Este documento presenta una introducción a los sistemas de información geográfica y datos georeferenciados. Explica conceptos como sistemas de coordenadas, proyecciones de mapas, y formatos comunes de datos espaciales como Shapefiles, GeoTIFF y NetCDF. También describe las características particulares de los GIS, como la capacidad de representar y analizar datos geoespaciales y fenómenos multidimensionales. Finalmente, introduce el concepto de infraestructuras de datos espaciales.
1. 3 - Datos Georeferenciados
Dr. Lorenzino Vaccari
Dr. Juan Pane
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2. Programa
• Introducción
• Referenciamiento de datos espaciales
• Sistemas de Información Geográficos (GIS)
• Representación de Datos con GIS
• Mapas y análisis de datos espaciales: hands
on
• Infraestructura de datos espaciales (SDI)
• Datos Abiertos Geográficos (Open Geo –
Data)
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4. La tabla de Dispilio – Región de Grecia - 5,000 AC
23/07/2014 ERTIC - 2014 4
5. Los mapas con mas viejos que la escritura
Mapa Pavlov (República Checa), 24000-25000 AC
Moseo arqueológico, Dolni Vestonice
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6. No tan lejos (en distancia) unos de otros…
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9. Representando la Tierra
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Cartografía
Geodesia
Topografía
Fotogrametría
http://www.ezilon.com/
http://www.unrealsolutions.co.uk/
9
10. Cartografía?
Generalmente, un mapa es una
representación en dos
dimensiones de la superficie de la
Tierra
• Los mapas son dibujados en
una escala, expresado como
una razón, ej.: 1:10,000
• Los mapas son aproximaciones
• Los objetos en los mapas se
representan mediante símbolos
23/07/2014 ERTIC - 2014
http://www.nationsonline.org/
10
11. Geodesia
Geodesia es la ciencia que
posibilita el
posicionamiento global.
Geodesia quiere decir
literalmente ciencia de
medición y monitoreo
del tamaño y forma de
la Tierra y de los puntos
en su superficie.
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12. Systemas de Referencia Geográficos - WGS 84
• Las coordenadas geográficas (latitud y longitud)
definen una posición sobre la superficie de la
Tierra. Las coordenadas son unidades de medida
angulares.
• La latitud varía entre −90° y 90°. La latitud del
Ecuador es 0°; la latitud del Polo Sur es −90°; La
latitud de Polo Norte es 90°.
• La longitud se cuenta desde el primer meridiano
(IERS Reference Meridian para WGS 84) y varía
entre −180° y 180°. Longitudes positivas
corresponden a ubicaciones al Este del primer
meridiano (abbrev. E). Longitudes negaticas
corresponden a ubicaciones geográficas al Oeste
del primer meridiano (abbrev. W).
• WGS 84 es la última revisión del Sistema
Geodético Mundial (World Geodetic System),
que es usado para mapeo y navegación,
incluyendo Navegación Satelital por GPS (Global
Positioning System).
• WGS 84 corresponde a EPSG 4326 (European
Petroleum Survey Group),
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13. UTM WGS 84 – Los datos espaciales requiren de una proyección
en una superficie plana
• Sistemas de Coordenadas Geográficas
– La coordenada de origen de WGS 84 se debería ubicar en
el centro de masa de la Tierra; se cree que el error es de
menos de 2 cm.
– El meridiano cero de WGS 84 es el IERS Reference
Meridian, a 102.5 metros al este del meridiano de
Greenwich en la latitud del Observatorio Real.
– La superficie del datum WGS 84 es una esferoide
achatado (oblate spheroid) o elipsoide con un radio
(ecuatorial) a = 6378137 m en el ecuador y una
achatamiento f = 1/298.257223563.
– Actualmente, WGS 84 usa el modelo EGM96 (Earth
Gravitational Model 1996) que es un geoide, revisado en
2004.
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14. 3D a 2D
• Requiere una proyección en una superficie plana
(un cilindro transversal)
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15. Universal Transverse Mercator (UTM)
– Cada 6 grados el cilindro se rota
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http://www.professores.uff.br/cristiane/Estudodirigido/Cartografia.htm
17. ¿Dónde está Asuncion?
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UTM WGS-84
• Latitud: 25° 18’ 02” S
• Longitud: 57° 38’ 09”
• Elevación (altitud): 124 m
UTM WGS-84
• Latitud: 7201556.69 S
• Longitud: 435954.93 E
• Elevación (altitud) : 124 m
18. SISTEMAS DE INFOMACIÓN GEOGRÁFICA
GEOGRAPHIC INFORMATION SYSTEMS
23/07/2014 ERTIC - 2014 18
19. Qué es un Sistema de Información Geográfica (GIS)?
23/07/2014 ERTIC - 2014 19http://www.jacksoncountygov.com/Modules/ShowImage.aspx?imageid=401
Un GIS es cualquier
sistema manual o
computacional
diseñado para
almacenar y manipular
datos espacialmente
referenciados.
Text source: Longley et al (2005) Geographic Information Systems and Science. 2nd Edition. John Wiley and Sons Ltd. (Chapter 14, pages 317-319)
20. GIS en nuestas vidas de cada día
23/07/2014 ERTIC - 2014 20
21. Características Geográficas
23/07/2014 ERTIC - 2014 21
http://librodigital.oupe.es/
Representan sean características
geográficas como fenómenos:
georeferenciados &
multidimensionales, en donde al
menos dos coordenadas deben ser
especificadas para definir una
ubicación
25. Métodos de análisis e integración de datos voluminosos & únicos
23/07/2014 ERTIC - 2014 25
http://www.tuflow.com/
26. ¿Cuáles son las características peculiares de un GIS?
Los GIS son diferentes de otros sistemas de información por lo que requiere de métodos
especiales para ser analizar los datos. Éstas son algunas características que hacen a los GIS
diferentes:
• Representa ya sea características geográficas o fenómenos: georeferenciados &
multidimensionales, se deben especificar al menos dos coordenadas para definir una
ubicación.
• Las características (features) tiene relaciones topológicas específicas.
• Requieren de proyecciones sobre superficies planas.
• Representaciones diversas- y su implementación puede influenciar fuertemente la
facilidad de análisis de los datos para obtener resultados.
• Requiere de métodos únicos de análisis e integración de datos.
• Manejo de grandes volúmenes de datos – normalmente una base de datos
geográficos puede alcanzar terabytes.
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27. 23/07/2014 ERTIC - 2014 27
Capturar Gestionar Analyzar Visualizar
http://www.jacksoncountygov.com/Modules/ShowImage.aspx?imageid=401
Un Sistema de Información Geográfico (GIS) se integra
con hardware, software, datos y servicios para
capturar, gestionar, analizar y visualizar información
geo-referenciada.
GIS Informáticos
28. GIS – Tres perspectivas
Datos
23/07/2014 ERTIC - 2014 28
Biodiversity
Temperature
Altitude
Modelos – Análisis
Mapas
31. Some of the most used GIS packages
23/07/2014 ERTIC - 2014 31
ArcGIS
• A complete platform to create and manage data, maps an analytical models
• Commercial
• http://www.esri.com/software/arcgis
QGIS
• A user friendly Open Source GIS licensed under the GNU General Public License. QGIS is an official project of the Open Source Geospatial
Foundation (OSGeo)
• Free, Open Source
• http://www.qgis.org/
gvSIG
• A desktop GIS known for having a user-friendly interface, being able to access the most common formats, both vector and raster ones. It
features a wide range of tools for working with geographic-like information (query tools, layout creation, geoprocessing, networks, etc.), which
turns gvSIG into the ideal tool for users working in the land realm.
• Free, Open Source
• http://www.gvsig.org
GRASS
• A GIS suite used for geospatial data management and analysis, image processing, graphics and maps production, spatial modeling, and
visualization
• Free, Open Source
• http://grass.osgeo.org/
ENVI
• ENVI combines advanced spectral image processing and proven geospatial analysis technology with a modern, user-friendly interface. Whether
you use panchromatic, LiDAR, SAR, multispectral or hyperspectral imagery, ENVI has the latest processing and analysis tools to help you extract
meaningful information to make better decisions
• Commercial
• http://www.exelisvis.com/
33. Representación de Datos
• Los datos de GIS representan
objetos del mundo real (ej.:
rutas, uso de suelo,
elevaciones, árboles, ríos,
etc)
• Existen dos métodos para el
uso y almacenamientos de
datos en GIS:
– Modelos de Datos Vectoriales
– Modelos de Datos Raster
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34. Representación de Datos Vectoriales
Es un modelo de datos basado en coordenadas que representa
características geográficas como ser puntos, líneas y
polígonos
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1. Puntos (ubicación de
pozos, escuelas, puntos
de interés, etc.)
2. Líneas (rutas, ríos, calles,
etc.)
3. Polígonos (parcelas,
límites de ciudades,
lagos, uso de suelo, etc.)
35. Representación de Datos Raster
A spatial data model that defines space as an array of equally
sized cells arranged in rows and columns. Each cell contains an
attribute value and location coordinates
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41. Geo-JSON
• GeoJSON es un formato estándar abierto
para la codificación de colecciones de
características geográficas simples con sus
respectivos atributos no espaciales
usando JavaScript Object Notation.
• GeoJSON difiere del resto de los formatos
GIS en que no está escrito y mantenido por
una organización que define estándares, sino
por un grupo de trabajo y desarrollo de
Internet.
23/07/2014 ERTIC - 2014 41
{ "type": "FeatureCollection", "features": [ { "type": "Feature",
"properties": { "AREA": 106108212.951, "PERIMETER":
68989.797325199993793, "AMMCVA_ID": 2, "COMUNITA": 12.0,
"PROV": 22, "DESC_": "ALTOPIANO DI FOLGARIA, LAVARONE
E LUSERNA", "SEDE": "LAVARONE" }, "geometry": { "type":
"Polygon", "coordinates": [ [ [ 675637.822153610293753,
5092701.614028975367546 ], [ 675664.081253610318527,
5092701.25292897503823 ], [ 675722.99965361028444,
5092705.847128975205123 ], [ 675797.273453610250726,
5092719.951428974978626 ], [ 675831.628553610295057,
5092699.166328974999487 ], [ 675886.317453610361554,
5092663.147228974848986 ], [ 675960.927253610338084,
5092620.204128975048661 ], [ 676021.709153610281646,
5092604.064628975465894 ], [ 676066.975453610299155,
5092598.400228975340724 ]……..
43. Tabla Comparativa
Formato Representación Especificaciones
Shape Vector ESRI
GML Vector / Metadata OGC
RDF Vector / Linked Data W3C
KML Vector Google
GeoJSON Vector Grupo de
desarrollo
independiente
NETCDF Multidimensional data – Array scientific Data OGC
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44. INFRAESTRUCTURAS DE DATO ESPACIALES
SPATIAL DATA INFRASTRUCTURE (SDI)
23/07/2014 ERTIC - 2014 44
45. “SDI constituye la base para descubrir, evaluar, y crear
aplicaciones para los usuarios y proveedores de datos
espaciales a todos los niveles del gobierno, el sector
comercial, sin fines de lucro, academia y ciudadanía en
general”
-- The SDI Cookbook
http://www.gsdi.org
Douglas Nebert
U.S. Federal Geographic
Data Committee Secretariat
Qué es una infraestructura de Datos espaciales (SDI)?
23/07/2014 ERTIC - 2014 45
46. Componentes de una Infraestructura de Datos Espaciales (SDI)
• Políticas y Acuerdos Institucionales (gobernanza,
privacidad de dato y seguridad, intercambio de datos,
recuperación de costos)
• Personas (usuarios y proveedores: capacitación, desarrollo
profesional, cooperación, divulgación (outreach))
• Datos (Base de mapas digitales, temáticos, estadísticos,
nombres de lugares) y Metadatos
• Servicios de Acceso (mapas, descargas, catálogo,
procesos,…)
• Tecnología (hardware, software, redes, bases de datos,
planes de implementación técnicos)
23/07/2014 ERTIC - 2014 46
48. Los Metadata se aplican a datos, servicios, y otros
tipos de recursos
• Inventario
• Catálogo
• Documentación
• ISO 19115/TS19139 es un estándar internacional para
metadatos
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49. Servicios de Datos
Incluye capacidades que extienden y mejoran la
entrega de datos a través de procesos:
Catalog Services (OGC CSW)
Mapping Services (OGC WMS)
Download Services (OGS WFS)
Symbolization (OGC SLD)
Coordinate Transformation (OGC WCTS)
Processing services (OGC WPS, e.g. analysis or
topologic overlay services)
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50. Directiva INSPIRE
European Commission Issues
- Falta de estándares
- Datasets faltantes
- Enfoques diferentes
- Heterogeneidad y fragmentación
- Falta de coordinación
- Tecnologías diferentes
23/07/2014 ERTIC - 2014 51
51. Directiva INSPIRE: es un Instrumento Legislativo Europeo
• Reglas generales para establecer un SDI a
nivel europeo para:
• Políticas ambientales de la comunidad EU
• Políticas o actividades con impacto en el
ambiente
• INSPIRE se construye sobre los SDIs
establecidos y operados por los Estados
Miembros de la EU
• Los datos espaciales son mantenidos en
nombre de las autoridades públicas.
• No requiere recolección de nuevos datos
• INSPIRE es una Directiva Marco
– Disposiciones técnicas detalladas para las
reglas de implementación
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53. INSPIRE Thematic Scope
Annex I
Coordinate reference
systems
Geographical grid
systems
Geographical names
Administrative units
Addresses
Cadastral parcels
Transport networks
Hydrography
Protected sites
Annex II
Elevation
Land cover
Ortho-imagery
Geology
Annex III
Statistical units Area management/restriction/
regulation zones & reporting units
Buildings Natural risk zones
Soil Atmospheric conditions &
Meteorological
geographical features
Land use Oceanographic geographical
features
Human health and safety Sea regions
Utility and governmental
services
Bio-geographical regions
Environmental monitoring
facilities
Habitats and biotopes
Production and industrial
facilities
Species distribution
Agricultural and aquaculture
facilities
Energy resources
Population distribution –
demography
Mineral resources
Also Generic Conceptual Model, Observations & Measures
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55. Directiva de implementación INSPIRE
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2007 EU Directive 2007/2/EC
2011 2012 2013 2015-2017-2018
Directiva de implementación INSPIRE
15/05:
Implementation of
provisions for
monitoring and
reporting
09/05: Member
States shall
Provide discovery
and view services
03/12: Metadata
availability: spatial
data sets and
services (Annex I
and II)
2010
30/06: The EC
establishes and runs
a geo-portal at
Community level
19/10: IR as regards
the access to spatial
data sets and service
9/11: Discovery and
view services
operational
28/06: Member States
shall provide the
Download and
Transformation
Services
23/11: implementation
of interoperability of
spatial data sets and
services for newly
collected and
extensively
restructured Annex I
spatial data sets
available
28/12: Download and
Transformation
services operational
04/02: Implementation of
amends of
interoperability of spatial
data sets and services
for newly collected and
extensively restructured
Annex I spatial data sets
19/10: Implementation of
Regulation as regards
the access to spatial data
sets and services under
harmonised conditions
for existing
arrangements
28/12: Metadata available
for spatial data sets and
services corresponding
to Annex III
21/10/2015: Newly
collected and extensively
restructured Annex II and
III spatial data sets available
23/11/2017:
Implementation of
interoperability of spatial
data sets and services for
other Annex I spatial data
sets still in use at the date
of adoption
04/12:2018: Implementation
of interoperability of spatial
data sets and services for
other Annex I spatial data
sets still in use at the date
of adoption
2020
21/10: ther Annex II
and III spatial data
sets available in
accordance with IRs
for Annex II and III
57. 58
El ecosistema de Datos Abiertos
ERTIC - 2014 21/07/2014Maurizio Napolitano
58. 59
El ejemplo de OpenStreetMap
ERTIC - 2014 23/07/2014Maurizio Napolitano
OpenStreetMap es un mapa gratuito y
libre del mundo, creado por los
usuarios
“OpenStreetMap es un proyecto colaborativo
para crear mapas libres y editables. Los mapas
se crean utilizando información geográfica
capturada con dispositivos GPS móviles,
ortofotografías y otras fuentes libres. Esta
cartografía, tanto las imágenes creadas como los
datos vectoriales almacenados en su base de
datos, se distribuye bajo licencia abierta Open
Database License (ODbL)”
64. GEOSS: Habilitando la integración de Sistemas de Observación de la
Tierra (EO)
GEOSS promueve las interacciones y
conecciones científicas entre los sistemas
de observación que constituyen el
sistema de sistemas
GEOSS promueve también la introducción
de técnicas y tegnologías innovativas
científicas en un sistema federado de
observación.
El Sistema Global de Observación de la Tierra
(GEOSS: Global Earth Observation System of
Systems ) provee el marco fundamental para
integrar los esfuerzos de observación de la
tierra de 84 miembros de GEO y 61
organizaciones participantes en 9 áreas de
beneficio social
23/07/2014 ERTIC - 2014
66. Principios de Intercambio de Datos en GEOSS
• Intercambio de datos
completos y abiertos
• Datos y productos con el
retardo mínimo
• Gratuito
http://www.geoportal.org/web/guest/geo_home
23/07/2014 ERTIC - 2014
70. Dr. John Snow
and the 1854 Cholera outbreak in London's Broad Street region
Source: John Snow Inc. www.jsi.com Source: UCLA http://www.ph.ucla.edu/epi/snow/snowmap1_1854_lge.htm
23/07/2014 ERTIC - 2014 71
71. Ejercicio
Descargar los datos de:
http://blog.rtwilson.com/joh
n-snows-cholera-data-in-
more-formats/
Zip Shp files:
- Colera_Death.zip
- Pumps.zip
23/07/2014 ERTIC - 2014 72
76. Ahora con GIS (1)
• Descargar datasets de Paraguay Pobreza de GeoCommons:
http://geocommons.com/searches?query=Paraguay
23/07/2014 ERTIC - 2014 77
77. Open GVSIG
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1. Dar un nombre el proyecto
2. gVSIG maneja tres objetos:
- Vistas: para gestionar
geo data
- Tablas: para gestionar
atributos
- Mapas: para producir
mapas en papel
3. Crear una vista y darle un
nombre
83. Guardar el proyecto
23/07/2014 ERTIC - 2014 84
Hacer los mismo con el archivo shapefile de límites
administrativos:
gadm_first_level_administrative_boundaries_paraguay_2008
87. http://hot.openstreetmap.org
88ERTIC - 2014
Aplica principios de open source y datos abiertos para la
respuesta humanitaria y el desarrollo económico
Humanitarian OpenStreetMap Team [HOT]
Terremoto de Haití
23/07/2014