jueves, 18 de abril de 2013

Cartografía I

Representación Cartográfica


INTRODUCCIÓN

Los mapas son posiblemente una de las bases de datos más utilizadas en nuestros días. El turista que recorre un nuevo país o localidad, el edafólogo que realiza un estudio de suelos, el político que desea conocer la distribución de la población mayor a 18 años; todos requieren de mapas en diferentes escalas y grados de complejidad.
En un mapa es posible asociar una localidad con múltiples fenómenos naturales y humanos. EL mapear el objeto de estudio (Ej. distribución de tipos de vegetación o suelos, isoyetas, etc.) es esencial para entender tanto su distribución espacial como las interrelaciones entre dicha variable y su ambiente. Es difícil imaginar a un especialista en recursos naturales del siglo XXI sin un conocimiento apropiado de la cartografía digital y sus áreas de aplicación.
Aun cuando los mapas son esenciales para representar la realidad y sus relaciones espacio- temporales, no debemos olvidar que son solamente una aproximación de la realidad y como tales no están exentos de distorsiones o errores geométricos (Aranoff, 1989; Burrough, 1986).
La palabra error se utiliza en el contexto estadístico y por lo tanto un mapa exacto es aquel que representa fielmente la realidad.
La distorsión geométrica en los mapas es el resultado de representar una superficie curvilínea como la Tierra en una lámina de papel plana.
La cartografía general y temática es una de las fuentes más importantes de datos para los Sistemas de Información Geográfica.
El hombre siempre ha sentido la necesidad de transmitir sus sentimientos, experiencias, conocimientos, etcétera. Para ello ha utilizado diversos lenguajes, entre ellos el

lenguaje gráfico, el cual es utilizado en la cartografía mediante el arte de trazar mapas
geográficos.
Los mapas actuales se basan en la cartografía matemática que se inició en Grecia. Se
atribuye a Tales de Mileto (siglos vii-vi a. C.) la idea de la esfericidad de la tierra. A
comienzos del siglo iv a. C. Pitágoras apoya esta afirmación con razonamientos astronómicos y matemáticos. Aristóteles (siglo iv a. C.) desarrolló seis argumentos físicos y
lógicos que apoyan la idea de que la Tierra tiene forma de esfera (Harley, 2005, p. 4).
de acuerdo con Joly (1982), la expresión gráfica debe ser concebida como un lenguaje, es decir, como uno de los medios fundamentales utilizados por el hombre para
registrar y comunicar a otros sus observaciones y reflexiones. El lenguaje gráfico, que
se dirige a la vista, como el lenguaje hablado al oído, constituye un medio primordial
para representar, comunicar y difundir información.
La cartografía utiliza el lenguaje gráfico con la finalidad de lograr una representación lógicamente ordenada del espacio terrestre, con base en información previamente
recogida, analizada y reducida a sus relaciones espaciales. La cartografía es el único
procedimiento gráfico que permite una representación real del espacio geográfico (Joly,
1982, pp. 30, 36).
Ahora bien, una vez de acuerdo en que los sistemas gráficos son modalidades de
lenguaje que nos permiten comunicarnos, puede afirmarse que la cartografía, como lenguaje gráfico, tiene como propósito reunir, analizar y procesar la información obtenida
en las diversas regiones de la tierra, así como representar esos lugares gráficamente a
una escala reducida, cuidando que todos los elementos y detalles sean claramente visibles y facilitando la lectura e interpretación de los elementos representados (Caire) (2002, p. 14).





2.1 proceso digital para la elaboración de cartografía

Tradicionalmente la cartografía se ha representado sobre papel utilizando para su estudio todo el conjunto de técnicas introducidos en el tema anterior por no existir otro medio mejor. Esta cartografía, aunque muy adecuada para determinados usos por su facilidad de transporte y manejo, presenta ciertos inconvenientes:
  • Los datos originales se simplifican para hacer el mapa legible (generalización), de este modo muchos detalles locales se pierden.
  • Las áreas grandes quedan divididas entre varias hojas que, sí han sido realizadas por diferentes autores presentarán información diferente en sus bordes.
  • Resulta complejo e inexacto combinar información de diferentes mapas, especialmente si están a diferente escala.
  • Se trata de documentos estáticos, ya que por su elevado coste tardan muchos años en ser actualizados, y fundamentalmente cualitativos ya que resulta difícil representar medidas cuantitativas salvo que se utilicen isolíneas lo que implica una discretización importante de los valores.
  • Disparidad de criterios entre hojas y entre ediciones.




Estos son algunos de los elementos necesarios para generar cartografía de manera digital:
Digitalizar
Permite digitalizar a través de una Mesa Digitalizadora generando la información en formato ArcInfo. Permite mover, agregar y borrar vértices en arcos. Y "aumentar la densidad de vértices" para obtener cartografía de alta calidad.
Editar
El módulo ArcEdit incluido en el DAK permite al usuario modificar la información existente. Con este módulo se puede agregar, cortar, mover y modificar arcos y otros entes geográficos sin perder la consistencia topológica de todo el conjunto.
Convertir Estructuras y Formatos
Permite importar información geográfica generada por otros sistemas, corregirla topológicamente mediante procesos automáticos o manuales e incorporar a las aplicaciones geográficas.
Generar las complejas relaciones topológicas
El formato ArcInfo con el cual trabaja el DAK, es un modelo de datos que permite mantener la consistencia de los datos geográficos. Mediante diferentes herramientas el software le permite al usuario administrar la información geográfica.
Manejo de Proyecciones
Mediante el conjunto de herramientas de proyecciones y transformaciones es posible cambiar los sistemas de coordenadas de la información geográfica para compatibilizarla en un sistema unificado que le permita explotar la información proveniente de diferentes orígenes. Los valores geométricos de los elementos geográficos (área, perímetro, longitud) se calculan automáticamente.



2.2 Propiedades de los mapas


Las características de un mapa, como son la escala, la proyección y las coordenadas
son únicas para este tipo de material, por lo que el personal encargado de describir mapas debe tener conocimientos fundamentales de cartografía para realizar la descripción
bibliográfica de tal manera que el usuario pueda identificar, con toda certeza, el tipo de
mapa requerido sobre determinado lugar.
Un mapa es la representación gráfica a una escala reducida de una porción de la superficie terrestre que muestra sólo algunos rasgos o atributos de la realidad. En este sentido el mapa es un sustituto de la porción de la superficie terrestre que deseamos estudiar.
El mapa también puede definirse como un instrumento analógico diseñado para el registro, cálculo, exposición, análisis y, en general, la comprensión de los hechos geográficos y de sus relaciones espaciales. Su función es representar visualmente una imagen. Tres de las características más importantes de los mapas son su control geodésico y su precisión horizontal y vertical, los cuales responden a los estándares utilizados en cada país.
Desde un punto de vista geométrico los mapas pueden concebirse como una representación bidimensional de la superficie terrestre que nos muestra atributos tales como distancias, direcciones, tamaños y formas.
Los mapas son elaborados normalmente para mostrar la distribución espacial de uno o más fenómenos geográficos. Por ejemplo, un mapa puede mostrarnos la distribución de calles y avenidas en un área urbana, el número de lapas rojas (Ara macao) por hectárea en el Pacífico Central o la densidad de población por distrito de la provincia de Heredia.
En el mapa hacemos uso de signos convencionales para representar detalles de la superficie terrestre que dada la escala del mapa no es posible dibujar utilizando sus formas y proporciones reales (Ej. Tamaño y forma de escuelas y puentes en un mapa 1:50.000).
Los mapas son elaborados en muy diferentes estilos y escalas y cada uno de ellos cumple una función específica. Sin embargo para facilitar su uso todos deben poseer ciertos elementos comunes (cuadro 1). La omisión de cualquiera de estos elementos reduce su utilidad.
Elementos esenciales en un mapa
Titulo:
El título expresa la esencia del mapa o sea su tema principal. Debe incluir el área o zona geográfica que representa y el objeto de estudio. Por ejemplo, Vías de comunicación de Costa Rica ó Distribución de avistamientos de lapa roja (Ara Macao) en el Pacífico Central de Costa Rica.
Fecha de los datos:
Los mapas son representaciones estáticas de un fenómeno temporal y por lo tanto debe indicarse claramente la fecha en que fueron recolectados los datos.
Fecha de publicación del mapa:
Día, mes y año en que se publica el mapa.
Leyenda:
En los mapas se utilizan símbolos,formas, colores o tonos de gris para expresar cantidades, gradientes o proporciones (Ej. Número de escuelas por distrito, precipitación media anual, etc).
Aún cuando algunos símbolos se explican por sí mismos es necesario incluir una leyenda explicativa en una esquina del mapa.
Proyección y datum:
La proyección y el datum son dos atributos del mapa que definen sus características y propiedades geométricas.
Esta información es esencial para referenciar y posteriormente manipular un mapa utilizando un sistema de información geográfica.
Escala:
Indique la escala gráfica y/o numérica de su mapa.
Escala Dist. Representada por 1cm Área representada por 1 cm2
m m2 Has.
1: 1000 10 100 0,01
1: 2 000 20 400 0,04
1: 10000 100 10000 1,00
1: 20 000 200 40 000 4,00
1: 25 000 250 62 500 6,25
1: 50 000 500 250 000 25,00
1: 100 000 1 000 1 000 000 100,00
1: 200 000 2 000 4 000 000 400,00
1: 500 000 5 000 25 000 000 2500,00
1:1 000 000 10 000 100 000 000 10 000,00


Autor(a)/Fuente:
Indique si usted es el autor o si la información utilizada para elaborar el mapa proviene de otra fuente. Recuerde que usted debe dar crédito al autor(es) de la información original.
Algunas otras formas de representar la realidad para usos específicos son:
Plano:
Los planos representan a gran escala, una porción reducida de la superficie terrestre y son elaborados por topógrafos. A diferencia de los mapas, los planos, no requieren de la utilización de símbolos; ya que los objetos o rasgos del terreno son expresados utilizando sus formas y dimensiones reales. Otra diferencia con los mapas es que no requieren de un control geodésico.


Ley matematica de la estructura del mapa






Manejo de Proyecciones
Mediante el conjunto de herramientas de proyecciones y transformaciones es posible cambiar los sistemas de coordenadas de la información geográfica para compatibilizarla en un sistema unificado que le permita explotar la información proveniente de diferentes orígenes. Los valores geométricos de los elementos geográficos (área, perímetro, longitud) se calculan automáticamente.
ArcInfo:
Es un sistema de geoprocesamiento de información espacial cuyas herramientas GIS funcionan en entornos UNIX y/o Windows NT para procesar información gráfica (ARC) e información descriptiva (INFO), totalmente integrada en un único sistema.
Permite ingresar datos, digitalización, manipuleo, generación relaciones topológicas, creación de tablas de atributos, conexión con diferentes Bases de Datos (ORACLE, INGRES, INFORMIX, SYBASE, DB2, etc.). Así como también permite conversión biunívoca de estructuras, segmentación dinámica, manejo de bases de datos continuas, etc...
ArcView GIS
ArcView GIS es un desarrollo de Sistemas de Información Geográfica Desktop, es un software de arquitectura extensible y escalable a diferentes plataformas. Esta nueva arquitectura permite adicionar módulos extendiendo considerablemente las capacidades funcionales del mismo.
Arquitectura Extensible
Las extensiones introducen funcionalidades, que proveen gran flexibilidad, posibilitando seleccionar las mismas en forma interna, externa o por opciones definidas por el usuario.
Cuando son leídos los elementos quedan automáticamente disponibles e integrados a las herramientas de la interface gráfica del usuario (GUI) de ArcView. Las extensiones pueden ser retiradas cuando no son necesarias, generando una reducción en el uso de los recursos del sistema.
Las extensiones incluidas en el producto son:
-CAD Reader habilita al ArcView GIS a leer una gran variedad de los formatos de datos CAD nativos, directamente como fuentes de datos vectoriales de ArcView. El CAD Reader ahora incluye soporte directo para archivos DGN de MicroStation, así como archivos DWG y DXF de AutoCAD.
-Database Access provee soporte a multiusuarios, cliente/servidor acceso a datos espaciales y no espaciales almacenados en bases de datos relacionales. Proveyendo acceso a Spacial Database Engine (SDE), versión 3.0.2 databases, las cuales pueden incluir capas Oracle Spacial Data Option (SDO).
-Dialog Designer es una extensión que provee a los desarrolladores en Avenue un conjunto de herramientas para personalizar la interfase de ArcView GIS.
-Digitalizer es la extensión que maneja las mesas digitalizadoras y agrega la posibilidad de digitalizar en el modo stream.
-GeoProcessing esta extensión a través de un wizard nos agrega funciones de análisis espacial.
-Graticules y Measured Grid nos permite generar grillas con las coordenadas geográficas y/o planas de acuerdo a la proyección del cubrimiento.
-ERDAS IMAGINE Image provee soporte para leer archivos IMG generados hasta la versión 8.3.1 de ERDAS IMAGINE.
-JPEG (JFIF) Image Support soporta imágenes JFIF e imágenes comprimidas de dominio público JPEG.
-Legend Tools permite crear leyendas personalizadas en el layout.
-Military Data Reader reconoce una variedad de formatos de datos, de imágenes, de interés para la defensa/inteligencia de la comunidad.
-MrSID Image Support el MrSID es un formato de imagen basada en multiresolución con un radio de compresión y rápido acceso.
-Report Writer es un producto generador de reportes de la línea de Crystall ReportTM .
-TIFF 6.0 Image Support permite desplegar imágenes hasta la versión 6.0 del formato TIFF.
-VPF Viewer permite trabajar con vectores en formato VPF.
Características del ArcView Gis
ArcView GIS 3.0 provee las herramientas necesarias para desplegar y visualizar datos temáticos, incluyendo símbolos de caracteres multivariados, mapas de densidad de puntos y normalización. El editor de leyendas permite el control de los datos a ser clasificados y crear leyendas personalizadas (control de símbolos simples, rampa de colores graduados, símbolos graduados, valores únicos, densidad de puntos y símbolos gráficos).
LOS MAPAS Y SU CLASIFICACIÓN
La información contenida en los mapas es muy diversa, sin embargo puede clasificarse de la siguiente manera (Robinson, Sale and Morrison, 1978):
Mapas generales, base o topográficos
Los mapas generales muestran diversos atributos de un área geográfica y su función es ubicar al lector en su área de trabajo.
Los mapas topográficos son un ejemplo de mapas de uso general ya que muestran tanto detalles planimétricos como altimétricos de una determina zona. Elementos típicos de estos mapas son: carreteras, elevaciones, ríos, lagos y asentamientos humanos. Su elaboración es mediante métodos y técnicas fotogramétricas de alta precisión.
Mapas cualitativos
Estos mapas expresan variables de carácter nominal u ordinal y normalmente se utilizan para representar características del paisaje tales como uso-cobertura del suelo, geología, geomorfología o suelos.
Mapas cuantitativos de superficie
Los mapas cuantitativos de superficie proporcionan tanto información cuantitativa del fenómeno es estudio, como sobre su distribución espacial.
La información puede mapearse utilizando líneas de igual valor denominadas isopletas, isoaritmas o isolíneas ó valores medios por unidad de área (coropletas).
Los mapas coropléticos muestran valores por unidad de área y se utilizan frecuentemente con unidades administrativas tales como fincas, distritos, cantones, provincias o países (unidades estadísticas).
Los mapas coropléticos exhiben las características del área en forma simple y concisa y tienen como objetivo transmitir una impresión concreta de la realidad a partir del mapa.
Los mapas isopléticos se elaboran a partir de puntos o centros de observación y muestran líneas con un valor constante. El valor de cada línea es estimado utilizando técnicas estadísticas tales como la interpolación lineal, el inverso cuadrático de la distancia ó Kriging y su trazado puede hacerse manualmente o asistido por programas de computación (Ej. Surfer, 1994) o módulos específicos en los sistemas de información geográfica (Ej. Interpol e Intercon en IDRISI). Cuando se elaboren mapas que muestran densidades por unidad de superficie o relaciones entre atributos (Ej. Porcentaje de bosque por distrito) debe ponerse especial cuidado en la distribución espacial de la variable a mapear. El investigador debe asegurarse mediante un sistema de muestreo apropiado que los valores puntuales a partir de los cuales se realiza la interpolación representan a cabalidad la realidad.
En conclusión: los mapas generales o temáticos deben utilizarse en forma conjunta y seleccionarse en función de su uso; ya que es prácticamente imposible lograr una comunicación eficiente utilizando en forma aislada los elementos de cada uno de ellos. Los mapas son considerados por especialistas de diversas áreas del saber como un excelente medio para organizar, analizar y expresar datos y conceptos.



2.3 Generalización cartográfica



La generalización es un proceso importante dentro de la cartografía digital y los sistemas de
información geográfica, ya que se utiliza para derivar datos con características específicas, de
acuerdo con la escala y el propósito. Recientemente la utilización de datos geográficos ha crecido enormemente, por lo que la generalización jugará un papel importante en los años venideros.
En este proceso de abstracción se compone por:
  • La selección de los elementos
  • Su clasificación
  • Simplificación
Simbolización el modelo de McMaster y Shea fue el primero que clasificó las técnicas de
generalización manual.
Desde el punto de vista cartográfico, se ha definido la generalización como la
selección de lo principal, lo más importante orientado hacía un objetivo y su generalización,
teniendo en cuenta la realidad en sus rasgos principales y típicos, de acuerdo con el tema y la
escala. La International Cartographic Association (ICA) define generalización como “la selección
y simplificación de los detalles de un mapa, de acuerdo con la escala y/o el propósito del mismo”.
La importancia de la generalización radica en que estos procedimientos se implementan
en Sistemas de Información Geográfica (GIS) y son utilizados para generar nuevos datos a
partir de datos fuente, los cuales cuentan con propiedades y características descriptivas y de
representación para un contexto de aplicación en específico. Por tanto, la idea es emular al
cartógrafo en el proceso de diseño de mapas.



2.4 Análisis de la representación digital de elementos espaciales
Relaciones espaciales:cada objeto se ubica en el mapa de acuerdo a su posición relativa.
Elementos espaciales: para representar objetos del mundo real, los mapas usan cinco formas básicas:
  • Puntos: sin dimensión - simbolos (árboles)
  • Líneas: objetos en una dimensión - calles, ríos,rutas.
  • Áreas:objetos definidos en dos dimensiones - polígonos (parcelas, ciudades, continentes)
  • Superficie: elevaciones de puntos
  • Red: trazado de líneas
Elementos no espaciales: describen los objetos que se observan en el espacio. Características del fenómeno involucrado.
Sistemas de Referencia Espacial
Existen dos grupos:
1. Sist. de Referencia Continuos
Estos sistemas implican medidas continuas de posición de fenómenos (ej: límites de propiedad).
Estos sistemas involucran:Coordenadas sobre la superficie curva de la Tierra.Coordenadas rectangulares o cartesianas. Coordenadas geodésicas o geográficas



2. Sist. de Referencia Discretos
Las posiciones de un fenómeno se miden en unidades fijas. Las unidades típicas son: Códigos de dirección y calles, Códigos postales, Unidades estadísticas, Grillas.
Propiedades: El tamaño de la unidad determina la precisión con que se
registra,los datos registrados pueden asociarse a coordenadas
rectangulares. Son fáciles de usar, son apropiados cuando la precisión no es de importancia.



Patrones Espaciales
El principal propósito de un GIS es analizar las relaciones entre los objetos que existen en el espacio. Técnicas más usadas : análisis de modelos de puntos, análisis de cercanía, correlación y regresión. Este análisis es posible debido a que todo atributo se
construye a partir de un: punto, línea o área. Esto permite caracterizar los atributos: dimensión, cercanía, distribución, orientación, forma y escala.
Estas propiedades son medibles usando herramientas que contiene un SIG.



Bibliografía



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