas cámaras especiales de funcionamiento similar a las
convencionales pero con una calibración muy exacta de sus parámetros ópticos, de
los cuales el más importante es la distancia focal, definida como la distancia desde
el centro del objetivo hasta el plano focal donde se ubica la película.
Las fotografías aéreas resultantes de un vuelo fotogramétrico no tienen una escala
exacta, al ser el resultado de una perspectiva cónica y por el efecto ondulante del
terreno. Así, cada punto dentro de una foto tiene su propia escala, dependiendo del
lugar con respecto al centro de la foto y de la altura del terreno. No obstante, sí
puede hablarse de una escala media de los fotogramas, que aunque no exacta es
aproximada. Esta escala media mantiene una estrecha relación con los conceptos
distancia focal y altura media del vuelo, de la forma:
Donde:
f = Distancia focal.
H = Altura media del vuelo.
E = Denominador de escala.
Esta expresión básica en fotogrametría es fundamental a la hora de planear un
vuelo. Dependiendo de la distancia focal de la cámara que vayamos a utilizar y de
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje
96

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
la escala media de los fotogramas que queramos obtener, deberemos ordenar volar
a una altura u otra.
A la vez, la escala media de los fotogramas está ligada a la utilidad que queramos
dar al vuelo; generalmente la finalidad del vuelo es formar cartografía a partir de
restitución fotogramétrica, en cuyo caso hay que tener en cuenta la escala de la
cartografía que pretendemos. Aunque no hay una fórmula fija que relacione la
escala media de las fotos con la escala de la cartografía a restituir, se puede decir
que normalmente esta es ¼ de la escala media de los fotogramas, pero no tiene por
qué serlo así necesariamente. Por poner un ejemplo, para formar cartografía a escala
1/5.000 se puede encargar el vuelo a escala media 1/20.000, pero también es factible
realizarse con un vuelo a escala media 1/15.000. Si queremos reducir costes, será
más ventajoso realizar el vuelo más alto (menor escala aproximada, en este caso
1/20.000) porque cubriremos el territorio con menos fotogramas y serán necesarios
menos trabajos de apoyo; Pero si pretendemos utilizar el vuelo resultante para
tareas de fotointerpretación (reconocimiento de fotografías), como suele ser el caso
en temas de medio ambiente muy frecuentemente por ejemplo, quizá nos sea más
ventajoso realizar un único vuelo a escala media 1/15.000 que nos sirva para ello
además de para realizar la restitución.
Los fotogramas resultantes de un vuelo fotogramétrico deben contener además de
la información gráfica del territorio de análisis, la siguiente información:
• Organismo contratante del vuelo.
• Empresa que realiza el vuelo.
• Zona del vuelo.
• Fecha.
• Hora.
• Escala aproximada de los fotogramas.
• Número de pasada.
• Número de foto.
• Información sobre la cámara métrica (distancia focal, modelo).
• Marcas fiduciales (marcas ubicadas en las esquinas de la foto que son la
referencia para calcular el centro geométrico de la misma. Son un elemento
imprescindible para la posterior restitución).
• Nivel para comprobar la verticalidad del fotograma.
• Altímetro, con indicación de la altura aproximada sobre el nivel del mar.
Dado que las fotografías de un vuelo fotogramétrico se ordenan en pasadas y en
números consecutivos dentro de cada pasada, estos dos datos son fundamentales
de cara a encontrar fotos de una zona concreta. Para ello se utiliza el denominado
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje 97

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
gráfico de vuelo, que no es otra cosa que un mapa que lleva grafica (llamado el
mosaico fotogramétrico) da la distribución de las fotos con respecto al territorio.
Cuando nosotros vemos los objetos en relieve ello es debido a que tenemos dos ojos
que nos proporcionan al mismo tiempo dos visuales del mismo objeto desde dos
puntos de vista ligeramente distintos que se intersecan (figura 73). Estas dos
imágenes son mezcladas en nuestro cerebro y como consecuencia podemos ver una
tercera dimensión.
Figura 73. Principio de la estereoscopía natural
Este principio de estereoscopía natural sirve también a la cartografía para poder
extraer la tercera dimensión a partir de imágenes bidimensionales. En realidad, lo
que se hace en un vuelo fotogramétrico (figura 74) es sustituir nuestros ojos por la
cámara métrica que va en el avión, y la distancia inter-pupilar por la distancia entre
disparos consecutivos.
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje
98

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Figura 74. Vuelo fotogramétrico
Posteriormente, aparatos denominados estereoscopios (además de los restituidores
de los que después hablaremos) nos permiten ver las imágenes en tres dimensiones.
Para que se puedan reproducir la estereoscopía se deben dar dos condiciones
esenciales, como son que cada ojo vea sólo la perspectiva que le corresponde y que
las visuales tengan intersección entre sí. Con respecto a este último aspecto, esa
intersección se produce cuando los fotogramas tienen zonas en común, por lo que
ya sabemos por qué es tan necesario el recubrimiento estereoscópico.
No obstante, un solo fotograma también contiene cierta información tridimensional
limitada, que podemos extraer utilizando el punto de fuga de las verticales de la
perspectiva, el punto de fuga de las sombras y el ángulo de elevación del sol sobre
el horizonte; a este procedimiento de explotar esta información tridimensional
limitada con el uso de una sola foto se le conoce como explotación métrica de un
fotograma aislado, siendo un procedimiento que se utiliza más en el ámbito de la
fotointerpretación que en el de la cartografía propiamente dicha.
La incorporación de una segunda perspectiva de la misma zona incrementa
notablemente la información tridimensional, con la incorporación del concepto de
par estereoscópico (dos fotografías consecutivas).
Entre fotografías consecutivas que contienen objetos comunes se pueden medir
paralajes, que se pueden definir como el desplazamiento aparente en la posición de
un objeto fijo causado por el movimiento de la cámara métrica en el avión durante
el vuelo (figura 75).
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje
99

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Figura 75. Paralaje entre un par estereoscópico de fotografías consecutivas
La evaluación de estos paralajes es la base de la fotogrametría de eje vertical.
Veámos su fundamento geométrico:
Donde:
A = Punto evaluado en el terreno.
0 1 = Disparo foto 1
0 2 = Disparo foto 2.
a 1 = Punto representado en la fotografía 1.
a 2 = Punto representado en la fotografía 2.
Z A = Distancia vertical entre el punto evaluado del terreno y el plano del vuelo.
B = Distancia recorrida por el avión entre dos disparos consecutivos.
f = focal de la cámara métrica.
P A = Paralaje del punto evaluado (a medir sobre la fotografía).
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje
100

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Los triángulos A 0 1 0 2 y 0 2 a 1 ' a 2 son semejantes, luego:
En consecuencia, si evaluamos paralajes de puntos con elevación desconocida junto
con paralajes de puntos con elevación conocida seremos capaces de evaluar el
desnivel existente.
Estos puntos conocidos se obtienen de los trabajos de apoyo en campo, que son la
segunda etapa de la secuencia de trabajo.
Apoyo topográfico y aerotriangulación
Consiste en realizar un trabajo de campo en el que utilizando diversos métodos e
instrumental topográfico se procede a identificar en términos de coordenadas X Y Z
varios puntos sobre el terreno.
A los puntos identificados se les denomina puntos de apoyo (figura 76), que más
tarde en la fase de restitución servirán de base para dotar de coordenadas al resto
de elementos presentes en cada par estereoscópico.
Figura 76. Puntos de apoyo
A partir de la observación de puntos con coordenadas bien conocidas, como
pueden ser las redes de vértices geodésicos, se aplican diversos métodos
topográficos entre los que destacan:
a) Método de ajuste en bloque por modelos independientes
En la compensación en bloques por modelos independientes se somete cada
modelo a una transformación espacial de semejanza. Los siete parámetros de
transformación (3 giros alrededor de los ejes, 3 translaciones y un factor de escala)
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje
101

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
se determinan en una compensación común, de manera que se enlacen
perfectamente los modelos aislados, orientándose al mismo tiempo todo el conjunto
con la mayor precisión posible respecto a los puntos de apoyo (figura 77).
Figura 77. Método de ajuste en bloque por modelos independientes
Además de tener todos los puntos de enlace y apoyo en un sistema de coordenadas
propio para cada uno de los modelos, es necesario el disponer de las coordenadas
de los centros de proyección, pues representan una considerable mejora en la
geometría de la transformación. Estos centros de proyección serán deducidos en el
cálculo de la orientación relativa de cada uno de los modelos. Al no ser
directamente medidos, su tratamiento en las ecuaciones de error será diferente al de
los puntos de apoyo y enlace.
Es de reseñar, que es el método más universalmente utilizado en aplicaciones
cartográficas.
b) Método de ajuste de haces
Es el método matemático más riguroso en la triangulación aérea por bloques y está
basado en el principio del haz. En donde, un punto objeto, su imagen y el centro de
proyección forman un mismo rayo (figura 78).
De dicho principio se determina la correspondiente ecuación que sitúa a cada uno
de los infinitos haces de rayos que forman una imagen en su correcta posición
espacial.
Los parámetros de la orientación exterior y las incógnitas de las coordenadas
terreno de los puntos medidos en las imágenes son determinados por ajuste
simultáneo. Las funciones de correspondencia dependen de las condiciones
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje
102

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
perspectivas entre la medida en la imagen y las incógnitas de las coordenadas del
terreno.
Figura 78. Método de ajuste de haces
Las teóricas expectativas de precisión de la aerotriangulación de bloque, han sido
esencialmente confirmadas en la práctica. Dada la absoluta rigurosidad del método,
se ha visto la necesidad de utilización de diferentes parámetros que puedan
detectar y eliminar errores sistemáticos en la imagen. Este método es conocido
como técnica de la libre autocalibración.
Los resultados prácticos del método, fueron mostrados a nivel internacional a partir
de la realización del test de Appenweier, consistente en un vuelo realizado en el año
1973 a iniciativa del Instituto Geográfico del estado de Baden-Wurtemberg (R.F.A.).
El objeto de este test fue mostrar la validez de la fotogrametría para la densificación
de redes geodésicas de segundo y tercer orden. Los resultados han sido
sobradamente divulgados a lo largo de la última década y constituyen la base para
su aplicación en trabajos donde se exigen máximas precisiones.
El número de puntos de apoyo es variable en función del tipo y precisión del
trabajo, así como del uso de técnicas de asistencia al apoyo con la aerotriangulación.
Restitución fotogramétrica
La restitución es la última etapa dentro de la secuencia de trabajo en fotogrametría.
En ella se junta todo el trabajo anterior (vuelo y apoyo) para trazar los mapas
propiamente dichos.
La restitución consiste en la formación de forma muy precisa de los pares
estereoscópicos en un proceso que se denomina orientación de imágenes, y en la
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje
103

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
extracción posterior de los elementos contenidos en ellas mediante unos aparatos
llamados estereo-restituidores.
La tecnología de restitución ha evolucionado de los primeros restituidores
analógicos a los analíticos y por fin a los de última generación digitales, que en
realidad ya no son más que un ordenador con el software adecuado.
Mientras los analógicos y los analíticos se basaban en los negativos de las fotos para
realizar el proceso de restitución, los digitales realizan una copia digital de las fotos
(escaneado) que divide en millones de puntos (píxels) la foto (figura 79).
Figura 79. Restitución fotogramétrica digital
Esta tecnología fotogramétrica totalmente digital presenta dos incrementos de la
efectividad muy importantes frente a la tecnología de restituidores analíticos:
• Por un lado, la extracción de la orografía y la formación de modelos digitales
del terreno está altamente automatizada y se realiza de forma mucho más
rápida.
• Por otro lado, la tecnología digital presenta grandes mejoras a la hora de
formar ortofotos.
Al igual que en el caso de los últimos restituidores analíticos, los digitales obtienen
la geometría de la restitución directamente en formato digital, con lo cual la
incorporación a los Sistemas de Información Geográfica no precisa de ningún paso
de digitalización adicional. Como ya se ha señalado anteriormente, la fotogrametría
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje
104

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
es una de las principales formas de incorporar información a un Sistema de
Información Geográfica.
No obstante, hay que tener en cuenta que se trata de una metodología sujeta a
ciertas restricciones de precisión; así, para levantamientos de una gran precisión
(normalmente en el ámbito de la ingeniería civil) la resolución que la fotogrametría
proporciona -sobre todo en el eje Z- no es suficiente, debiendo en esos casos recurrir
a otros métodos más precisos como la topografía clásica.
Percepción Remota o Teledetección
La teledetección o percepción remota es la adquisición de datos/información
acerca de algunas propiedades de un objeto, superficie o material por medio de
un instrumento alejado (no en contacto directo) de la superficie u objeto de
interés. Generalmente el concepto se restringe a datos adquiridos mediante
aparatos que miden radiación electromagnética, acústica o campos de fuerza. La
percepción remota, en un sentido más restringido, involucra la detección y
medición de energía electromagnética (comúnmente fotones) que emana de
objetos distantes de manera tal que el usuario puede identificar y categorizar esos
objetos en base a su clase, sustancia y distribución espacial. Esta definición más
específica de percepción remota tiene asociados productos tales como imágenes,
mapas o gráficos.
Figura 80. Componentes básicos de un sistema de percepción remota.
Los componentes básicos de un sistema de percepción remota incluyen un
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje
105

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
módulo de adquisición de datos y uno de extracción de información a partir de
esos datos (Figura 80). Si bien los límites entre cada grupo de actividades puede
en ocasiones volverse borroso, en general los dos grupos de actividades se
separan en el tiempo y el espacio y suelen tener distintos responsables. El
componente de adquisición de datos involucra el diseño, construcción,
calibración, evaluación y operación de sensores. Para extraer información, los
datos generados por los satélites deben ser procesados e interpretados. En el
primer módulo están involucradas en la enorme mayoría de los casos agencias
espaciales nacionales y empresas y/o instituciones encargadas de los desarrollos
tecnológicos. La universidad y otros componentes del sistema de ciencia y técnica
también participan en esta etapa del proceso, tanto en el diseño de los sensores y
plataformas o en la solución de problemas técnicos cómo en la identificación de
las necesidades que el nuevo sensor debería satisfacer o en su evaluación. Está
etapa del proceso de percepción remota está dominada por físicos e ingenieros.
La etapa de procesamiento de la información va desde la recepción de los datos
registrados por el sensor hasta la transferencia de la información al usuario. Esta
etapa involucra el trabajo de ingenieros en sistemas, de estadísticos, físicos y
matemáticos para el desarrollo de herramientas que permitan corregir desde el
punto de vista radiométrico y geométrico la información recibida por los satélites.
También necesita del concurso de físicos de la atmósfera, expertos en ciencias de
la Tierra y el Mar para entender las distorsiones que el paso de la radiación a
través de la atmósfera introduce en la señal percibida por el satélite. Por último,
geólogos, ecólogos, agrónomos, oceanógrafos trabajarán en la traducción de la
información espectral en información relevantes para aplicaciones especificas.
Un sistema de percepción remota requiere también de datos de campo. Estos
contribuirán a mejorar los modelos conceptuales o específicos que permitan
interpretar los datos espectrales en términos de fenómenos biofísicos o
geográficos. Los datos de campo jugarán un papel clave en la evaluación de los
productos derivados del procesamiento de la información espectral.
Los sensores remotos incorporan, en general, la dimensión geográfica al análisis
de los recursos naturales: datos o información localizada en el plano o el espacio,
comúnmente mediante el uso de coordenadas cartesianas. Los datos
corresponden a los valores medidos o registrados de un atributo por un sensor.
Estos corresponden en general a una señal eléctrica. La información incluye una
transformación e interpretación de los datos de manera tal que ahora es posible
describir un aspecto de la naturaleza o aspecto de una superficie u objeto. El paso
de datos a información requiere de modelos conceptuales acerca de los procesos a
describir y de la relación entre la señal percibida y los procesos o estructuras a
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje 106

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
describir. A partir de la información podemos aumentar la comprensión de las
características y procesos que ocurren en un objeto o superficie. En tal caso se
estará generando conocimiento.
Los datos aportados por sensores remotos montados en plataformas satelitales
tienen ventajas particulares. Por un lado proveen una cobertura completa de la
superficie a estudiar, disminuyendo la necesidad de interpolar o extrapolar datos.
El uso de datos espectrales (y de modelos conceptuales para su interpretación)
permite, por otra parte, la observación de distintas porciones de territorio usando
el mismo protocolo de observación. Una ventaja adicional de los sistemas de
percepción remota es la repetición periódica de las observaciones ya que la mayor
parte de los sistemas disponibles vuelve a registrar información espectral de la
misma porción de la Tierra a intervalos regulares. Todas estas características
tornan a los sistemas de percepción remota como una alternativa muy eficiente en
términos económicos y logísticos a la hora de relevar recursos naturales,
identificar cambios en ellos.
Radiación electromagnética
Los sensores remotos percibirán entonces radiación electromagnética reflejada o
emitida por la superficie. La radiación es un modo de propagación de la energía a
través del vacío. En sentido estricto refiere a la energía transportada por ondas
electromagnéticas y está compuesta por partículas energizadas llamadas cuantos.
Cuando esos cuantos se corresponden a la porción visible del espectro
electromagnético se denominan fotones. El grado de energía y frecuencia de los
cuantos determina la longitud de onda y el color de la radiación. La radiación
electromagnética percibida por los sensores que trataremos sería una corriente de
paquetes de energía que se mueven en el campo en forma ondulatoria por un lado
y en forma corpuscular por otro.
La energía electromagnética se mueve a la velocidad de la luz según un patrón
ondulatorio sinusoidal y de esa manera transmite información desde el objeto de
estudio al sensor. El punto de vista actual es aceptar el hecho de que la radiación
posee una doble naturaleza que explica de forma diferente los fenómenos de su
propagación (naturaleza ondulatoria) y de su interacción con la materia
(naturaleza corpuscular). Esta dualidad onda/partícula, postulada inicialmente
para la luz, se aplica en la actualidad de manera generalizada para todas las
partículas materiales y constituye uno de los principios básicos de la mecánica
cuántica.
El espectro electromagnético es el conjunto de ondas electromagnéticas o, de
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje 107

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
manera más específica la radiación electromagnética que emite (espectro de
emisión) o absorbe (espectro de absorción) una sustancia, objeto o superficie
(Figura 81). Las distintas porciones del espectro electromagnético presentarán
distinta longitud de onda y frecuencia. La longitud de onda indica la distancia
entre dos “picos” o valles de la función sinusoidal y la frecuencia al número de
ciclos en un dado intervalo de tiempo (Figura 82). La frecuencia de mide en hertz
o hertzio. Un hertz corresponde a un ciclo por segundo. La frecuencia y la
longitud de onda están inversamente relacionadas (Figura 82) y la constante de
proporcionalidad es igual a la velocidad de la luz.
Figura 81. El espectro electromagnético
Una serie de leyes físicas nos ayudan a entender mejor la interacción de la
radiación electromagnética (particularmente aquella proveniente de Sol) con la
superficie terrestre. Para ello es necesario considerar el espectro de emisión de un
cuerpo negro, o sea de un cuerpo que absorbe toda la energía que incide sobre él.
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje 108

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Ni el Sol ni la Tierra se comportan como cuerpos negros, sin embargo, conviene
considerar primero el comportamiento de cuerpos “ideales”. La figura 83
presenta el espectro de emisión (o absorción) de cuerpos negros a distintas
temperaturas. Un espectro de absorción/emisión grafica la intensidad de la
radiación en función de longitud de onda asociada a esa radiación.
Figura 82. Longitud y frecuencia de onda
Figura 83. Espectro de emisión de cuerpos negros a diferentes temperaturas
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje 109

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
El cálculo de las curvas representadas en la figura 83 fue uno de los mayores
desafíos de la física. Max Planck logró resolverlo a principios del siglo XX y sus
resultados de plasmaron en la ley que lleva su nombre. La Ley de Planck permite
estimar la energía emitida por un cuerpo negro a una temperatura T en un dado
rango de longitudes de onda (o de frecuencias). Como una función de la longitud
de onda se expresa:
Donde I(λ, T) es la cantidad de energía por unidad de área, unidad de tiempo y
unidad de ángulo sólido emitida en una dada longitud de onda λ (m)
(J•s-1•m-2•sr-1•m-1), h es una constante que se conoce como constante de
Planck (J . Hz-1), c es la velocidad de la luz, T la temperatura del cuerpo negro
(ºK), e la base de logaritmos naturales y k es la constante de Boltzmann. Esta ley
postula que la energía de quantum es inversamente proporcional a su longitud de
onda.
Otra ley fundamental para entender el comportamiento espectral de un cuerpo
negro fue postulada por Wilhelm Wien. La Ley del desplazamiento de Wiens
postula que el espectro de emisión de un cuerpo varía con la temperatura. A
mayor temperatura, menor la longitud de onda de la máxima emitancia:
Donde λ max es la longitud de onda que corresponde al pico de emisión en
metros; T es la temperatura del cuerpo negro en en grados Kelvin y b es una
constante de proporcionalidad conocida como Constante de Desplazamiento de
Wiens (2.897 7685 × 10–3 m K).
De la ley de Planck y Wiens surge que el Sol con una temperatura superficial de
aproximadamente 6000 K emite el casi toda la radiación emitida en longitudes de
onda entre 0,15 y 4 µm. En el caso de la tierra con una temperatura superficial
promedio de 15ºC (288 ºK) la mayor parte de la radiación es emitida entre 3 y 80
µm (Figura 84). Veremos más adelante la importancia de esta diferencia en
teledetección.
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje
110

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Figura 84. Espectro de emisión del sol y la tierra.
La integral de la curva de emisión de un cuerpo negro viene dada por la Ley de
Stefan-Boltzmann. Esta ley establece que la energía irradiada por una unidad de
superficie y por unidad de tiempo por un cuerpo negro (J s-1 m-2) es directamente
proporcional a su temperatura absoluta (expresada en º Kelvin) :
En donde є es la emisividad del cuerpo (para un cuerpo negro = 1) y σ una
constante de proporcionalidad, también llamada de Stefan-Boltzmann. Esta
formulación tiene una aplicación práctica inmediata: en la medida que
conozcamos la radiación emitida por una superficie podemos, invirtiendo la
fórmula, calcular su temperatura.
Interacciones de la radiación en la atmósfera
Para alcanzar la superficie terrestre la radiación proveniente del sol debe
atravesar un medio heterogéneo y variable, la atmósfera. A través de ella la
radiación sufrirá una serie de transformación que modificarán cuali y
cuantitativamente la radiación que llega a la superficie. Más aún, para ser
detectada por un sensor a bordo de una plataforma satelital la radiación debe
atravesar nuevamente la atmósfera. Entender las posibles transformaciones que
puede sufrir la radiación en su doble pasaje por la atmósfera es importante para
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje
111

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
describir y entender las propiedades de la superficie a partir de información
espectral.
La radiación en la atmósfera puede ser transmitida, absorbida, reflejada y
dispersada (Figura 85). Los gases, el vapor de agua y los aerosoles serán
responsables del tipo y magnitud de las interacciones entre la atmósfera y la
radiación. Por un lado los componentes atmosféricos absorberán energía en
determinadas longitudes de onda reduciendo entonces la cantidad transmitida. El
ozono y el oxígeno molecular absorben en la porción de espectro correspondiente
al ultravioleta. Estas moléculas también absorberán radiación en la porción del
infrarrojo. El CO2 y vapor de agua son responsables de buena parte de la
absorción de la energía incidente en la porción infrarroja cercana y media del
espectro (Figura 86). Estos componentes absorben además en la porción térmica
del infrarrojo. En este caso no se trata de energía proveniente del sol sino de
radiación emitida por la superficie terrestre o por otros componentes
atmosféricos. La atmósfera entonces será transparente a la radiación visible y a
buena parte de la infrarroja cercana. Por otra parte será opaca (baja transmisión,
alta absorción) a una franja importante de la radiación infrarroja térmica. En esta
porción del espectro es posible identificar una banda o “ventana” atmosférica,
centrada en 10 um, en la cual la atmósfera es transparente. La identificación de las
porciones del espectro en donde la transmisibilidad de la atmósfera es alta es de
crítica importancia en el diseño de sistemas de observación terrestre ya que los
sensores deben diseñarse de manera de que perciban radiación en esas longitudes
de onda. La figura 87 ejemplifica la ubicación de las bandas en las que registra
radiación el sensor MODIS respecto del espectro de emisión del sol medido al
tope de la atmósfera y sobre el nivel del mar.
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje 112

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Figura 85. Procesos de transmisión, dispersión, absorción y reflexión en la
atmósfera
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje
113

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Figura 86. Transmitancia de la atmósfera a distintas longitudes de onda
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje
114

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Figura 87. Irradiancia solar al tope de la atmósfera y a nivel del mar y ubicación
de las bandas del sensor MODIS
La situación es diferente para satélites de observación atmosférica. En estos casos
las bandas se ubican en aquellas porciones del espectro de mayor absorción por
parte de aquellos componentes de la atmósfera que se busca estudiar. Por ejemplo
algunos satélites meteorológicos incluyen bandas en la región de máxima
absorción del vapor de agua de manera de poder cuantificar su contenido en la
atmósfera. La figura 88 muestra una imagen del satélite meteorológico Meteosat
que indica en niveles de gris el contenido de vapor de agua de la atmósfera. El
“Total Ozone Mapping Spectrometer” (TOMS) es un sensor diseñado para medir
niveles de ozono a partir de la observación de la reflectancia en la región del
ultravioleta del espectro, en donde esta molécula tiene alta absorción (Figura 89).
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje
115

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Figura 88. Imagen del satélite Meteosat.
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje
116

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Figura 89. Imagen del Mapeador Espectrométrico del Ozono Total (TOMS)
La dispersión de la radiación en la atmósfera tiene lugar cuando partículas en
suspensión, aerosoles o moléculas gaseosas desvían o re-direccionan la radiación.
La dispersión genera la radiación difusa y que, en el caso de un día
completamente nublado, puede representar el 100% de la radiación que llega a la
superficie. La magnitud de la dispersión dependerá de varios factores: la longitud
de onda de la radiación, el tamaño de las partículas o moléculas atmosféricas y la
distancia recorrida por la radiación en la atmósfera. La dispersión puede ser de
varios tipos de acuerdo a la longitud de onda de la radiación y al tamaño del
agente dispersor. La dispersión Rayleigh predomina cuando la radiación
interactúa con partículas de tamaño pequeño, menor a su longitud de onda
(moléculas de O2 o NO2, por ejemplo). La magnitud de la dispersión en este caso
es inversamente proporcional a la longitud de onda. Así la radiación azul sufrirá
una mayor dispersión (sufrirá mayores cambios en el ángulo de su trayectoria)
que la roja (Figura 90). Esta dispersión es entonces responsable de la coloración
azul del cielo. Cuando la distancia que debe atravesar una onda electromagnética
en la atmósfera aumenta (por ejemplo al amanecer o al atardecer) crece la
probabilidad de sufrir dispersión. Debido a esto en esos momentos del día el cielo
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje
117

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
adquiere una coloración rojiza.
Figura 90. Dispersión de Rayleigh
La dispersión Mie incluye la reflexión y refracción que generan constituyentes
atmosféricos cuyas dimensiones son mayores a la longitudes de onda de la
radiación. En general se trata de aerosoles, o sea una mezcla de vapor de agua,
gases y partículas sólidas. Una gota de agua o partículas grandes de polvo
generan la denominada dispersión no selectiva. Esta dispersión es la producida
por las nubes. Dado que la dispersión de este tipo es independiente de la longitud
de onda (afecta a todas por igual) las nubes se verán blancas o grises. La
dispersión puede representar una fracción muy importante de la radiación
percibida por un sensor y su magnitud afectará la interpretación que realizamos
del comportamiento espectral de la superficie. Debido a su importancia se han
desarrollado diversos algoritmos que buscan corregir la distorsión que introduce
la dispersión atmosférica en la señal generada en la superficie.
Interacciones de la radiación con la superficie
Al incidir sobre una superficie una onda electromagnética (o un flujo de fotones)
experimentará tres posibles reacciones: transmisión, absorción o reflexión. La
suma de la radiación reflejada, transmitida y absorbida será igual a la incidente.
Una vez absorbida la energía contribuirá a aumentar la temperatura de esa
superficie u objeto. La superficie emitirá a su vez radiación (a una longitud de
onda menor, ver más arriba) de manera proporcional a su temperatura. Cuando
las cantidades de radiación reflejadas (radiancia expresada en W/m2),
transmitidas o absorbidas se refieren a la radiación incidente (irradiancia, W/m2)
obtenemos tres proporciones cuya suma es igual a 1 y que denominamos
reflectancia, transmitancia y absorbancia respectivamente. En percepción remota
estamos especialmente interesados en derivar propiedades de la superficie o el
objeto a partir de su reflectancia. Esta nos dará elementos para evaluar como
interactúa la radiación incidente con la superficie.
Una superficie puede reflejar de distinto modo la radiación incidente.
Considerando los extremos de comportamiento reflectivo nos encontramos con
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje
118

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
superficie en donde la reflexión es especular y otras en donde la reflexión es
difusa (Figura 91).
Figura 91. Reflexión especular y reflexión difusa.
En el primer caso la radiación es reflejada en una única dirección y formando un
ángulo con la vertical igual al ángulo de la radiación incidente. Esta reflexión
ocurrirá en el caso de superficies “lisas”, como el agua por ejemplo. La reflexión
difusa tiene lugar en todas direcciones y es generada por superficies “rugosas”,
como un parche de vegetación natural. La “rugosidad” de una superficie es un
concepto relativo y puede cuantificarse a partir de la relación entre la altura
promedio de las irregularidades de la superficie y la longitud de onda de la
radiación. Así una dada superficie se percibirá como rugosa cuando la longitud
de onda de la radiación reflejada es corta (por ej. radiación visible) y lisa cuando
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje
119

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
esta sea larga (por ej. microondas). Esta relación también variará con el ángulo de
incidencia de la radiación. Cuando el ángulo de incidencia respecto a la normal
(perpendicular) a la superficie sea grande (por ej. de mañana temprano) la
superficie se comportará como rugosa mientras que el ángulo sea pequeño (al
mediodía) lo hará como lisa.
Excepto en el caso agua calma la mayor parte de las superficies naturales
producen una reflexión difusa de la radiación incidente. Cuando la superficie se
comporta como un difusor perfecto, o sea la radiación es reflejada en todas las
direcciones y en igual magnitud, denominamos a esa superficie como
lambertiana. En estos casos la cantidad de energía reflejada por la superficie que
puede percibirse desde cualquier posición de una semiesfera con centro en el
punto de incidencia de la radiación será igual (Figura 92).
Figura 92. Pluma de reflexión y anisotropía
El concepto de reflectancia bidireccional describe una situación frecuente en
percepción remota cuando el ángulo de observación difiere del ángulo de
incidencia de los rayos sobre una superficie que se comporta como un difusor
imperfecto o sea con un componente de difusión especular (no lambertiano).
Considerando un observador (sensor) ubicado directamente sobre el punto en
cuestión (nadir) y la reflectancia percibida cambiará con el ángulo de incidencia
de la radiación debido al componente especular de la reflexión. Esto determinará
la conformación de una “pluma” de reflexión o a la aparición de una anisotropía
en el volumen definido por la reflexión de esa superficie (Figura 92). La
percepción se modificará también cuando el ángulo de observación cambie y la
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje 120

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
observación sea oblicua (off-nadir). En condiciones de difusión imperfecta de la
radiación incidente (superficies no- lambertianas) la geometría del sistema
(relación entre los ángulos cenitales y azimutales de observación e incidencia)
tiene un gran impacto sobre cantidad de radiación reflejada que es percibida por
el sensor.
Señalábamos más arriba la importancia de considerar el efecto de la atmósfera
sobre la señal generada en la superficie. Cuando usamos la información de
energía reflejada percibida por un sensor debemos considerar también cómo la
geometría del sistema afecta esta señal. Esto es importante al comparar la señal
proveniente de distintos sensores (cambia el ángulo de observación),
particularmente si la observación ocurre en distinto momento del día o en distinta
fecha (cambia el ángulo de incidencia de la radiación).
Reflectancia de distintas superficies
Los distintos tipos de superficie difieren en su comportamiento espectral. Las
diferencias dependerán de una cantidad de factores ligados por un lado a las
características químicas, estructurales y funcionales de las superficies y por otro a
factores asociados con la geometría del sistema de observación. La reflectancia de
una superficie (o sea el cociente entre la radiancia, energía reflejada en W.m-2, y la
irradiancia, energía incidente en W.m-2) tendrá un comportamiento diferencial de
acuerdo a la longitud de onda que se trate. Consideremos tres categorías de
superficie con las cuales la radiación proveniente del sol puede interactuar: el
agua, el suelo desnudo (incluimos aquí cualquier sustrato lítico) y la vegetación.
Obviemos por ahora las diferencias propias a cada una de estas superficies.
Cuando sobre un cuerpo de agua incide igual cantidad de radiación azul, verde,
roja e infrarroja observaremos que la reflectancia es pequeña en cualquiera de
esas longitudes de onda pero que es mayor en para la radiación azul que para la
verde. A su vez está última se reflejará más que la roja. La cantidad de radiación
reflejada en el IR será mínima (Figura 93a). Este comportamiento está asociado a
que buena parte de la radiación incidente en estas longitudes de onda es
transmitida y absorbida por el cuerpo de agua. Dentro de este patrón general la
reflectancia del agua se verá modificada por los sedimentos presentes, el
contenido de clorofila y la profundidad y características del fondo.
Si la misma radiación que incidía sobre el agua lo hace sobre el suelo la energía
reflejada variará en calidad respecto de la incidente (figura 93b). Por un lado el
suelo será, en general, más “brillante” que el agua, o sea reflejará más radiación en
el visible. La reflectancia aumentará con la longitud de onda, desde el rojo al
infrarrojo. La mineralogía ejerce un fuerte control del comportamiento reflectivo
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje 121

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
de los suelos. Por ejemplo, los suelos lateríticos con alto contenido de óxido
férrico tienen una mayor reflectancia en el rojo. La rugosidad de la superficie del
suelo, el contenido de materia orgánica y de agua determinará también la
reflectancia total del suelo, a mayor rugosidad, contenido de agua y/o materia
orgánica más oscuro (menos reflectivo) el suelo.
a)
b)
c)
Figura 93. Reflectancia de distintas superficies
La vegetación muestra un comportamiento reflectivo particular ( Figura 93c). Por
un lado muestra un pico de reflexión en la porción verde de espectro visible, por
eso vemos de este color a la vegetación. La absorción será alta, y por lo tanto la
reflectancia baja, en las longitudes de onda correspondientes al azul y el rojo. Esto
se debe a que a esas longitudes de onda tiene su pico de absorción la clorofila. En
la zona de transición entre el visible y el infrarrojo cercano se produce un cambio
muy marcado en la reflectancia de la vegetación. En un rango pequeño de
longitudes de onda (menos de 20 nm) la reflectancia puede aumentar más de 10
veces. Si bien la magnitud puede variar, el pico de reflectancia en el IR cercano es
típico de la vegetación activa. Este comportamiento está asociado a la estructura
de las hojas, particularmente a la del mesófilo. Este tejido incluye típicamente
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje 122

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
parénquima en empalizada en contacto con la epidermis y parénquima lacunoso
en la porción central. En esta porción del mesófilo se genera una interfase
sólido-aire-líquido que dispersa la radiación infrarroja cercana. Si bien las plantas
poseen pigmentos que absorben en estas longitudes de onda (fitocromos), estos
están involucrados en la detección de señales de baja intensidad y por lo tanto no
absorben cantidades significativas de radiación en esta porción del espectro.
Además de la cantidad y tipo de pigmentos y de la estructura foliar otros factores
afectarán la cantidad de radiación reflejada. El estado hídrico de las plantas
modificará la reflectancia en el IR medio. La presencia de una dimensión vertical
en un canopeo hace que otros factores tengan influencia en la respecta espectral
de la vegetación. La arquitectura del canopeo o copa (tipo, ángulo de inserción y
disposición de las hojas) junto con el ángulo de elevación solar modificarán la
distribución de la radiación en el canopeo y por lo tanto la cantidad de radiación
reflejada. El material senescente muestra un comportamiento espectral distinto al
de los tejidos verdes como resultado de la ausencia de clorofila y la modificación
de la estructura foliar. El contraste entre la reflectancia en el rojo y el infrarrojo no
es evidente en este caso. Algo similar ocurre con los tejidos leñosos. La presencia
de material seco o muerto dentro del canopeo modificará su comportamiento ya
que parte de la radiación será interceptada por un material con un
comportamiento espectral diferente al de las hojas verdes. El material senescente
tiene un comportamiento espectral que en el visible y el IR cercano similar al del
suelo.
Los espectros de reflectancia brindan la posibilidad de comparar y caracterizar el
comportamiento de distintas superficies (Figura 94). En estos gráficos se
representa la reflectancia (radiación reflejada/radiación incidente) en función de
la longitud de onda. Cómo señalábamos antes cada superficie presentará una
curva característica a partir de las cuales es posible identificar tipos individuales.
De la observación de las curvas resulta evidente que no es posible separar
simultáneamente las distintas superficies representadas usando sólo una banda
particular del espectro. Si bien es posible separar el agua del suelo o la vegetación
mediante una observación en el IR nos resulta imposible discriminar entre suelo y
vegetación en cualquier porción del espectro visible o del IR cercano. La variación
interna que muestran los suelos y la vegetación hace que en una banda del
espectro ambas superficies puedan reflejar la misma cantidad de radiación. Esto
dependerá como señalábamos de la cantidad de pigmentos y estructura de la hoja
o del contenido hídrico y de materia orgánica del suelo. Sin embargo sí es posible
la separación si se consideran simultáneamente más de una banda. Por ejemplo,
para un mismo valor de reflectancia en el IR cercano una superficie vegetada
reflejará mucho menos en el rojo que el suelo. El potencial de la percepción
remota de la energía reflejada para discriminar superficies deriva en buena
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje 123

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
medida del uso de varia bandas del espectro, llamamos a este análisis
multiespectral. Las curvas particulares de reflectancia de la figura 94 reciben el
nombre de “firmas espectrales” ya que pueden ser asociadas a superficies
particulares.
Figura 94. Firmas espectrales para diferentes superficies.
Sensores y captura de imágenes
La percepción remota implica el uso de instrumentos o sensores para capturar las
relaciones espectrales entre los objetos y materiales observables a distancia,
generalmente por encima de ellos. Desde una perspectiva elevada, ya sea vertical
u oblicua, nuestra impresión de la superficie debajo es notablemente diferente que
la que observamos desde un punto en esa superficie. Veríamos entonces la gran
cantidad de rasgos de la superficie de la tierra que aparecerían en un mapa temático
de acuerdo a sus relaciones espaciales y contextuales. Esta es la razón por la cual
la percepción remota se hace desde plataformas aerotransportadas o desde satélites
con sensores a borde que examinan y analizan estos rasgos sobre áreas extensas sin
la interferencia por el paisaje circundante. Es la manera más ordenada, efectiva y
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje 124

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
menos costosa de mantener y actualizar información acerca del mundo que nos
rodea.
El sensor de un satélite se puede caracterizar por los siguientes atributos:
• Cobertura espectral (localización de las bandas)
• Resolución espectral (ancho de las bandas)
• Dimensionalidad espectral (número de bandas)
• Resolución radiométrica (cuantificación)
• Resolución geométrica (tamaño de pixel al suelo)
• Resolución temporal (período de revisita)
Entre los principales sensores disponibles actualmente en el mercado se
encuentran:
a) LANDSAT: El satélite estadounidense Landsat 7 ETM es el 6º de
observación de la Tierra de la NASA de esta serie (el lanzamiento del
Landsat 6 fracasó en 1993). Es el último de esta serie de satélites de
observación de la Tierra que se inició en 1972. Por lo tanto, el sistema
Landsat constituye la grabación continua más prolongada de la superficie de
la Tierra (Tabla 5). Las tareas principales de todos los satélites Landsat son el
control medioambiental, la evaluación de desastres, la explotación del suelo
y la planificación regional, la cartografía, la administración de pastizales y la
exploración petrolera y de minerales. El modo de funcionamiento ha
mejorado de manera constante. Actualmente, el Landsat ETM cuenta con 8
canales, desde luz visible (canales 1, 2, 3) hasta infrarrojo cercano y medio
(canales 4, 5, 7) y radiación térmica (canal 6). La resolución es de 15 metros en
el canal pancromático (8) y de 30 metros en los canales de 1 a 5 y 7. El canal
térmico 6 ofrece una resolución de 80 metros. El satélite Landsat 7 actúa en
una órbita circular, heliosíncrona, cuasipolar
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje 125

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Tabla 5. Principales características de los sensores Landsat.
Landsat 1-3
Escáner
multiespectral
Landsat 4-5
Thematic
Mapper (TM)
Landsat 7
Enhanced
Thematic
Mapper (ETM)
Funcionamiento 1972-1982 desde 1982 desde 1999
Altitud 915 km 705 km 705 km
Frecuencia
temporal
18 días 16 días 16 días
Anchura de
escaneado
185 km 185 km 185 km
Resolución
espacial
79 × 79 m 30 × 30 m 30 × 30 m
1 = 0,45 - 0,52
µm
1 = 0,45 - 0,52 µm AZUL
4 = 0,50 - 0,60 µm
2 = 0,52 - 0,60
µm
2 = 0,52 - 0,60 µm VERDE
Bandas
espectrales
5 = 0,60 - 0,70 µm
6 = 0,70 - 0,80 µm
7 = 0,80 - 1,10 µm
3 = 0,63 - 0,69
µm
4 = 0,76 - 0,90
µm
3 = 0,63 - 0,69 µm ROJO
4 = 0,76 - 0,90 µm
INFRARROJO
CERCANO
5 = 1,55 - 1,73
µm
5 = 1,55 - 1,73 µm
INFRARROJO
MEDIO
7 = 2,08 - 2,35
7 = 2,08 - 2,35 µm
INFRARROJO
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje 126

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Landsat 1-3 Landsat 4-5
Escáner
Thematic
multiespectral Mapper (TM)
Landsat 7
Enhanced
Thematic
Mapper (ETM)
µm MEDIO
6 = 10,4 - 12,5
8 = 10,4 - 12,5 µm 6 = 10,4 - 12,5 µm INFRARROJO
µm
(237 × 237 m)
(80 × 80 m) TÉRMICO
(120 × 120 m)
8 = 0,52 - 0,9 µm
(15 × 15 m)
PANCROMÁTICA
Figura 95. Imagen en falso color de Landsat 7+TM (Costa Rica).
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje 127

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
b) SPOT: El Systeme Probatoire d'Observation de la Terre francés incluye el
llamado satélite SPOT. Se lanzó el 21 de febrero de 1986. Puede realizar
detecciones en cuatro bandas espectrales (verde, rojo, infrarrojo cercano y
pancromático) con una resolución de 2.5-20 metros (tablas 5 y 6). Además
dispone de un escáner pancromático, con el que puede escanear dentro de
una banda que incluya las gamas verde y roja de luz visible. La resolución
espacial de este sensor es de 10 metros, la resolución mayor, durante muchos
años, de un sensor no militar. El SPOT cuenta con una función especial que
puede programarse para “mirar de lado” y escanear la misma franja dos
veces en dos pases consecutivos. Los dos ángulos visualmente distintos de la
misma área proporcionan un efecto estereoscópico gracias al cual se pueden
registrar cartográficamente las condiciones de elevación (Figura 96)
Figura 96. Pares estereoscópicos de imágenes SPOT
Como el SPOT cuenta con dos canales visuales y uno cercano a infrarrojo, es
idealmente
adecuado para la cartografía de la vegetación de pequeñas áreas.
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje 128

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Tabla 5. Modo espectral de los productos SPOT.
Tabla
6. Bandas espectrales y resoluciones de los productos SPOT
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje 129

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Figura 97. Imagen SPOT de Baja California (incendios forestales).
c) ASTER: El sensor ASTER (Advance Space-borne Termal Emision and
Reflection Radiometer) (figura 98) fue desarrollado por el Japón y lanzado en
1999, con el fin de obtener datos geológicos detallados y estudiar los
fenómenos que pudieran producir efectos o impactos ambientales a nivel
local y regional. Su órbita es polar y heliosíncrona a 438 millas de altura con
una resolución temporal de 16 días (período de revisita).
El ASTER registra simultáneamente información de 14 bandas del espectro
electromagnético distribuidas en tres subsistemas: Visible e infrarrojo
cercano (VNIR), Infrarrojo medio o de onda corta (SWIR), e Infrarrojo termal
(TIR) (Tabla 7).
Tabla 7. Bandas y resoluciones del sensor ASTER
Satélite Sensor Banda # Rango Espectral
Tamaño de la Resolución
Escena en pixeles
VNIR 1-3 0.52 - 0.86 µm
15 metros
ASTER SWIR 4-9 1.600 - 2.430 µm 120 X 150 km 30 metrps
TIR 10-14 8.125 - 11.65 µm 90 metros
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje
130

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Figura 98. Imagen ASTER de la frontera Mexico-EEUU.
d) IKONOS: El satélite IKONOS (Figura 99) puede distinguir objetos de menos
de un metro cuadrado en el suelo, por lo que es capaz de distinguir entre un
coche y un camión. Esta capacidad desde una altitud de órbita de 680 km
representa un aumento considerable en resolución de imagen sobre otros
sistemas de satélites de teledetección comerciales anteriores. Su módulo de
telescopio óptico captura la imagen de una anchura de 11 a 13 km de la
superficie de la Tierra y la refleja a los sensores de imagen digital. Las
imágenes del IKONOS se encuentran entre las imágenes de satélite de mayor
detalle disponibles para usos no militares. También dispone de un sensor
multiespectral de 4 metros de resolución con 3 canales visibles y uno cercano
a infrarrojo similar a los Landsat 4 y 5, gracias a los cuales se puede
cartografiar el aprovechamiento del suelo (Tabla 8).
Tabla 8. Caracteristicas de las bandas espectrales de IKONOS
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje
131

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Sensor
Resolución
espectral (µm)
Resolución
espacial
(m)
Ancho
de
escaneo
(km)
Período
de
revisita
Altura orbital
Período de
operación
Pancromático:
0,45 - 0,90
1×1
IKONOS
canal 1: 0,45 -
0,50
canal 2: 0,52 -
0,60
canal 3: 0,63 -
0,69
4×4
13 ~3 días
681 km,
cuasipolar,
heliosíncrona
24/09/1999
– a la fecha
canal 4: 0,76 -
0,90
Figura 99. Imagen IKONOS de la Ceiba, Honduras.
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje
132

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
e) Quickbird: El QuickBird (figura 100) se lanzó desde la Base de las Fuerzas
Aéreas de Vandenberg, California, el 18 de octubre de 2001. El QuickBird es
el satélite comercial de mayor resolución que hay en funcionamiento. El
QuickBird orbita el planeta a una altitud de 600 km (unas 372 millas). El
sensor QuickBird (una cámara de alta resolución) recoge imágenes de la
superficie de la Tierra durante las horas de sol. El sistema recoge datos
pancromáticos de 61 centímetros y estereoscópicos multiespectrales de 2,5
metros (Tabla 9). El QuickBird está diseñado para cubrir grandes áreas con
gran eficacia y precisión. El QuickBird puede adquirir hasta 75 millones de
metros cuadrados en datos de imágenes anualmente (más del triple del
tamaño de América del Norte). Los datos se aprovechan para aplicaciones de
cartografía, urbanismo, investigación meteorológica y vigilancia militar.
Tabla 9. Características de las bandas del sensor QUICKBIRD.
Sensor
QUICKBIRD
Resolución
espectral
(µm)
Pancromática:
0,45 - 0,90
canal 1:
0,45 - 0,52
canal 2:
0,52 - 0,60
canal 3:
0,63 - 0,69
canal 4:
0,76 - 0,90
Resolución
espacial
(m)
0.7
2.8
Ancho
de
escaneo
(km)
16.5
Período
de
revisita
1 a 3.5
días
Altura
orbital
450 km,
cuasipolar,
heliosíncrona
Período de
operación
18/10/2001
– a la fecha
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje 133

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Proceso o tratamiento digital de imágenes
Figura 100. Imagen de Quickbird.
El proceso o tratamiento digital es un conjunto de técnicas para la manipulación de
las imágenes en las computadoras. Los datos crudos recibidos de los sensores
contienen fallas y deficiencias. Para superar estas fallas y deficiencias a fin de
obtener los datos originales, tienen que someterse a varias etapas de procesamiento.
Esto variará de imagen a imagen, según el tipo de formato de imagen, la condición
inicial de la imagen y la información de interés y la composición de la escena. El
tratamiento digital (figura 101) de imágenes consta de tres pasos:
• Pre-proceso
• Despliegue y realce
• Extracción de información o características de la imagen
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje
134

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Figura 101. Flujograma del proceso de imágenes digitales.
a) Pre-proceso: Consiste en las operaciones para preparar los datos para su
posterior análisis que los intentos de corregir o compensar errores
sistemáticos. Las imágenes digitales son objeto de varias correcciones tales
como geométricas, radiométricas y de la atmósfera, sin embargo podría
darse el caso de que estas correcciones no se deban aplicar en todos los casos.
Estos errores son sistemáticos y pueden ser removidos antes de hacer llegar
la información al usuario. El investigador debe decidir antes cuáles técnicas
de procesamiento son pertinentes en función de la naturaleza de la
información que se extrae de los datos provenientes de los sensores remotos.
Después de que el pre-proceso está completo, el analista puede utilizar
algunas técnicas de extracción para reducir la dimensionalidad de los datos.
Entonces el proceso de extracción implica el aislamiento de los componentes
más útiles de los datos para un estudio más a fondo y el descartado de los
menos útiles (errores, ruido, etc.). La extracción de características reduce el
número de variables que deben ser examinadas, ahorrando así tiempo y
recursos
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje
135

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
b) Realce de imágenes: Consiste de las operaciones que se llevan a cabo para
mejorar la interpretabilidad de la imagen, aumentando el contraste aparente
entre los diversos elementos en la escena. Las técnicas de mejoramiento
dependerá de dos factores principalmente:
• Los datos digitales (ej: bandas espectrales y la resolución)
• Los objetivos de la interpretación
Como una técnica de realce de imagen a menudo altera drásticamente el
valor original de los datos numéricos, se utiliza normalmente sólo para
interpretación visual (manual) y no para el análisis numérico. Los realces
más comunes incluyen la reducción de la imagen, rectificación de la imagen,
magnificación de imágenes, extracción de transectos, ajustes de contraste,
cociente de bandas, filtrado espacial, transformaciones de Fourier, análisis de
componentes principales y transformaciones de textura.
c) Extracción de Información: Es el último paso hacia la salida final del análisis
de imágenes. Después del pre-proceso y de la mejora de la imagen, los datos
se someten a un análisis cuantitativo para asignar píxeles individuales a
clases específicas. La clasificación de la imagen se basa en la identidad de los
pixeles conocidos y desconocidos para clasificar el resto de la imagen
compuesta por los píxeles de identidad desconocida. Después de que la
clasificación se completa, es necesario evaluar su exactitud mediante la
comparación de las categorías en las imágenes clasificadas con las áreas de
identidad conocida en el terreno. El resultado final del análisis consiste en
mapas (o imágenes), datos y un informe. Estos tres componentes del
resultado total proporcionan al usuario una información completa acerca de
la fuente de los datos, el método de análisis, los resultados y su fiabilidad.
Digitalización y escaneo de mapas
Uno de los métodos más frecuentes para recolectar datos de los SIG es la
digitalización manual o el escaneo de mapas existentes. Estos métodos son
métodos secundarios. El resultados de la digitalización manual son datos
vectoriales en 2D. El resultado del escaneo son mapas raster, que al utilizar la
conversión de raster a vector es posible obtener datos vectoriales en 2D. La
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje 136

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
precisión de los datos producidos por la digitalización o el escaneo de los mapas
depende de la vigencia y la precisión del mapa original.
El proceso de digitalización puede dividirse en los siguientes pasos:
• Preparación del mapa
• Digitalización (figura 102)
• Edición de los datos
Figura 102. Mesa digitalizadora
El proceso de escaneo puede dividirse en los siguientes pasos:
• Preparación del mapa
• Escaneo de alta resolución (25-50 µm)
• Edición de los datos
• Vectorización (utilizando un software comercial)
Las ventajas del escaneo y vectorización son las siguientes:
• Fácil de realizar
• Rápido
Las desventajas son:
• Requiere de un buen escáner (aunque se puede utilizar uno que al menos
tenga una resolución de barrido de 600 dpi, ópticos)
• Requiere personal con experiencia
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje
137

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
• Requiere de edición posterior
• Produce gran cantidad de datos
Operaciones en Sistemas de Información Geográfica
Operación con modelo de datos vectorial
Uno de los mayores objetivos de los SIG es desarrollar relaciones (operaciones)
espaciales entre los diferentes elementos geográficos mapeados. En un sistema
basado en un modelo vectorial de datos, estas relaciones deben ser desarrolladas
por medio de la construcción de objetos complejos a partir de elementos
geométricos simples (ej: vectores y puntos).
Las operaciones en SIG se estudian considerando objetos gráficos simples – puntos,
líneas, polígonos. Algunas relaciones se pueden calcular a partir de las
coordenadas de los objetos:
• Dos líneas se pueden examinar para ver si se cruzan – la relación de “cruces”
se puede calcular
• Las áreas pueden ser examinadas para ver si una incluye a un punto dado –
la relación “está contenido en” puede ser calculada
• Las áreas pueden ser examinadas para ver si se sobreponen – la relación “se
sobrepone” puede ser calculada
Algunas relaciones no se pueden calcular a partir de coordenadas y por lo tanto
deben ser codificadas explícitamente en la base de datos. Por ejemplo, se puede
calcular si dos líneas se cruzan, pero no si las carreteras que representan se
intersectan (talvez un paso a desnivel).
A continuación se presenta un resumen de relaciones entre objetos gráficos simples,
con ejemplos de su aplicación práctica:
Punto-Punto
• “esta dentro de”: ej: encontrar todos los clientes (puntos) dentro de un radio
de 1 km de una tienda por departamentos (punto)
• “está más cerca a”: ej: encontrar el sitio de disposición de desechos
peligrosos que está más cerca a un determinado pozo.
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje 138

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Punto-Línea
• “al final de”: ej: encontrar la intersección al final de esta calle
• “más cercano a”: ej: encontrar el camino más cercano al sitio del accidente
aéreo.
Punto-Area
• “está contenido en”: ej: encontrar todos los pozos que se encuentran
localizados dentro de un municipio (figura 103)
• “puede ser visto desde”: ej: determine si alguno de estos lagos puede ser
visto desde este lugar.
Figura 103. Relación punto-área
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje
139

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Línea-Línea
• “cruza”: ej: determine si este camino cruza el río
• “se aproximan”: ej: encontrar todos los caminos que se aproximan a menos
de 1 km de esta línea de ferrocarril
Línea-Area
• “dentro de”: ej: encuentre todos los segmentos de caminos que se encuentran
dentro de los cantones (figura 104)
• “cruza”: ej: encuentre todos los tipos de suelo que cruzan la autopista
propuesta
• “es lindero”: ej: encontrar si este camino es parte del lindero del campo de
aterrizaje
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje 140

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Figura 104. Relación Línea-Area
Area-área
• “traslapes”: ej: identificar los traslapes entre los tipos de suelos de un mapa
A y los tipos de uso del suelo del mapa B
• “está cerca de”: ej: encontrar el lago que está más cerca al incendio forestal
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje
141

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
• “es adyacente a”: ej: encontrar cual de estas dos áreas comparten un mismo
lindero
Sobreposición de polígonos
El caso normal es cuando dos capas de datos se sobreponen. Si asumimos que una
capa es naranja y la otra es azul, el reto es encontrar todos los polígonos en la capa
cuya combinación es verde.
Figura 105. Sobreposición de polígonos
Los atributos del polígono verde van a contener los atributos de los polígonos
naranja y azul a partir de los cuales se formaron.
• Se puede concebir el proceso como una “concatenación” de atributos
• Generalmente se construye una nueva table que consiste de:
• Los atributos originales combinados
• Nuevos atributos formados por operaciones lógicas o
matemáticas de los originales
• Número de polígonos formados es difícil de predecir.
• Pueden haber muchos polígonos formados a partir de un par de
polígonos naranja y azul, con los mismos atributos verdes.
El número de áreas de salida es generalmente mayor al número de áreas de entrada.
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje
142

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
• Ej: un mapa de la delimitación de cuencas y otro de la división
política, da como salida la combinación de las unidades
cuenca/división política (figura 106).
Figura 106. Combinación de cuencas y división política
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje
143

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Después de la sobreposición se puede recrear cualquiera de las capas de entrada, ya
sea disolviendo y fusionando la capa basados en los atributos de las capas de
entrada.
Entre las operaciones comunes que utilizan sobreposición de polígonos están:
Cortado
Se superimpone una ventana a un mapa y todo lo que cae fuera de esa ventana es
descartado. A menudo se le conoce con el nombre de “molde de galletas”. Se
utiliza frecuentemente ya que sirve para descartar datos que nos se van a utilizar
(fuera del área de interés) y por lo tanto reduce el tamaño de los cálculos y archivos.
Buffer o áreas de amortiguamiento
Figura 105. Cortado de datos
Crea zonas de amortiguamiento alrededor de puntos, líneas (figura 106). o
polígonos. En algunos casos se pueden hacer buffers diferenciados utilizando la
tabla de atributos de los datos (ej: trazar diferentes anchos de buffer dependiendo
del tipo de río: perenne o intermitente).
Figura 106. Zona de amortiguamiento alrededor de una serie de líneas
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje
144

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Análisis de redes
Se utiliza ampliamente en el manejo de servicios (electricidad, redes de
alcantarillado, agua potable, canales de riego, transporte público). Solamente
puede utilizarse con elementos lineales y sirve también para el trazo de rutas
óptimas (figura 107).
Figura 107. Trazo de rutas óptimas
Entre algunas funcionalidades extras están:
• Calculo de fricción y pesos
• Trazo de redes conectadas e identificación de desconexiones
• Identificación de grado de conectividad e interacción espacial
• Cálculo de matrices de distancia entre un grupo de objetos y sus destinos
• Asignación de oferta-demanda a determinados sitios
Entre las aplicaciones se incluyen:
• Despacho de servicios de emergencia
• Eficiencia en diseño lineal – electricidad a lo largo de caminos
• Trazo de redes de conectividad funcional y estructural (biodiversidad)
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje
145

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Operaciones con modelos de datos raster
Las operaciones con el modelo de datos raster se dividen en cuatro grupos:
Operaciones de Consulta, Acceso, Dimensionamiento y Reclasificación
Estas operaciones tienen la característica de que se trabaja directamente sobre la
capa raster original y el resultado de la operación es una capa raster modificada,
simplificada o generalizada. Entre las principales operaciones tenemos:
Consulta espacial y de atributos
Consiste en la búsqueda selectiva, manipulación, extracción de información que no
requiere de modificar la localización geográfica de los objetos involucrados. Se
pueden consultar de manera conjunta (linked) datos espaciales y atributos En esta
operación no hay cambios en la localización de los elementos espaciales, y no se
crean nuevos elementos espaciales
Entre estas consultas podrían estar:
• Encontrar que existe en determinado lugar
o ¿Qué hay en... ?
• Accesar datos espaciales (puntos, líneas, polígono o unidades de mapeo en
un mapa raster)
o ¿Dónde está….?
• Consulta de información usando operadores lógicos y aritméticos
Acceso
En el caso del formato raster, es posible hacer hacer un acceso simultáneo a varias
capas de datos en formato raster y obtener una descripción de sus atributos. Esta
consulta se hace pixel por pixel y no regiones enteras (figura 108).
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje 146

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Figura 108. Acceso a los atributos de varias capas de datos raster
Clasificación y Reclasificación
En algunos casos se hace referencia a la clasificación y reclasificación de datos de
forma indiscriminada. Sin embargo, la clasificación de datos generalmente se
asocia a aquella manipulación de la apariencia de una capa que se hace
manipulando la forma como se despliega, es decir a nivel de su leyenda. Aunque
los resultados pueden ser los mismos, la reclasificación implica que los cambios que
hacen a una capa de datos son almacenados en una capa de datos nueva y por lo
tanto permanente. La ventaja de la primera, es que se pueden guardar estas
leyendas, lo que permite tener despliegues múltiples de una misma capa de datos y
así ahorrar espacio en el disco. Sin embargo, en los casos cuando las capas de
datos van a ser utilizadas en operaciones de algebra de mapas o se desea hacer
algún otro tipo de operación con ellas, será necesario que se haga a partir de una
capa totalmente nueva.
Teniendo en cuenta el número de clases antes y después de la clasificación, se
pueden diferenciar tres tipos de (re)clasificación:
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje
147

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
• Uno a uno (1:1): El número de clases antes y después de la clasificación es el
mismo: No hay cambios en la geometría de los objetos, ellos han sido
reasignados.
• Muchos a uno (M:1): El número de clases después de la clasificación es
menor: generalización, agregación, unión, disolución
• Uno a muchos (1:M): El número de clases después de la clasificación es
mayor: el caso de individualizar regiones
Mapa geológico original
Figura 110. Reclasificación muchos a uno
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148

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Generalmente la reclasificación se hace a nivel de la tabla de atributos. Todos los
programas comerciales de SIG basados en formato raster ofrecen la posibilidad de
reclasificar las capas de datos raster. En la figura 111, se muestra la reclasificación
de una capa del tipo de suelos a una capa en la cual cada pixel tiene asociado su
valor de infiltración en mm/hora.
Figura 111. Reclasificación de datos raster utilizando tablas
Cuando los datos a reclasificar son numéricos, también puede hacerse una
reclasificación basada en rangos.
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149

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Operaciones de Sobreposición
Figura 112. Reclasificación basada en rangos
Las operaciones de sobreposición tienen la característica que involucran dos o más
capas de datos para generar una capa de datos resultante. Los tamaños de pixel
entre las capas no necesariamente deben ser iguales, pero hay programas que no
operan si esto no se cumple. Así mismo, no es necesario que el área cubierta por
cada capa (extensión) sea la misma para todas ellas. Las operaciones de
sobreposición pueden ser aritméticas (+,-,*,/), relacionales (>,

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Figura 113. Operaciones aritméticas
Figura 114. Operaciones relacionales
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151

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Figura 115. Operadores boleanos
Figura 116. Combinaciónde operadores relacionales y lógicos
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152

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Figura 117. Operador condicional
Figura 118. Operador de tabla cruzada
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153

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Operaciones de Vecindad
Figura 119. Operador de tabla de doble entrada
Son operaciones en las cuales el valor de un pixel en la capa de salida, es función de
los pixeles que los rodean o sea los pixeles vecinos. Entre estas operaciones
tenemos:
Operaciones de interpolación
Calculo de valores no conocidos en lugares no muestreados utilizando valores
conocidos de las observaciones existentes. Algunos ejemplos típicos lo constituyen
la interpolación a partir de datos puntuales (precipitación, elevación, etc) o a partir
de datos lineales (curvas a nivel, isoyetas, etc). La interpolación da como resultado
un raster (generalmente de punto flotante) para el cual cada pixel tiene un valor
estimado a partir del método de interpolación que se haya escogido (figura 120).
Entre los métodos de interpolación más populares tenemos: Inverso de la distancia
ponderada (IDW), Spline o Kriging.
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje
154

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Figura 120. Sombreado de montaña (hillshade) y modelo de elevación digital
Operaciones o funciones de búsqueda
Determinan el valor de un objeto de acuerdo con alguna característica de los objetos
vecinos. En la tabla 10 se muestran algunas de las funciones de búsqueda en
formato raster.
Tabla 10. Funciones de búsqueda
Función de
busqueda
Promedio
Diversidad
Mayoría
Mínimo,
máximo
Total
Descripción
El promedio de los valores en la vecindad
Una medida de la diversidad de los valores en la vecindad, como
la varianza o la desviación estándar
Se determina el número de ocurrencias de cada valor en la
vecindad; el valor que ocurre con mayor frecuencia es el resultado
calculado
Calcula el valor mínimo/máximo en la vecindad
Calcula la suma total de los valores en la vecindad
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje
155

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Operaciones de Conectividad
Se utilizan para caracterizar unidades espaciales que se encuentran interconectadas.
Entre las operaciones de conectividad tenemos:
Proximidad
Consiste en la medida de distancias entre objetos (unidades de distancia en
longitud, tiempo de viaje, costo, litros de combustible, etc.). Entre los ejemplos
típicos tenemos:
• Determinación de zonas con ciertos rangos de distancia (zonas de
amortiguamiento) alrededor de elementos puntuales, lineales o de área,
como pozos, carreteras o áreas protegidas (figura 121 y 122).
• Construcción de polígonos Thiessen
• Determinación de la accesibilidad de un área a un bien o servicio o a una
población determinada
Mapa de
entrada Distancia en pixeles Distancia en metros
S= Fuente
?= Indefinido Multiplicar por el tamaño del pixel
Ej: 20 m
Si el pixel central no está definido y
uno de los vecinos no, entonces se
aplica el filtro iterativamente
Figura 121. Distancia Euclidiana
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje 156

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Figura 122. Determinación de zonas de amortiguamiento
Figura 123. Trazo de rutas óptimas
Visibilidad
Son funciones que determinan las llamadas “cuencas visuales” o Viewsheds. Estas
cuencas visuales son áreas que son “vistas” o están expuestas a una localidad
(punto) o a un conjunto de localidades (línea o área) (Figura 124). En este caso los
pixeles que son vistos desde la ubicación del observador son marcados con “1” y los
que no se observan son marcados con “0”.
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje 157

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
…una cuenca visual es como un
faro rotando en el lugar donde
se encuentra situado el
observador
Visto
No visto
Visto
..note las localidades donde la
luz ilumina el terreno
Figura 124. Exposición visual
Mapa de “cuenca
visual”
Los errores en Sistemas de Información Geográfica
La importancia del Error, la Exactitud, y la Precisión
Sólo recientemente, los usuarios y desarrolladores de los Sistemas de Información
Geográfica (SIG) han prestado atención a los problemas causados por el error, la
exactitud y la imprecisión en el conjunto de datos espaciales. Ciertamente, existía la
conciencia de que todos los datos contenían cierta inexactitud e imprecisión, pero
su efecto en los problemas y soluciones de los SIG no ha sido considerada con gran
detalle. Las principales introducciones a los SIG, tales como la de C. Dana Tomlin
Geographic Information Systems and Cartographic Modeling (1990), la de Jeffrey
Star y John Estes's Geographic Information Systems: And Introduction (1990), o la
de Keith Clarke's Analytical and Computer Cartography (1990), apenas tratan esta
cuestión.
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje 158

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Esta situación ha cambiado sustancialmente en los últimos años. Ahora existe un
reconocimiento general de que el error, la inexactitud y la imprecisión pueden
"quebrar" algunos tipos de proyectos SIG. Esto es, los errores no detectados, pueden
dejar sin valor algunos de los análisis GIS.
La ironía está en que el problema del error es inherente a uno de las grandes
potencialidades de los SIG. Gran parte de las soluciones aportadas por los SIG son
posibles gracias a que cotejan y cruzan diversos tipos de datos con localización. Esto
es particularmente útil al posibilitar integrar diversos conjuntos de datos discretos
bajo un único sistema. Desafortunadamente, cada vez que se importa un nuevo
conjunto de datos, el SIG arrastrará el error inherente a los mismos. La mezcla y
combinación de errores puede llevar al conjunto de datos por caminos
impredecibles.
Una de las primeras discusiones en profundidad sobre el problema y las fuentes de
error aparece en P. A. Borrough's Principles of Geographical Information Systems
form Land Resources Assessment (1986). Ahora la cuestión aparece tratada en
varias introducciones al los SIS, camo en Geographical Information System: A
Guide to the Technology (1991) deJohn Antenucci, Kay Broen, Peter Croswell,
Michael Kevany and Hugh Archer.
El punto central está en que a través del error se pueden alterar los análisis del SIG,
que hay diversos caminos para reducir el error al mínimo mediante una cuidadosa
planificación y métodos para estimar sus efectos en las soluciones SIG. El
conocimiento del problema del error ha tenido como consecuencia beneficiosa el
hacer sensible a los usuarios de los SIG de las potenciales limitaciones inherente al
proceso para alcanzar exactitud y precisión en las soluciones.
Algunas definiciones básicas
Es importante distinguir desde el principio la diferencia entre exactitud y precisión:
Exactitud es el grado en el cual la información de un mapa o en una base de datos
digital se muestra verdadera o con valores aceptables. La exactitud es un asunto
perteneciente a la cualidad de los datos y al número de errores contenidos en un
conjunto de datos o mapa. Analizando una base de datos de un SIG, es posible
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje 159

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
considerar la exactitud horizontal y vertical con respecto a la posición geográfica,
tanto atributiva y conceptual, como en la agudeza lógica.
El nivel de exactitud requerido puede variar enormemente de unos casos a otros.
Producir y compilar una gran exactitud en los datos puede ser muy difícil y costoso.
Precisión hace referencia a la medida y exactitud de las descripciones en las base de
datos de un SIG. Los atributos de información precisos pueden especificar la
características de los elementos con gran detalle. Es importante observar, no
obstante, que los datos precisos - no importando el cuidado en su medida - pueden
ser inexactos. Los topógrafos pueden cometer errores, o bien los datos pueden ser
introducidos en las bases de datos incorrectamente.
El nivel de precisión requerido puede variar enormemente de unos casos a otros.
Los proyectos de ingeniería como el de una carretera, y las herramientas de
construcción, requieren una muy precisa medida, de milímetros a decenas de
centímetros. Análisis demográficos de las tendencias del electorado pueden
prescindir de esta precisión mediante un código postal o de circunscripción.
Obtener datos altamente precisos puede ser verdaderamente difícil y costoso. El
levantado topográfico cuidadoso de las localizaciones requiere de compañías
específicas para la recolección de la información.
Gran precisión no es indicativo de gran exactitud y tener gran exactitud no implica
gran precisión. Pero gran exactitud y gran precisión son bastante expresivas.
Los usuarios de los SIG no son siempre conscientes en el uso de los términos. En
ocasiones ambos términos son intercambiables lo que resulta contraproducente.
Dos términos adicionales son igualmente usados:
Calidad de los datos hace referencia a la relativa exactitud y precisión de una base
de datos particular en un GIS. Estos hechos están a menudo documentados en los
informes de calidad.
Error acompaña tanto a la imprecisión de los datos como a su inexactitud.
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje 160

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Tipos de error
El error posicional es el que más a menudo concierne a los SIG, pudiendo afectar a
diferentes características de la información almacenada en un bases de datos.
Exactitud y precisión posicional
Es aplicable tanto a la posición horizontal como a la vertical.
Exactitud y precisión están en función de la escala en la que ha sido creado el mapa
(impreso o digital). Los mapas estándar empleados por el Servicio Geológico de los
Estados Unidos (USGS) especifican que:
"se requiere una exactitud horizontal del 90 % en todos los puntos tomados que
deben de estar entre 1 y 30 pulgadas (2,54 y 76.2 cm) para mapas de escala superior
a 1:20.000 y entre 1 y 50 pulgadas (2,54 y 127 cm) para mapas de escala inferior a
1:20.000"
Figura 126. Variación de la precisión con la escala
Precisiones estándar para algunas escalas de mapas (figura 126)
• 1:1.200 ± 3,33 pies (± 1,015 m)
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje
161

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
• 1:2.400 ± 6,67 pies (± 2,033 m)
• 1:4.800 ± 13,33 pies (± 4,063 m)
• 1:10.000 ± 27,78 pies (± 8,467 m)
• 1:12.000 ± 33,33 pies (± 10,159 m)
• 1:24.000 ± 40,00 pies (± 12,192 m)
• 1:63.360 ± 105,60 pies (± 32,187 m)
• 1:100.000 ± 166,67 pies (± 50,80 m)
(Nota: 1 pie = 30,48 cm = 0,3048 m)
Esto significa que cuando nosotros vemos un punto en un mapa, tendremos esta
probabilidad de que se encuentre dentro de cierta área. Esto se hace extensivo a
las líneas (figura 127).
Figura 127. Distribución de probabilidad para la ubicación de un punto a escala
1:24,000
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje
162

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Por otra parte, están los peligros de la falsa exactitud y de la falsa precisión, que son
leídos en la información locacional desde los mapas con niveles de exactitud y
precisión bajo los cuales han sido creados. Esto es un verdadero peligro en los
ordenadores, puesto que permite a los usuarios aumentar y reducir las vistas en un
número infinito de escalas. Exactitud y precisión están unidos a la escala original
del mapa y no cambia aunque se use el zoom para aumentar o reducir la vista. Estas
operaciones pueden incluso hacer creer -falsamente- que la exactitud y la precisión
son mejores.
Exactitud y precisión de los atributos
Los datos no espaciales unidos a la localización pueden ser inexactos o imprecisos.
La inexactitud puede ser consecuencia de errores de distinto tipo. Los datos no
espaciales pueden variar mucho también en precisión. La información precisa de
los atributos describe fenómenos con gran detalle. Por ejemplo, la descripción
precisa de una persona que vive en una dirección particular puede incluir género,
edad, ingresos, ocupación, nivel de educación y muchas otras características. Una
descripción imprecisa puede incluir sólo los ingresos o sólo el género.
3.3. Exactitud y precisión conceptual
Los SIG dependen sobretodo de la abstracción y la clasificación de los fenómenos
del mundo real. Los usuarios determinan que cantidad de información debe usarse
y como ésta debe ser clasificada en categorías apropiadas. En ocasiones, los
usuarios pueden usar inapropiadas categorías o una clasificación errónea de la
información. Por ejemplo, la clasificación de ciudades por el comportamiento del
voto electoral es una vía inadecuada para estudiar la fertilidad de las parejas; fallos
en la clasificación de las líneas de alto voltaje puede limitar la efectividad en el
diseño de un SIG en la construcción de las infraestructuras eléctricas. Aún
empleando correctas categorías los datos pueden estar mal clasificados. Un estudio
de los sistemas de drenaje puede necesitar de una clasificación de las corrientes y
ríos por su "orden", atendiendo su jerarquía al lugar donde una corriente particular
desagua en el sistema tributario de la red. Los canales individuales pueden estar
mal clasificados si los tributarios están mal localizados. Por ello, algunos estudios
pueden no requerir un tipo preciso de categorización del orden de las corrientes.
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje 163

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Todo lo más que pueden necesitar es la localización y el nombre de las corrientes
fluviales, sin tener en cuenta el orden.
3.4 La lógica de la exactitud y precisión
La información almacenada en una base de datos puede estar ilógicamente
introducida. Por ejemplo, los permisos necesarios para construir una subdivisión
residencial en un plano de inundación pueden necesitar comparar la proposición
con el mapa del plano de inundación. Por lo tanto, la construcción puede ser posible
en algunas zonas del plano de inundación pero su uso no será conocido hasta que
las variaciones de la inundación potencial hayan sido registradas y puedan ser
usadas en la comparación. La cuestión es, pues, que la información almacenada en
la base de datos de un SIG puede ser usada y cuidadosamente comparada, si
produce resultados útiles. Los SIG están normalmente incapacitados para avisar a
los usuarios cuando se produce una inapropiada comparación o si los datos han
sido utilizados incorrectamente. Algunas reglas de uso pueden ser incorporadas en
el diseño de un SIG, como sucede con los "sistemas expertos", pero los
desarrolladores necesitarían estar seguros que las reglas empleadas corresponden
al mundo real de los fenómenos que ellos modelan.
Finalmente señalar, cometeremos una equivocación si creemos que una gran
exactitud y una gran precisión de la información es necesario para todas las
aplicaciones de los SIG. La necesidad de exactitud y precisión puede variar
radicalmente dependiendo del tipo de información codificada y del nivel de
medida necesario para una particular aplicación. Son los usuarios los que deben
determinar el alcance de su trabajo. Excesiva exactitud y precisión no sólo es
costoso, sino también puede resultar un gran engorro.
Fuentes de inexactitud e imprecisión
Son muchas las fuentes de error que pueden afectar la calidad del conjunto de datos
de un SIG. Esto, que resulta muy obvio, puede no ser tan difícil de discernir.
Algunas de ellas serán automáticamente identificadas por el mismo SIG, pero es
responsabilidad del usuario su prevención. Algunos casos particulares puede
necesitar de comprobaciones específicas de error, porque los propios SIG son
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje
164

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
capaces de inducir al usuario una falsa sensación de exactitud y precisión sin
garantizar la validez de los datos. Por ejemplo, suavizar cambios en las líneas
fronterizas, en las curvas de nivel y en las zonas de cambio de los mapas de
coropletas es una "elegancia que falsea" la realidad. En realidad, estas cuestiones
son a menudo "vagas, graduales o azarosas" (Burrough 1986). Hay una imprecisión
inherente en la cartografía como resultado de los procesos de proyección y la
necesaria distorsión producida en algunos de sus datos (Koeln et all, 1994); una
imprecisión que puede continuar a través de los procesos aplicados con los SIG. Los
usuarios de los SIG deben ser capaces, no sólo de reconocer el error, sino el grado
de error tolerable y asumible del sistema.
Burrough (1986) divide las fuentes de error en tres grandes categorías:
Fuentes de error obvias.
Errores resultantes de la variación natural de las mediadas originales.
Errores surgidos en los procesamientos.
Generalmente los dos primeros errores son más fáciles de detectar que aquellos
errores del tercer tipos, surgidos al procesar los datos, por permanecer un tanto
escondidos y ser difíciles de identificar. Burrough divide estos grupos principales
en distintas categorías, tratadas a continuación.
Fuentes obvias de error
Antigüedad de los datos.
Las fuentes de datos pueden ser simplemente antiguas para ser usadas en un
proyecto SIG. Las colecciones estándar del pasado pueden ser desconocidas,
inexistentes o desfasadas. Por ejemplo, los datos topográficos del Gran Cañón
obtenidos por el decimonónico John Wesley Powell, contienen falta de precisión
para ser utilizados hoy en día. Además, una parte de la información base puede,
además, haber cambiado como consecuencia de la erosión, la deposición o
cualquier otro proceso geomorfológico. Pese al poder de los SIG, la dependencia de
datos antiguos puede tergiversar, sesgar o convertir en negativos los resultados.
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje 165

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Área de cobertura.
Los datos de una zona determinada pueden haber desaparecido completamente, o
únicamente una parte de los niveles de información pueden ser utilizables en un
proyecto SIG. Por ejemplo, los mapas de vegetación o de suelo pueden estar
incompletos en las zonas de transición o faltarles exactitud en la representación.
Otro ejemplo, es la falta de datos proporcionados por los sensores remostos en
ciertas partes del mundo al estar permanentemente nublado. La exactitud de una
cobertura uniforme pude no estar disponible y el usuario debe decidir que nivel de
generalización debe ser necesaria si una nueva colección de datos es requerida.
Escala del mapa.
La posibilidad de los mapas para mostrar detalles está determinada por la escala.
Un mapa con una escala 1:1.000 puede ilustrar detalles más precisos que otro a una
escala 1:25.000. La escala determina el tipo, cualidad y cantidad de los datos (Star
and Estes 1990). Se debe elegir siempre la escala adecuada al nivel de detalles
requerido en el proyecto. Transformar la pequeña escala de un mapa en otra más
grande no amentará el número de detalles o el nivel de precisión de dicho mapa.
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje 166

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
PRECISIÓN Y GENERALIZACIÓN
Los límites de diferentes tipos de suelos se generalizan cuando se mapea un área,
pero estos límites son vagos y graduados. Las diferencias en escala permiten
una resolución más fina, pero solamente si los datos originales son recolectados
a una resolución más fina.
Densidad de las observaciones.
Figura 128. Error de escala
El número de observaciones realizadas en un área es una guía de la verosimilitud
del mapa y debe ser conocido por los usuarios del mismo. Un insuficiente número
de observaciones puede no proporcionar el adecuado nivel de resolución requerido
para efectuar análisis espaciales y resolver los objetivos marcados en el proyecto
SIG. En el caso de un punto, si las curvas de nivel poseen un intervalo de 120 cm, no
es posible bajar el nivel de precisión. Las líneas de un mapa son una generalización
basada en el intervalo de datos grabados, de este modo el más cercano al intervalo
muestral, alcanza la mayor precisión de datos dibujados.
Relevancia.
Bastante a menudo, no es posible satisfacer los deseos de obtener datos de un lugar
o de un área, y en su lugar debe haber sustitución estos datos por otros. Ha de
existir una relación de validez entre los datos sustituidos y el fenómeno a estudiar,
pero aún así, pueden producirse errores en tanto en cuanto los fenómenos no han
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje 167

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
sido medidos directamente. Un ejemplo local en el uso de datos sustituidos puede
tomarse de los estudios del hábitat de la curruca en Hill Country. Es muy costoso (y
molesto para los pájaros) inventariar esto hábitat mediante observación directa. No
obstante, las currucas prefieren vivir en viejos cedros Juniperus ashei. El hábitat
pueden ser localizados por fotografía aérea. La densidad de los Juniperus ashei
puede utilizarse para deducir la densidad del hábitat de las currucas. Por supuesto,
algunas áreas de cedro estarán inhabitadas o, por contra, tendrán una gran
densidad. Estas áreas pueden no ser visibles cuando se utiliza fotografía aérea para
tabular el hábitat.
Otro ejemplo de deducción de datos se produce con la señal electrónica utilizada
para estimar mediante imágenes de satélite la cobertura vegetal, los tipos de suelo,
la erodabilidad y otras tantas características. Los datos son obtenidos por métodos
indirectos. Los sensores de los satélites no pueden "ver" los árboles, si no
únicamente ciertas signaturas digitales típicas de los árboles y la vegetación. En
ocasiones, estas signaturas son almacenadas por los satélites aunque no estén
presentes los árboles y la vegetación (falso positivo) o no ser recogidas cuando los
árboles y la vegetación si están presentes (falso negativo). Dado el alto coste de
obtención de datos in situ, sustituir los datos por deducción es con frecuencia
utilizado y el usuario debe entender estas variaciones y asumir, o no, su validez en
función de la exactitud requerida en el proyecto.
Formato.
Los métodos para transmitir, almacenar y procesar la información de forma digital,
pueden introducir error en los datos. Las conversiones de escala y proyección, los
cambios desde raster a vector y la resolución del tamaño y profundidad del píxel,
son ejemplos de los posibles errores inherentes al formato de los datos. En
ocasiones, los datos han de ser transmitidos y utilizadas en múltiples SIG por lo que
deben reformarse bajo un mínimo denominador común. Múltiples conversiones
desde un formato a otro pueden crear un efecto similar a realizar copia tras copia en
un máquina fotocopiadora. Además, hay que tener en cuenta que los estándares
internacionales para la transmisión, almacenamiento y recuperación de datos
cartográficos no estén totalmente realizados.
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje 168

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Acesibilidad.
La accesibilidad de los datos es otra cosa. Lo que está disponible en un país puede
no estarlo en otros. Antes de la desaparición de la Unión Soviética, no pocos mapas
eran considerados como documentación clasificada y por lo tanto, inobtenibles por
la mayor parte de la gente. Las restricciones militares, la rivalidad entre agencias,
las leyes de privacidad y los factores económicos pueden restringir la validad de los
datos o su nivel de exactitud.
Coste.
Extensos y veraces datos son, a menudo, demasiado caros de obtener o convertir.
Iniciar una nueva colección de datos puede ser demasiado caro para los beneficios
generados en un determinado proyecto GIS y sus diseñadores deben moverse entre
su deseo de exactitud y el coste de la información. La verdadera exactitud es cara y
puede ser inasequible.
Errores resultantes de la variación natural de los datos originales.
En ocasiones estas fuentes de error pueden no ser tan obvias, una revisión
cuidadosa puede mostrar su trascendencia en el proyecto.
Exactitud posicional.
La exactitud en la posición es una medida del desajuste entre los elementos del
mapa y la verdadera posición de los atributos (Antenucci and others, 1991, 102).
Depende del tipo de datos usados u observados. Los cartógrafos pueden situar con
exactitud objetos bien definidos, como carreteras, edificios, líneas divisorias y
unidades topográficas discretas en mapas y en sistemas digitales, mientras que
separaciones menos discretas como las existentes entre la vegetación o los tipos de
suelo pueden ser el resultado de las estimaciones del cartógrafo. El clima, los
biomas, el relieve, los tipos de suelo, el drenaje y otros elementos faltos de una clara
delimitación en la naturaleza, son susceptibles de ser interpretados.
Defectos o trabajos parciales, errores de digitalización de mapas y de conversión en
los mapas o en los escáner, pueden todos ellos producir mapas inexactos en un
proyecto SIG.
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje 169

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Precisión en el contenido.
Los mapas deben de ser correctos y estar libre de presuposiciones. La precisión
cualitativa hace referencia a la corrección en la clasificación y a la presencia de
elementos específicos. Por ejemplo, un bosque de pinos puede estar
incorrectamente clasificado como un bosque de abetos, introduciendo de esta forma
errores que no pueden ser conocidos o sospechados por el usuario de los datos o del
mapa. Ciertos elementos pueden ser omitidos tanto desde el mapa como desde la
base de datos espacial por descuido o intencionadamente.
Otros errores en exactitud cuantitativa pueden ocurrir por los defectos de los
instrumentos de calibración usados para medir aspectos concreto como la altitud; el
pH del suelo o del agua, o los gases atmosféricos. Los errores cometidos en el
campo o en el laboratorio, pueden ser indetectables en un proyecto SIG, salvo que el
usuario confirmara o corroborara la validad de la información.
Fuentes de variación de datos.
Las variaciones en los datos pueden realizarse por la introducción de errores de
medida durante la observación, por la predisposición del observador o por falta de
una adecuada calibración del equipamiento. Por ejemplo, se puede no esperar
precisiones submétricas con un GPS de mano sin corrector diferencial. Por otra
parte, una incorrecta calibración en las formas de disolver el oxígeno puede
producir valores incorrectos de concentración del mismo en una corriente.
Pudiendo ser una variación natural durante la toma de datos. Así, por ejemplo, la
salinidad en la bahía y en el estuario de Texas varía durante el año dependiendo del
influjo de la las corrientes frías en profundidad y de la evaporación. Si alguien no
fuera consciente de esta variación natural, ideas y decisiones erróneas pudieran ser
tomadas, introduciendo un significativo error en el proyecto SIG. En algunos casos,
si el error no da lugar a inesperados resultados, su detección sería extremadamente
difícil.
4.3. Errores originados durantes los procesos
Los errores originados durante los procesos son los más dificiles de detectar por los
usuarios de los SIG. Pueden ser específicamente buscados para lo cual se requiere
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje 170

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
conocimento de la información y de los sistemas usados en su procesamiento. Hay
suberrores que ocurren de diferentes modos, habiendo otros potencialmente más
insidiosos, por que pueden ocurrir en múltiples conjuntos de datos durante su
manipulación en un proyecto SIG.
Errores numéricos.
Diferentes ordenadores pueden no terner la misma capacidad para construir
complejas operaciones matemáticas, pudiendo producir resultados
significativamente diferentes desde un mismo problema. Borrough (1990) cita un
ejemplo en la elevación al cuadrado de un número, lo que produce una diferencia
del 1.200 %. Los errores en los procesos de cálculo ocurren en las operaciones de
redondeo y son inherentes al número de dígitos manipulados por le procesador.
Otra fuente de error puede deberse a defectos del propio procesador, como ha
sucedido con un problema matemático identificado en los chips del Pentium de
Intel (tm). En ciertos cálculos, el chip ofrecía respuestas equivocadas.
Un mayor reto es el de la exactitud en la conversión de mapas existentes en formato
digital (Muehcke 1986). Como los ordenadores manipulan los datos en formato
digital, los errores numéricos pueden producir resultados inexactos. En cualquier
caso, los errores en los procesos numéricos son extremadamente difíciles de
detectar, y quizá requieran de una sofisticación no presente en la mayoría de los
usuarios de SIG o promotores de proyectos.
Errores en los análisis topológicos.
Los errores lógicos pueden causar una incorrecta manipulación de los datos y de los
análisis topológicos. Se pueden reconocer qué datos no son uniformes y están
sujetos a variaciones. La superposición de múltiples capas de mapas puede resultar
ocasionar problemas del tipo "Slivers", "Overshoots" y "Dangles". Variaciones en la
exactitud entre diferentes capas del mapas pueden oscurecer durante le proceso en
la creación de "datos virtuales los cuales pueden dificultar el reconocimento de los
datos reales" (Sample 1994).
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje 171

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Problemas de clasificación y generalización.
Para el entendimiento humano, la comprensión de una vasta cantidad de datos
reside en su clasificación, y en algunos casos en su generalización. Siguiendo a
Borrough (1986, 137) clasificar los datos en torno a siete divisiones es el ideal, ya que
se pueden retener fácilmente en la memoria. Definir como se harán los intervalos es
otro problema. Por ejemplo, definir las causa de muerte en hombres de entre 18-25
años será significativamente diferente que entre 18-40 años. Los datos son más
exactos y manipulables entre múltiplos pequeños. Definir un múltiplo razonable y
preguntases "por qué hay que comparar", es esencial (Tufte 1990, 67-79). La
clasificación y la generalización de atributos usada en un GIS está sujeta a errores
de interpolación y puede introducir irregularidades en lo datos difíciles de detectar.
Digitalización y errores geocodificados.
Los errores ocurridos durante el transcurso de las fases de manipulación de datos
tales como la digitalización y la geocodificación, el recubrimiento y las
intersecciones de los límites, y los errores de rasterización de un mapa vectorial. Los
errores fisiológicos del operador por contracciones involuntarias del músculo
pueden dar lugar a "spikes" (puntos), a switchbacks (zig-zags), a "polygonal knots"
(nudos poligonales), y a "loops" (lazos). Los errores asociados con los mapas fuente
dañados, el error del operador mientras lo convertía a digital, y los prejuicios puede
ser comprobados comparando los mapas originales con versiones convertidas a
digital. Otros errores resultan más evasivos.
Los problemas de la propagación y de la conexión en cascada
Esta discusión se ha enfocado en relación a los errores que pueden estar presentes
en sistemas de datos individuales. Los SIG dependen generalmente de
comparaciones de muchos sistemas de datos. Este diagrama esquemático
demuestra cómo una variedad de conjunto de datos discretos puede tener que ser
combinados y ser comparados para solucionar un problema de análisis del recurso.
Es inverosímil que la información contenida en cada capa sea exactamente igual y
precisa. Los errores pudieron también haber surgido compilando la información. Si
éste es el caso, la solución al problema del SIG en si mismo puede ser inexacta,
imprecisa o errónea.
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje 172

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
El problema es esa inexactitud, imprecisión y el error se puede formar en los SIG
que empleen muchas fuentes de datos. Hay dos maneras posibles para que esto
ocurra.
Propagación.
La propagación ocurre cuando un error conduce a otro. Por ejemplo, si un punto de
registro del mapa se ha convertido a digital en una cobertura y después se utiliza
para colocar una segunda cobertura, la segunda cobertura propagará el primer
error. De esta manera, un solo error puede conducir a otro y separarse hasta que
corrompe los datos a través del proyecto entero del SIG. Para evitar este problema
utilice el mapa de la escala más grande para colocar sus puntos.
La propagación ocurre a menudo en una manera acumulativa, como cuando los
mapas de diversa exactitud se compaginan.
Conexión en cascada.
La conexión en cascada significa que la información errónea, imprecisa e inexacta
sesgará la solución de SIG cuando la información se combina selectivamente en
nuevas capas y coberturas (figura 129). En este sentido, la conexión en cascada
ocurre cuando los errores se pueden propagar de manera incontrolada de capa en
capa.
Los efectos de la conexión en cascada pueden ser, igualmente muy difíciles de
predecir. Pueden ser aditivos o multiplicativos y pueden variar dependiendo de
cómo se combina la información, variando de situación en situación. Como la
conexión en cascada puede tener tales efectos imprevisibles, es importante probar
su influencia en una solución dada de un SIG. Esto se hace calibrando una base de
datos de un SIG mediante técnicas tales como la del análisis de la sensibilidad. El
análisis de la sensibilidad permite que los usuarios calibren cómo y cuántos errores
tendrán solución. El análisis de la calibración y de la sensibilidad se discute en
el error de manejo.
También es importante señalar que la propagación y la conexión en cascada pueden
afectar a la horizontal, la vertical, la cualidad, la conceptualidad y a la exactitud
lógica y la precisión
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje 173

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
Figura 129. Errores en cascada
¡Cuidado con la falsa precisión y la falsa exactitud !
Los usuarios de los SIG no están siempre enterados de los difíciles problemas
causados por el error, la inexactitud y la imprecisión. Caen a menudo presa de la
falsa precisión y de la falsa exactitud , así que divulgan sus resultados a un nivel de
precisión o de exactitud que son imposibles alcanzar con sus materiales de fuente.
Si las localizaciones en una cobertura de un SIG se miden solamente en cientos de
pies de su posición verdadera, no tiene ningún sentido divulgar localizaciones
predichas en una solución a una décima del pie. Es decir, sólo porque los
ordenadores pueden almacenar imágenes numéricas con muchos espacios
decimales no significa que todos esos espacios decimales sean "significativos". Es
importante que las soluciones de un SIG sean divulgadas honestamente y sólo bajo
la exactitud y la precisión en la que se puedan apoyar.
Esto significa en la práctica que las soluciones de un SIG son a menudo las mejores
divulgadas como gamas o graduación, o presentadas dentro de intervalos
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje
174

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
estadísticos de confianza. Estas ediciones se tratan en el módulo, tratamiento del
error.
Los peligros de los datos indocumentados
Después de lo dicho, es fácil imaginarse el peligro de usar datos indocumentados
en un proyecto de SIG. A menos que el usuario tenga una idea clara de la exactitud
y de la precisión del conjunto de datos, mezclar éstos en un GIS puede ser muy
aventurado. Los datos que se han elaborado cuidadosamente se pueden
interrumpir por errores que algún otro ha cometido. Esto trae a la luz tres
situaciones importantes.
Investigue cuando pida prestado o compre datos.
Muchos de los datos de productos gubernamentales y comerciales importantes,
trabajan dentro de los establecidos estándares de exactitud y precisión que están
disponibles al público en forma impresa o digital. Estos documentos explican
exactamente cómo fueron compilados los mapas y el conjunto de los datos, y tales
informes se deben estudiar cuidadosamente. Los informes de calidad de los datos
se proporcionan generalmente en las agencias locales y del estado o en los de
agentes privados.
Prepare un informe de la calidad de los datos que vaya a utilizar.
Sus datos no tendrán valor a menos que se prepare también un informe de la
calidad de los datos. Incluso si usted no planea compartir sus datos con otros, debe
preparar un informe -para el caso de que se utilice el conjunto de datos otra vez en
el futuro-. Si no se documentan el conjunto de datos cuando se crean, puede
terminar por perder el tiempo más adelante comprobarlos una segunda vez. Utilice
los informes de la calidad de los datos encontrados como modelos para documentar
su conjunto de datos.
En ausencia de un informe de la calidad de los datos, hága preguntas acerca de
los datos indocumentados antes de utilizarlos.
¿Cuál es la antigüedad de los datos?
Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje 175

INTRODUCCIÓN A LOS SIG Y TELEDETECCIÓN
¿De dónde proceden?
¿Por qué medio se crearon originalmente?
¿Cuál es la cobertura regional de los datos?
¿A qué escala del mapa fueron convertidos a digital los datos?
¿Qué proyección, sistema de coordenadas y 'datum' fueron utilizados en los
mapas?
¿Cuál era la densidad de las observaciones usadas para su compilación?
¿Cómo de exactas son las características posicionales y de cualidad?
¿Parecen lógicos y consistentes los datos?
¿Parecen limpias las representaciones cartográficas?"
¿Son relevantes los datos para el prouyecto actual?
¿Qué formato se mantienen los datos?
¿Cuando fueron comprobados los datos?
¿Por qué fueron compilados los datos?
¿Cuál es realmente la fiablidad del proveedor?
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