Los SIG (Sistemas de Información Geográfica) o GIS (Geographic Information System) son herramientas que se utilizan en muchos campos de conocimiento por su utilidad a la hora de manejar información geográfica y datos asociados para realizar análisis que permite la toma de decisiones.
El Observatorio de la Sostenibilidad del Regadío hace uso de los SIG para manejar gran cantidad de información gráfica. Esta información, de forma general deriva de trabajos propios del Ministerio de Agricultura, de otros organismos oficiales y de combinación de ambos. De esta forma, se permite el estudio y análisis de diversas componentes y variables que influyen directa o indirectamente en el regadío así como el seguimiento de las mismas con el principal objetivo de optimizar el uso de los recursos y mejorar la productividad y sostenibilidad del regadío . Para tener éxito, es necesario tener garantía de disponer de la información lo más actualizada posible para lo que se requiere trabajos complementarios de campo como de gabinete.
En el siguiente documento se recogen las principales nociones técnicas de estas herramientas y aplicaciones prácticas desde el punto de vista general y en el regadío de forma particular que ayudarán a contextualizar la aplicación de los SIG.
Así como se utiliza un procesador de texto para escribir documentos y tratar con palabras en un ordenador, para trabajar con información espacial se debe utilizar un Sistema de Información Geográfica (SIG), que también podremos encontrárnoslo como Geographic Information System (GIS). Se compone básicamente de:
Existirían otros dos elementos más, las personas tomando las decisiones en dicho trabajo y los métodos empleados para realizarlo correctamente.
Con una aplicación SIG se pueden abrir mapas, crear o editar información espacial y realizar tareas de análisis entre diferentes elementos de los datos geográficos.
Figura 1. Ejemplo de un Sistema de Información Geográfica (Google Maps, Imágenes de la NASA, 2024).
Al contrario de lo que se pueda creer, el origen de los SIG se remonta a la década de los 60 del siglo XX siendo Canadá el país pionero en el desarrollo de los mismos. En la década de los 70 ya se consolidó y con la gran cantidad de avances tecnológicos ha llegado a nuestros días como una herramienta de gran valor en multitud de sectores profesionales.
Se podría definir un SIG como un sistema de almacenamiento coherente de información espacial que puede ser actualizada, modificada y analizada con el mínimo esfuerzo.
También se puede enfocar la definición de un Sistema de Información Geográfica enfocándolo desde distintos puntos de vista.
Conjunto integrado de medios y métodos informáticos, capaz de recoger, verificar, almacenar, gestionar, actualizar, manipular, recuperar, transformar, analizar, mostrar y transferir datos espacialmente referidos a la Tierra.
Modelo informatizado del mundo real, en un sistema de referencia ligado a la Tierra para satisfacer unas necesidades de información concretas.
Figura 2. Componentes de los Sistemas de Información Geográfica.
Las aplicaciones SIG son programas con una interfaz gráfica de usuario (GUI) que puede ser manipulada usando el ratón y el teclado y permite la visualización y gestión de datos geográficos.
Este tipo de aplicaciones facilitan el acceso a numerosas herramientas de análisis para la explotación de los datos geográficos, permitiendo obtener como resultado, nuevas capas, tablas o mapas que sirven de apoyo a nuevos análisis, a resolver y diagnosticar diferentes situaciones y así tomar decisiones.
Existen numerosas aplicaciones SIG, desde las más simples, con capacidad de visualización, pero pocas opciones de análisis, a las más complejas y sofisticadas con un alto coste económico.
Actualmente existen dos posibilidades de uso de software de SIG, mediante pago de licencia como es ArcGIS creado por la empresa ESRI (Enviromental Systems Research Institute) o software de código abierto y gratuito como es QGIS.
Figura 3. Interfaz de ArcGIS (izquierda) e interfaz de QGIS (derecha).
Los datos geográficos son una representación de entidades del mundo real. Esta modelización se puede realizar según dos modelos diferentes: modelización vectorial o modelización ráster.
En un SIG, las características geográficas se expresan a menudo como vectores, manteniendo las características geométricas de las figuras. La modelización del mundo real se realiza por medio de tres tipos de objetos espaciales: puntos, líneas y polígonos.
La utilización de cada uno de estos objetos dependerá de la naturaleza de la entidad a representar y de la escala a la que debe ser representada. De esta forma, un lago puede representarse como un polígono, un río como una línea y una toma de agua como un punto a una escala determinada, pero ese mismo río también puede representarse como un polígono a una escala mayor.
En la figura siguiente se puede observar parte de un plano sencillo en la que se representa sobre ortofoto distintos tipos de objetos espaciales atendiendo a su topología de punto, línea y polígono referidos a una modernización de regadíos en la Comunidad de Regantes del Páramo Medio (León-Spain).
Figura 4. Ejemplo de imagen Sentinel 2 de Junio de 2023 en el norte de Badajoz (color verdadero).
Se trata del tipo de archivo más extendido para el almacenamiento de datos vectoriales.
Un shapefile (capa) puede contener un único tipo de objeto espacial (punto / línea / polígono) y almacena tanto las coordenadas que describen la geometría de la entidad del mundo real, como los atributos alfanuméricos que la definen.
Para almacenar toda esta información, un mismo shapefile (capa) está compuesto, al menos, por 3 archivos de igual nombre, pero diferente extensión:
| Extensión | Descripción | Obligatoriedad |
|---|---|---|
| .shp | Archivo principal que almacena la geometría de la entidad. | Obligatorio |
| .dbf | Tabla en la que se guardan los atributos de cada entidad. | Obligatorio |
| .shx | Archivo índice que almacena el índice de la geometría de la entidad | Obligatorio |
| No obligatorio, pero muy recomendable | ||
| .sbn | Archivo de índice espacial asociado | Opcional |
| .prj | Almacena información sobre el Sistema de Referencia (SRC) | Opcional |
| .xml | Registra los metadatos del archivo | Opcional |
Figura 5. Tabla con las extensiones propias de archivos shapefile.
Figura 6. Ejemplo de visualización de un fichero shape (shp) desde el explorador.
En un modelo raster, las entidades del mundo real se estructuran en una matriz de celdas (o píxeles) organizadas en filas y columnas en la que dada celda contiene un valor que representa una información concreta; altura, pendiente, temperatura, coste, tiempo, etc.
En general, las fotografías aéreas, imágenes de satélite, mapas escaneados son representados bajo este modelo.
La estructura raster también es muy utilizada cuando se tienen que cruzar numerosas capas de información de diferente naturaleza para obtener un valor que nos ayude a interpretar la realidad geográfica o tomar una decisión sobre la misma.
De esta forma, una red hidrográfica puede ser representada como un raster donde las celdas en las que hay río tengan un valor determinado y en las que no exista red tengan valor nulo.
Figura 7. Comparación de la modelización de una misma zona, como modelo vectorial y como modelo raster.
Los datos alfanuméricos enriquecen a los datos geográficos, aportando información asociada a una entidad del mundo real. Estos datos están recogidos en tablas de atributos, las cuales están vinculadas al archivo vectorial o raster. Se distinguen dos tipos de datos alfanuméricos: datos espaciales y no espaciales.
Se trata de información alfanumérica que caracteriza a los datos geográficos representados geométricamente en un vector (punto, línea o polígono). Este tipo de datos acompañan al vector.
Contienen información alfanumérica sin necesidad de tener ésta un carácter geográfico. Amplían la información del dato geográfico como, por ejemplo, un polígono de un inventario forestal también puede tener un valor que funcione como identificador e información sobre especies de árboles o un polígono referido a una zona regable con información específica de la misma (ej. figura siguiente). En los datos raster el valor de la celda puede almacenar la información de atributo, pero también puede ser utilizado como un identificador referido a los registros de una tabla.
Figura 8. Ejemplo de información asociada a la zona regable Canal Bajo del Alberche (Toledo-Spain) recogida en la tabla de atributos.
Una vez que se conoce la definición de un Sistema de Información geográfica y los tipos de datos sobre los que se apoya, se puede establecer un modelo de flujo de trabajo estándar y sencillo que se repite en cualquier tarea de análisis SIG.
Figura 9. Ejemplo de información asociada a la zona regable Canal Bajo del Alberche (Toledo-Spain) recogida en la tabla de atributos.
Fase en la que se realiza la captura o creación de los datos geográficos y alfanuméricos que alimentan el repositorio de datos de nuestro SIG. El origen de estos datos es muy variado; desde capas ya existentes en otros sistemas, toma de datos en campo, generación de capas a partir de listados geocodificados, o integración de datos satelitales, por ejemplo.
Una vez que se dispone de los nuevos datos geográficos en un sistema de coordenados, el primer paso será la verificación de su Sistema de Referencia de Coordenadas.
Como ya se ha comentado, estos datos modelizan una entidad del mundo real, y por lo tanto, un requisito indispensable es que esta modelización se realice sobre la ubicación espacial correcta de la entidad representada. Existen distintos SRC, y será imprescindible conocer el utilizado en los datos, así como los procesos de transformación entre los distintos SRC.
Ya con los datos ubicados espacialmente de forma correcta, se procede a verificar la validez de los mismos, y en su caso, realizar las ediciones correspondientes.
Esta edición puede ser de dos tipos; vectorial y alfanumérica.
Comprobación de la veracidad de los datos representados: escala y actualización.
Si es necesario, se deberán realizar las correcciones adecuadas, o localizar otra fuente de datos que se ajuste mejor a las necesidades del sistema.
Topología. La edición de una entidad vectorial deberá realizarse atendiendo a las relaciones topológicas que se establezcan en función de la realidad espacial representada.
Si esta realidad no permite superposiciones de distintos elementos (por ejemplo, una misma ubicación no puede estar de forma simultánea dentro y fuera de un único espacio), le entidad geométrica correspondiente deberá respetar esta condición.
Este tipo de edición puede ser automática, manual y combinación de ambas.
Verificación de la validez de los datos presentes en las tablas de atributos o asociadas, y en su caso, la corrección de los registros erróneos o desactualizados.
Esta edición se puede realizar de forma manual aunque también existen herramientas para facilitar la edición y depende tanto de la aplicación GIS como de las herramientas vinculadas a bases de datos que se utilicen.
El análisis espacial de los datos de nuestro sistema, o geoprocesamiento, constituye la pieza fundamental de este flujo, y es la que lleva a obtener respuestas y soluciones a los problemas planteados.
Como resultado de este proceso se obtendrán nuevos datos que alimentarán el repositorio y que podrán volver a ser fruto de posteriores análisis.
Además de datos que se almacenarán en nuestro repositorio, el resultado de los trabajos de edición y análisis puede generar mapas en papel o datos que se pueden servir vía web (WMS). En este sentido existen muchos sitios oficiales y no oficiales que ofrecen estos servicios entre los que destaca la página de la Infraestructura de Datos Espaciales de España (IDEE) en la que se recogen los principales servicios de todas las administraciones españolas.
Figura 10. Ejemplo de servicios WMS que ofrece la IDEE en su página web https://www.idee.es/
Dadas las características de los SIG y como ya se ha ido mencionando anteriormente su uso tiene muchos campos que están abiertos a su aplicación y alcance.
El Observatorio de la Sostenibilidad del Regadío hace uso de estar herramientas SIG como un complemento fundamental, desde la representación en mapas de las diferentes entidades gráficas a análisis específicos a partir de cruces entre diferentes capas para obtener información a utilizar en cálculos posteriores.
A continuación se describen muy resumidamente algunos de los usos y aplicaciones de los Sistemas de Información Geográfica.
De forma errónea, se confunden los Sistemas de Información Geográfica con programas que sirven y utilizan para sacar mapas. Hay que indicar que sí que es verdad que se puede utilizar para ello pero se podría decir que es una mínima parte del potencial de los SIG.
A partir de información de base, elaborada, servida por proveedores vía online, etc. y que estén adaptadas a un proyecto de SIG concreto, se pueden elaborar a diferentes escalas, tamaño, aspectos los mapas que la consultoría determine para un estudio en concreto. La calidad y el acierto de los mapas elaborados depende del criterio técnico de la consultoría y la experiencia del operador de SIG.
La finalidad de estos mapas es muy diversa. Algunos ejemplos: mapas de apoyo para trabajo de comprobación, replanteo o verificación en campo, mapas de resultados para estudios, etc.
A continuación se muestran dos tipos de mapas con diferentes fuentes de mapas como imágenes ráster servidas por servidores wms (ej. imagen de satélite), capas o coberturas de diferentes topologías. A los mapas se puede añadir elementos básicos de representación como es la orientación norte, leyenda, cajetín descriptivo con logos, títulos, escala numérica indicando tamaño de papel, escala gráfica, denominación, etc.
Ejemplo 1: Mapa realizado a partir de la digitalización de plano en papel. Zona de Interés General de Alange. Resumen actividades: escaneado, georreferenciación, digitalización, ajustes e integración en capa de Zonas de Interés General. Se muestra posteriormente plano ajustado con apoyo de información recogida en documentos legales para ajustes. Se muestra en plano con base del Mapa Topográfico Nacional, simbología de orientación norte, malla de coordenadas, leyenda, cajetín con logos, descripción, escala y títulos.
Figura 11. Plano original en papel de la Zona Regable del Alange (Badajoz-Spain) para su digitalización e integración en un Sistema de Información Geográfica. Fuente: OSR.
Figura 12. Ejemplo de mapa generado de la Zona Regable del Alange (Badajoz-Spain) a partir de la digitalización e integración de información en papel en una capa (Ej. shape) o geodatabase (GDB) de un Sistema de Información Geográfica. Fuente: OSR
El punto anterior anticipa la base de los sistemas de información geográfica y es la creación de esas capas gráficas. Siguiendo con el ejemplo anterior, a partir de un trabajo de recopilación de información, tanto gráfica (planos como el de la figura, en formato digital, en otros formatos, etc.) y alfanumérica derivada de documentos oficiales, cálculos, etc. se llega a generar diferentes capas. Estas capas son las que tienen sus usos derivados y uno de ellos y que cada vez es más habitual es el servicio online a partir de servidores que hacen posible la integración en un proyecto GIS de dicha información así como también existen portales para mostrar información denominados de forma común como geoportales.
El Ministerio de Agricultura dispone de un Geoportal con gran cantidad de información y, actualmente, está realizando una adaptación con nuevas incorporaciones. En el ejemplo siguiente se puede observar la misma zona del ejemplo anterior (Zona Regable del Alange) integrada en el Geoportal y disponible para cualquier usuario de internet en la que puede consultar los metadatos e información disponible que está asociada al conjunto de datos espaciales mostrado.
Figura 13. Visualización de la capa de Zonas Regables de Interés Nacional mediante el uso del Geoportal. Acceso a información complementaria de la zona consultada (ZR Alange Badajoz-Spain). Fuente MAPA: https://sig.mapa.gob.es/visor/#/visor2/geoportal
De forma general, para la mayoría de estudios que están referidos al territorio (ej. municipios, provincias, cuencas hidrográficas, acuíferos, etc.) es necesario valorar la información geográfica asociada a capas que se pueden superponer y de esa forma tener la posibilidad de poder interpretar esos datos y llegar a conclusiones determinantes para el estudio en concreto.
Sí que hay que resaltar de nuevo que los Sistemas de Información Geográfica se tienen que utilizar como una herramienta de apoyo y el uso de la información resultante es responsabilidad de la consultoría que realiza el estudio y se recomienda que las salidas gráficas vayan acompañadas del título del estudio, autor para poder siempre contextualizar la información que se muestra.
Un ejemplo básico de cruce podría ser calcular las superficies geográficas de los regadíos por municipio respecto a la superficie total de cada municipio. Para ello se dispondría de una capa con topología de polígonos de los municipios y otra con los polígonos de superficies de regadíos. Al cruzarla con las herramientas existentes del programa SIG se dispondría de los datos disponibles que pueden ser exportados a otros formatos y hacer operaciones con ellos. En la práctica, se exporta en formato compatible con hojas de cálculo o bases de datos como Access y posteriormente se hacen las operaciones pertinentes.
Figura 14. Capa de regadíos del Observatorio de la Sostenibilidad del Regadío (OSR) y capa de municipios del Instituto Geográfico Nacional.
El resultado, después de unas sencillas operaciones sería similar al siguiente:
Figura 15. Ejemplo de los resultados de los porcentajes de superficie regable por municipios a partir de capas SIG y tratados con hojas de cálculo y/o bases de datos. Fuente: OSR.
A continuación se listan una serie de link que dan acceso a información sobre Sistemas de Información Geográfica disponibles en el Ministerio de Agricultura:
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