Els SIG (Sistemes d'Informació Geogràfica) o GIS (Geographic Information System) són eines que es fan servir en molts camps de coneixement per la seva utilitat a l'hora de manejar informació geogràfica i dades associades per fer anàlisis que permet la presa de decisions.
L'Observatori de la Sostenibilitat del Regadiu fa ús dels SIG per manejar una gran quantitat d'informació gràfica. Aquesta informació, de manera general, deriva de treballs propis del Ministeri d'Agricultura, d'altres organismes oficials i de combinació de tots dos. D'aquesta manera, es permet l'estudi i l'anàlisi de diverses components i variables que influeixen directament o indirectament en el regadiu així com el seguiment d'aquestes amb el principal objectiu d'optimitzar l'ús dels recursos i millorar la productivitat i la sostenibilitat del regadiu. Per tenir èxit, cal tenir garantia de disposar de la informació tan actualitzada com sigui possible per a la qual cosa es requereix treballs complementaris de camp com de gabinet.
Al següent document es recullen les principals nocions tècniques d'aquestes eines i aplicacions pràctiques des del punt de vista general i al regadiu de manera particular que ajudaran a contextualitzar l'aplicació dels SIG.
Així com s'utilitza un processador de text per escriure documents i tractar amb paraules en un ordinador, per treballar amb informació espacial cal utilitzar un Sistema d'Informació Geogràfica (SIG), que també ens el podrem trobar com Geographic Information System (GIS). Es compon bàsicament de:
Hi hauria dos altres elements més, les persones prenent les decisions en aquest treball i els mètodes emprats per realitzar-lo correctament.
Amb una aplicació SIG es poden obrir mapes, crear o editar informació espacial i fer tasques d'anàlisi entre diferents elements de les dades geogràfiques.
Figura 1. Exemple d'un sistema d'informació geogràfica (Google Maps, Imatges de la NASA, 2024).
Al contrari del que es pugui creure, l'origen dels SIG es remunta a la dècada dels 60 del segle XX i Canadà és el país pioner en el desenvolupament dels mateixos. A la dècada dels 70 ja es va consolidar i amb la gran quantitat d'avenços tecnològics ha arribat als nostres dies com una eina de gran valor en multitud de sectors professionals.
Es podria definir un SIG com un sistema demmagatzematge coherent dinformació espacial que pot ser actualitzada, modificada i analitzada amb el mínim esforç.
També podeu enfocar la definició d'un Sistema d'Informació Geogràfica enfocant-lo des de diferents punts de vista.
Conjunt integrat de mitjans i mètodes informàtics, capaç de recollir, verificar, emmagatzemar, gestionar, actualitzar, manipular, recuperar, transformar, analitzar, mostrar i transferir dades espacialment referides a la Terra.
Model informatitzat del món real, en un sistema de referència lligat a la Terra per satisfer unes necessitats concretes d'informació.
Figura 2. Components dels sistemes d'informació geogràfica.
Les aplicacions SIG són programes amb una interfície gràfica d'usuari (GUI) que pot ser manipulada usant el ratolí i el teclat i permet la visualització i la gestió de dades geogràfiques.
Aquest tipus d'aplicacions faciliten l'accés a nombroses eines d'anàlisi per a l'explotació de les dades geogràfiques, permetent obtenir com a resultat noves capes, taules o mapes que serveixen de suport a noves anàlisis, resoldre i diagnosticar diferents situacions i prendre decisions.
Hi ha nombroses aplicacions SIG, des de les més simples, amb capacitat de visualització, però poques opcions d'anàlisi a les més complexes i sofisticades amb un alt cost econòmic.
Actualment hi ha dues possibilitats d'ús de programari de SIG, mitjançant pagament de llicència com és ArcGIS creat per l'empresa ESRI (Enviromental Systems Research Institute) o programari de codi obert i gratuït com és QGIS.
Figura 3. Interfície d'ArcGIS (esquerra) i interfície de QGIS (dreta).
Les dades geogràfiques són una representació d'entitats del món real. Aquesta modelització es pot fer segons dos models diferents: modelització vectorial o modelització ràster.
En un SIG, les característiques geogràfiques s'expressen sovint com a vectors, mantenint les característiques geomètriques de les figures. La modelització del món real es fa per mitjà de tres tipus d'objectes espacials: punts, línies i polígons.
La utilització de cadascun daquests objectes dependrà de la naturalesa de lentitat a representar i de lescala a la qual ha de ser representada. D'aquesta manera, un llac es pot representar com un polígon, un riu com una línia i una presa d'aigua com un punt a una escala determinada, però aquest mateix riu també es pot representar com un polígon a una escala més gran.
A la figura següent es pot observar part d'un pla senzill en què es representa sobre ortofoto diferents tipus d'objectes espacials atenent a la seva topologia de punt, línia i polígon referits a una modernització de regadius a la Comunitat de Regants del Páramo Medio (León-Spain).
Figura 4. Exemple d'imatge Sentinel 2 de Juny de 2023 al nord de Badajoz (color veritable).
Es tracta del tipus de fitxer més estès per a l'emmagatzematge de dades vectorials.
Un shapefile (capa) pot contenir un únic tipus d'objecte espacial (punt/línia/polígon) i emmagatzema tant les coordenades que descriuen la geometria de l'entitat del món real, com els atributs alfanumèrics que la defineixen.
Per emmagatzemar tota aquesta informació, un mateix shapefile (capa) està compost, almenys, per 3 fitxers del mateix nom, però diferent extensió:
| Extensió | Descripció | Obligatorietat |
|---|---|---|
| .shp | Fitxer principal que emmagatzema la geometria de lentitat. | Obligatori |
| .dbf | Taula on es guarden els atributs de cada entitat. | Obligatori |
| .shx | Arxiu índex que emmagatzema l'índex de la geometria de l'entitat | Obligatori |
| No obligatori, però molt recomanable | ||
| .sbn | Arxiu d'índex espacial associat | Opcional |
| .prj | Emmagatzema informació sobre el Sistema de Referència (SRC) | Opcional |
| .xml | Registra les metadades del fitxer | Opcional |
Figura 5. Taula amb les extensions pròpies de fitxers shapefile.
Figura 6. Exemple de visualització d'un fitxer shape (shp) des del navegador.
En un model ràster, les entitats del món real s'estructuren en una matriu de cel·les (o píxels) organitzades en files i columnes en què donada cel·la conté un valor que representa una informació concreta; altura, pendent, temperatura, cost, temps, etc.
En general, les fotografies aèries, imatges de satèl·lit, mapes escanejats són representats sota aquest model.
L'estructura ràster també és molt utilitzada quan s'han de creuar nombroses capes d'informació de naturalesa diferent per obtenir un valor que ens ajudi a interpretar la realitat geogràfica o prendre una decisió sobre aquesta.
D'aquesta manera, una xarxa hidrogràfica pot ser representada com un ràster on les cel·les en què hi ha riu tinguin un valor determinat i en què no existeixi xarxa tinguin valor nul.
Figura 7. Comparació de la modelització d'una mateixa zona, com a model vectorial i com a model ràster.
Les dades alfanumèriques enriqueixen les dades geogràfiques, aportant informació associada a una entitat del món real. Aquestes dades estan recollides en taules d'atributs, les quals estan vinculades al fitxer vectorial o raster. Es distingeixen dos tipus de dades alfanumèriques: dades espacials i no espacials.
Es tracta d'informació alfanumèrica que caracteritza les dades geogràfiques representades geomètricament en un vector (punt, línia o polígon). Aquest tipus de dades acompanyen el vector.
Contenen informació alfanumèrica sense necessitat de tenir-ne un caràcter geogràfic. Amplien la informació de la dada geogràfica com, per exemple, un polígon d'un inventari forestal també pot tenir un valor que funcioni com a identificador i informació sobre espècies d'arbres o un polígon referit a una zona regable amb informació específica (ex. figura següent). A les dades raster el valor de la cel·la pot emmagatzemar la informació d'atribut, però també pot ser utilitzat com a un identificador referit als registres d'una taula.
Figura 8. Exemple d'informació associada a la zona regable Canal Baix de l'Alberche (Toledo-Spain) recollida a la taula d'atributs.
Quan es coneix la definició d'un sistema d'informació geogràfica i els tipus de dades sobre els quals es recolza, es pot establir un model de flux de treball estàndard i senzill que es repeteix en qualsevol tasca d'anàlisi SIG.
Figura 9. Exemple d'informació associada a la zona regable Canal Baix de l'Alberche (Toledo-Spain) recollida a la taula d'atributs.
Fase en què es realitza la captura o creació de les dades geogràfiques i alfanumèriques que alimenten el repositori de dades del nostre SIG. L'origen d'aquestes dades és molt variat; des de capes ja existents en altres sistemes, presa de dades en camp, generació de capes a partir de llistats geocodificats, o integració de dades satel·litàries, per exemple.
Quan es disposi de les noves dades geogràfiques en un sistema de coordenats, el primer pas serà la verificació del seu sistema de referència de coordenades.
Com ja hem comentat, aquestes dades modelitzen una entitat del món real, i per tant, un requisit indispensable és que aquesta modelització es faci sobre la ubicació espacial correcta de l'entitat representada. Hi ha diferents SRC, i serà imprescindible conèixer l'utilitzat a les dades, així com els processos de transformació entre els diferents SRC.
Ja amb les dades ubicades espacialment de forma correcta, es procedeix a verificar-ne la validesa, i si escau, realitzar les edicions corresponents.
Aquesta edició pot ser de dos tipus; vectorial i alfanumèrica.
Comprovació de la veracitat de les dades representades: escala i actualització.
Si cal, s'han de fer les correccions adequades, o localitzar una altra font de dades que s'ajusti millor a les necessitats del sistema.
Topologia. L'edició d'una entitat vectorial s'ha de fer atenent les relacions topològiques que s'estableixin en funció de la realitat espacial representada.
Si aquesta realitat no permet superposicions de diferents elements (per exemple, una mateixa ubicació no pot estar simultàniament dins i fora d'un únic espai), l'entitat geomètrica corresponent haurà de respectar aquesta condició.
Aquest tipus dedició pot ser automàtica, manual i combinació de totes dues.
Verificació de la validesa de les dades presents a les taules d'atributs o associades, i si escau, la correcció dels registres erronis o desactualitzats.
Aquesta edició es pot realitzar de forma manual encara que també hi ha eines per facilitar-ne l'edició i depèn tant de l'aplicació GIS com de les eines vinculades a bases de dades que s'utilitzin.
L'anàlisi espacial de les dades del nostre sistema o geoprocessament constitueix la peça fonamental d'aquest flux i és la que porta a obtenir respostes i solucions als problemes plantejats.
Com a resultat daquest procés sobtindran noves dades que alimentaran el repositori i que podran tornar a ser fruit de posteriors anàlisis.
A més de dades que s'emmagatzemaran al nostre repositori, el resultat dels treballs d'edició i anàlisi pot generar mapes en paper o dades que es poden servir via web (WMS). En aquest sentit hi ha molts llocs oficials i no oficials que ofereixen aquests serveis entre els quals destaca la pàgina de la Infraestructura de Dades Espacials d'Espanya (IDEE) en què es recullen els principals serveis de totes les administracions espanyoles.
Figura 10. Exemple de serveis WMS que ofereix la IDEE a la seva pàgina web https://www.idee.es/
Donades les característiques dels SIG i com ja s'ha anat esmentant anteriorment el seu ús té molts camps oberts a la seva aplicació i abast.
L'Observatori de la Sostenibilitat del Regadiu fa ús d'estar eines SIG com a complement fonamental, des de la representació en mapes de les diferents entitats gràfiques a anàlisis específiques a partir de creus entre diferents capes per obtenir informació a utilitzar en càlculs posteriors.
A continuació es descriuen molt resumidament alguns dels usos i les aplicacions dels Sistemes d'Informació Geogràfica.
De forma errònia, es confonen els sistemes d'informació geogràfica amb programes que serveixen i utilitzen per treure mapes. Cal indicar que sí que és veritat que es pot utilitzar per fer-ho però es podria dir que és una mínima part del potencial dels SIG.
A partir d'informació de base, elaborada, servida per proveïdors via en línia, etc. i que estiguin adaptades a un projecte de SIG concret, es poden elaborar a diferents escales, mida, aspectes els mapes que la consultoria determini per a un estudi en concret. La qualitat i l'encert dels mapes elaborats depèn del criteri tècnic de la consultoria i de l'experiència de l'operador de SIG.
La finalitat daquests mapes és molt diversa. Alguns exemples: mapes de suport per a treball de comprovació, replanteig o verificació a camp, mapes de resultats per a estudis, etc.
A continuació es mostren dos tipus de mapes amb diferents fonts de mapes com a imatges ràster servides per servidors wms (ex. imatge de satèl·lit), capes o cobertures de diferents topologies. Als mapes es poden afegir elements bàsics de representació com és l'orientació nord, llegenda, caixetí descriptiu amb logos, títols, escala numèrica indicant mida de paper, escala gràfica, denominació, etc.
Exemple 1: Mapa realitzat a partir de la digitalització de pla en paper. Zona d'interès general d'Alange. Resum activitats: escanejat, georeferenciació, digitalització, ajustaments i integració a capa de Zones d'Interès General. Es mostra posteriorment plànol ajustat amb suport dinformació recollida en documents legals per a ajustaments. Es mostra en plànol amb base del mapa topogràfic nacional, simbologia d'orientació nord, malla de coordenades, llegenda, caixetí amb logos, descripció, escala i títols.
Figura 11. Plànol original en paper de la Zona Regable de l'Alange (Badajoz-Spain) per digitalitzar-lo i integrar-lo en un Sistema d'Informació Geogràfica. Font: OSR.
Figura 12. Exemple de mapa generat de la Zona Regable de l'Alange (Badajoz-Spain) a partir de la digitalització i la integració d'informació en paper en una capa (Ex. shape) o geodatabase (GDB) d'un Sistema d'Informació Geogràfica. Font: OSR
El punt anterior anticipa la base dels sistemes dinformació geogràfica i és la creació daquestes capes gràfiques. Seguint amb l'exemple anterior, a partir d'un treball de recopilació d'informació, tant gràfica (plans com la figura, en format digital, en altres formats, etc.) i alfanumèrica derivada de documents oficials, càlculs, etc. arriba a generar diferents capes. Aquestes capes són les que tenen els seus usos derivats i un d'ells i que cada vegada és més habitual és el servei online a partir de servidors que fan possible la integració en un projecte GIS d'aquesta informació així com també hi ha portals per mostrar informació anomenats de forma comuna com a geoportals.
El Ministeri d'Agricultura disposa d'un Geoportal amb gran quantitat d'informació i, actualment, està fent una adaptació amb noves incorporacions. A l'exemple següent es pot observar la mateixa zona de l'exemple anterior (Zona Regable de l'Alange) integrada al Geoportal i disponible per a qualsevol usuari d'internet on podeu consultar les metadades i informació disponible que està associada al conjunt de dades espacials mostrat.
Figura 13. Visualització de la capa de Zones Regables dInterès Nacional mitjançant lús del Geoportal. Accés a informació complementària de la zona consultada (ZR Alange Badajoz-Spain). Font MAPA: https://sig.mapa.gob.es/visor/#/visor2/geoportal
De manera general, per a la majoria d'estudis referits al territori (ex. municipis, províncies, conques hidrogràfiques, aqüífers, etc.) cal valorar la informació geogràfica associada a capes que es poden superposar i així tenir la possibilitat de poder interpretar aquestes dades i arribar a conclusions determinants per a l'estudi en concret.
Sí que cal ressaltar de nou que els sistemes d'informació geogràfica s'han d'utilitzar com una eina de suport i l'ús de la informació resultant és responsabilitat de la consultoria que realitza l'estudi i es recomana que les sortides gràfiques vagin acompanyades del títol de l'estudi, autor per poder contextualitzar sempre la informació que es mostra.
Un exemple bàsic de creuament podria ser calcular les superfícies geogràfiques dels regadius per municipi respecte a la superfície total de cada municipi. Per això, es disposaria d'una capa amb topologia de polígons dels municipis i una altra amb els polígons de superfícies de regadius. En creuar-la amb les eines existents del programa SIG es disposaria de les dades disponibles que poden ser exportades a altres formats i fer-hi operacions. A la pràctica, s'exporta en format compatible amb fulls de càlcul o bases de dades com Access i posteriorment es fan les operacions pertinents.
Figura 14. Capa de regadius de l'Observatori de la Sostenibilitat del Regadiu (OSR) i capa de municipis de l'Institut Geogràfic Nacional.
El resultat, després d'unes operacions senzilles, seria similar al següent:
Figura 15. Exemple dels resultats dels percentatges de superfície regable per municipis a partir de capes SIG i tractats amb fulls de càlcul i/o bases de dades. Font: OSR.
A continuació es llisten una sèrie de link que donen accés a informació sobre Sistemes d'Informació Geogràfica disponibles al Ministeri d'Agricultura:
Català 
Español 
English (UK) 
Français 
Galego 
Euskara