Enfoques de realización de MDT reticulares

Existen, en función de los métodos de interpolación seleccionados para manejar la información de alturas de MDT, varias opciones que serán consideradas aquí. Se han revisado algunos métodos de interpolación utilizados en diferentes aplicaciones, éstos pueden presentar distintos niveles de precisión para un determinado paso de rejilla de los datos originales. A menudo se debe elegir entre precisión y eficiencia de cálculo en la cual se incluyen aspectos como número de operaciones necesarias para realizar cada interpolación, memoria necesaria y número de puntos dato requeridos en cada caso. Se ha cuantificado un tipo de "señal" poco manejada como es la de la variación del terreno. A priori ya se conocían aproximadamente la escala relativa de precisión en la que se encontrarían los distintos métodos de interpolación pero no se tenían valores del orden de magnitud (en metros) que cada uno presentan.

La BDT de partida consistirá en una estructura reticular con información cada 50, 100, 200 m en cada dimensión. La solución directa consistirá en manejar esa información tal como se dispone seleccionando, para realizar la interpolación, o bien 4 o 16 puntos dato. Las precisiones obtenidas están disponibles en las tablas de la sección anterior.

El procedimiento de obtención de perfiles del terreno para cálculos de propagación estará integrado de varias fases para recuperar cada uno de los puntos que lo constituyen. Entre otras se pueden considerar:

a) Determinación de las coordenadas de cada punto del perfil.

b) Determinación, búsqueda y lectura de los puntos dato (4,16) necesarios para cada interpolación.

c) Realización de las operaciones matemáticas del método de interpolación.

En el caso de manejar mayor número de puntos dato será preciso sobrecargar el tiempo de proceso de la fase b) y de la fase c) ya que se requiere una búsqueda más larga y se necesitará realizar más operaciones por altura a interpolar. Si además se desea mejorar la precisión se requiere generalmente tomar el máximo de datos y realizar mayor numero de operaciones.

Se pueden idear soluciones que reduzcan el tiempo en las fases b) y c) a base de aumentar las necesidades de preprocesado y de almacenamiento.

Figura 2.17.-Interpolación lineal para un paso de 100

Se podría destacar la opción de realizar un preprocesado "fuera de línea" consistente en un filtrado interpolador discreto que generara una BDT consistente en una retícula mucho más tupida pasando de la rejilla original consistente en un paso típico de 250, 200, 100, ...m a un paso de 20, 10,5, ...m de tal forma que el proceso de interpolación "en línea" se limitara a utilizar el método del "vecino más próximo" (no hay fase c) y la fase b) se limita a localizar un único punto).

Existen otras soluciones que pueden ser interesantes para el establecimiento de un sistema de predicción radioeléctrica basado en MDT. No obstante, como se estudia más adelante, la influencia en la predicción de los errores de interpolación no son los determinantes para las frecuencias habitualmente utilizadas. No parece pues necesario complicar excesivamente el diseño y manejo del MDT sino que un sistema de paso único con un número limitado de pasos (3 o 4), y un método de interpolación sencillo como el lineal serán suficientes para aplicaciones de tipo radioeléctrico.

Hasta ahora se han tratado aspectos relativos a la información de alturas contenida en los MDT. Se revisaron diversos análisis reales constatándose la gran discrepancia de pasos de rejilla con la consiguiente posibilidad de variación del grado de exactitud de reconstrucción mediante interpolación de las alturas de los perfiles radioeléctricos. En general, no se presentan en la literatura cuantificaciones de la influencia o sensibilidad que la elección del paso de rejilla tiene en la precisión total de las estimaciones de parámetros tales como las pérdidas de trayecto, etc, sino más bien se proporcionan datos de exactitudes haciendo referencia a los resultados de de medidas realizadas. Se presentaron datos cuantitativos de los errores (media, desviación típica, distribución) que se cometen en la reconstrucción de alturas pertenecientes a un trayecto radioeléctrico obtenidos mediante un MDT. Así se ha presentado un estudio sobre el paso de muestreo máximo para diferentes tipos de orografías, un estudio sobre los errores que introduce el propio proceso de digitalización y creación de una estructura de datos reticular, y, por último, un estudio de errores de interpolación para distintos métodos. Estos datos deberán cobrar "sentido radioeléctrico" mediante el establecimiento de relaciones entre los errores en el dominio de las alturas

Aquí se puede concluir, atendiendo a criterios relativos al error de interpolación de alturas, que el paso de retícula deberá ser del orden de 50 m para terrenos accidentados, mientras que podrían utilizarse pasos mayores (100, 200, 400 m) para terrenos cada vez más llanos. Difiriéndose la decisión definitiva a capítulos posteriores cuando se disponga de datos de sensibilidad e influencia en el proceso completo de estimación de magnitudes radioeléctricas y otros condicionantes propios del procedimiento predictivo con MDT.

En cuanto al método interpolador se ha comprobado que la utilización de interpolación lineal ofrece errores no significativos por lo cual se elige como el mejor.

SISTEMAS DE

INFORMACIÓN

CAPÍTULO III

SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA (SIG) 3.1. Introducción.

Existen muchas definiciones posibles acerca de Sistemas de Información Geográfica, pero diremos que son un conjunto de herramientas que permiten el procesamiento de información de datos de tipo espacial que explican la relación que existe entre todo el universo que los conforman, y son usados para tomar decisiones acerca de cierto espacio o área especifica de la Tierra o también para visualizar de forma general un espacio de acuerdo al contenido de Base de Datos Digital. Esta definición como se ve es entendible pero no es particularmente precisa. La descripción de un campo geográfico por si solo es un término difícil de definir y representar, ya que esta formado por muchas áreas con características distintas unas de otras.

El resultado de una definición absoluta y coincidente de SIG no es posible, ya que el término nace de forma híbrida y es modificado conforme a la cultura, economía, intelecto y objetivos políticos.

Tabla 3.1.-Ejemplos de sinónimos para SIG y el origen de estas derivaciones.

Sistema de Información Geográfica Terminología de Estados Unidos Sistema de Información Geográfica Terminología Canadiense

Sistema de Información Georelacional Terminología Basada en la Tecnología Sistema de Información de Recursos Naturales Terminología Basada en una Disciplina Sistema de Información de Geociencia Terminología Basada en una Disciplina Sistema de Información de Espacial Terminología Basada en una Disciplina

Sistema de Análisis de Datos Espaciales Terminología Basada en el Tipo de Sistema que se este utilizando.

Esta terminología en realidad es extremadamente elástica, y es el resultado del crecimiento de las nuevas definiciones que constantemente aparecen junto con los científicos, investigadores y la literatura popular.

De acuerdo a los usuarios de la tecnología de SIG, estos no necesitan una definición. Sin embargo podemos hacer referencia a algunas, por ejemplo: David Rhind [14] define SIG como un ”Sistema de computación” para comprobar, integrar y analizar información relacionada con la superficie de la Tierra”. Esta definición tiene varios elementos que vale la pena analizar. Primero indica que SIG tiene que enfrentarse con la superficie de la Tierra y aquí enfatizamos que no debe ser un requerimiento absoluto, ya que la gran mayoría de los SIG tratan con aplicaciones referidas a una parte de la superficie, pero éstas no solo se refieren a superficie. Además se ha dicho que SIG es usado para colectar, comprobar, analizar e integrar innumerables tipos de operaciones, las cuales se conjuntan en los

subsistemas que son formados, el número de subsistemas es de acuerdo a la aplicación que se busca en los SIG. De esta manera son propuestas varias definiciones como esta. Algunos enuncian su definición a través de un manual basados en métodos de computación los cuales son utilizados para el análisis de los mapas [16], [17] y [18]. Otros muchos empiezan con la definición de los objetivos primarios que se persiguen con los SIG para así poder asignar el tipo de herramienta que pueda ayudar al análisis acerca de la Tierra.

Para esta tesis se busco una definición que pudiera parecer exacta de acuerdo a los que buscamos para conformar un SIG: Es una serie de subsistemas dentro y a lo largo de un sistema general.

Ahora se resume el procedimiento de un SIG y como esta conformado. Aquí cabe mencionar que el software es muy importante para el manejo de la información pero, lo más importante es la comprensión del funcionamiento del subsistema natural, de esta manera la información de las tramas serán fácilmente manejables.

De acuerdo a lo anterior tenemos los siguientes pasos:

1.- Un subsistema de entrada de datos colectados y procesados como datos espaciales de varios orígenes.

2.- Un subsistema de recuperación y almacenamiento que organice los datos espaciales de tal manera que se me permita recuperar, actualizar y editar.

3.-Un subsistema de análisis y manipulación, presentación de tareas, manejo de datos adicionales, parámetros estimados, contrastes entre subsistemas y presentación de funciones modeladas.

4.- Un subsistema que permita desplegar todo o parte de la base de datos en forma de gráficos, tabulares o mapas.

La definición de cada subsistema permite la comparación entre cada uno de ellos, esto gracias a que los sistemas de información geográfica están completamente automatizados, lo que da lugar a la evaluación en forma total del SIG, esto sucede particularmente cuando se consideran cada uno de los pasos que se siguieron en el proceso cartográfico (Tabla 3.2)

Tabla 3.2.-Comparación de un proceso cartográfico entre la Cartografía Tradicional y un Sistema de Información Geográfica.

MAPA SIG

Colección de datos: Fotos aéreas Colección de datos: Fotos aéreas Procesamiento de datos: Clasificación, altas, bajas..étc,

procesos completamente lineales. Procesamiento de datos: Clasificación, bajas, altas, análisis y procesos de tipo circular. Elaboración de mapa: Paso final excepto por la

reproducción y diseminación. Elaboración del mapa: No siempre es el paso final, normalmente un mapa es usados para obtener de el otros, dependiendo del número de capas utilizados. Elaboración de mapa Elaboración de mapa.

En la cartografía tradicional, el cartógrafo compila o reproduce un mapa a través de puntos, líneas y áreas sobre papel.

Datos no espaciales Datos espaciales No Geográficos Geográficos

Otros SIG Sistemas de Información Terrestre BDD no terrestres BDD terrestres Censos, Estudios socioeconómicos, etcétera SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRAFICA

El siguiente diagrama nos muestra claramente la separación entre datos espaciales y los sistemas de información de datos no espaciales. Los SIG trabajan específicamente sobre datos de tipo espacial. De esto se derivan de forma general dos clases de información espacial las geográficas y las no geográficas. Los sistemas de información no geográfica, tratan con alguna porción de espacio geográfico que no tienen ningún tipo de geocódigo.

Siguiendo con el diagrama veremos que SIG tiene una subdivisión que es

Sistemas de Información Terrestre (Land Information Systems LIS), y en

Sistemas de Información no Terrestres ó en otro tipo de SIGs.

Figura 3.1. - Diagrama a bloques de un SIG.

Aunque la división es algo artificial es importante porque separa las aplicaciones tecnológicas de los SIG. Dentro de estos, el primero enfoca el análisis de la Tierra por si solo, y en el otro, aunque existe una geocodificación tiene un enfoque diferente, esto es, los factores que se analizan tienen que ver con una parte de la superficie pero no con sus características naturales. Por ejemplo, este tipo de análisis lo vemos en los Sistemas de información de censos, quienes primero se enfocan a recolectar información de la población en general en determinada área y después se usa para visualizar actividades económicas por mencionar

alguna aplicación especifica, este enfoque nos deja ver que nosotros no analizamos las Tierra en si, si no que es lo que podemos encontrar sobre determinada área, como se reside en ella ó como hacen uso de ella.

Figura 3.2.-Sistemas de Información de censos.

Otra aplicación relacionada a Sistemas no Terrestres, es la utilización de estos para describir fronteras, es decir podemos referir actividades en las cuales es necesario representar cual es el área de cobertura política, administrativa ó de transporte. Este tipo de sistemas esta basado con frecuencia sobre el análisis de tipo administrativo sobre porciones de Tierra, que con frecuencia podemos decir, que es uno de los intereses más importantes del ser humano. Otro ejemplo de sistemas no terrestres pueden incluir la evaluación del tipo de hábitat, conservación de flora y fauna, evaluación de contaminación, bosques y por supuesto cuales son sus rangos de administración e investigaciones científicas.

Figura 3.3.- Sistemas no terrestres.

Las aplicaciones de los Sistemas Terrestres, en general están enfocadas al análisis e investigación de la Tierra y sus características específicas. Fundamentalmente las aplicaciones de este tipo pueden ser muy exactas ya que el área de análisis puede ser descrita con precisión.

Agricultura Claro Bosque cerrado Bosque abierto Zona de Arbustos cerrados Arbustos aislados Zona urbana Agua Industrial Comercial Residencial Rural

Figura 3.4.-Sistemas terrestres.

La tecnología SIG es mucha y muy variada y ofrece enormes posibilidades para realizar análisis simples y otros extremadamente sofisticados. Las aplicaciones deben ser aprovechadas al máximo ya que hoy en día el nivel de sofisticación de estos sistemas no parece tener un límite.

Por todo lo anterior podemos decir que SIG es una herramienta muy poderosa que nos ayuda de forma importante al análisis de las diferentes características de un área específica de la Tierra, de una forma precisa.

3.2.-Diseño de una base de datos para la formación de un sistema de