Sistemas de Información Geográfica PDF

Sistemas de información geográfica Nicola Clerici, PhD Biology Program Faculty of Natural Sciences and Mathematics Universidad del Rosario 1 Sistemas de información geográfica SISTEMAS DE COORDENADAS 2 Sistemas de información geográfica La Geodesia es la ciencia que plantea modelos para repr...

Sistemas de información geográfica Nicola Clerici, PhD Biology Program Faculty of Natural Sciences and Mathematics Universidad del Rosario 1 Sistemas de información geográfica SISTEMAS DE COORDENADAS 2 Sistemas de información geográfica La Geodesia es la ciencia que plantea modelos para representar la complejidad de la superficie terrestre en formas simples y más fáciles de manejar. Con estos modelos, uno de los objetivos principales de la geodesia es establecer un sistema de referencia y definir un conjunto de puntos (conocidos como vértices geodésicos) cuyas coordenadas en dicho sistema sean conocidas con una precisión elevada. Posteriormente, y en base a esos puntos, los cuales forman una red geodésica, se pueden calcular las coordenadas de cualquier punto en el sistema de referencia definido. 3 Sistemas de información geográfica SISTEMAS DE COORDENADAS 4 Sistemas de información geográfica Conceptos geodésicos básicos Elipsoide de referencia • Es necesario asimilar la forma de la Tierra a una figura geométrica simple, que se pueda expresar con una ecuación matemática. • No siendo la Tierra perfectamente esférica se utiliza un elipsoide r1 semieje mayor y r2 semieje menor No en todos lugares y en todas las circunstancias se emplea un mismo elipsoide! Esto es debido principalmente al hecho de que un determinado elipsoide no se adapta de modo igualmente preciso a todas las regiones terrestres, y el elipsoide que proporciona un mejor ajuste para un área dada (por ejemplo, un continente o país) puede no ser el mejor en otra zona de la Tierra alejada de la primera. (Olaya, 2014) 5 Sistemas de información geográfica Elipsoide de referencia • Pronto se manifestó la necesidad de trabajar con un elipsoide global para todo el planeta (al contrario de los elipsoides de referencia locales). • Los elipsoides globales deben de cumplir las siguientes condiciones: 1. El centro de gravedad terrestre y el del elipsoide deben coincidir. 2. El plano ecuatorial terrestre y el del elipsoide deben coincidir Elipsoides, ejemplos (Olaya, 2014), metros. utilizado por el sistema GPS 6 Sistemas de información geográfica Conceptos geodésicos básicos Geoide Se define como la superficie (3D) donde la atracción gravitatoria es constante (= “superficie equipotencial del campo de gravedad terrestre”). Hay varios modelos. >No es regular como un elipsoide, sino presenta depresiones y protuberancias causadas por anomalías gravimétricas provocadas por la heterogeneidad de los materiales que constituyen la Tierra, y su forma. 7 Sistemas de información geográfica Conceptos geodésicos básicos Geoide Mirar video https://www.britannica.com/science/geoid 8 Sistemas de información geográfica Conceptos geodésicos básicos DATUM: conjunto formado por un elipsoide de referencia, un geoide y un punto fundamental donde el elipsoide es tangente al geoide. mirar • Un Datum local: alinea en la mejor manera su esferoide para ajustarse estrechamente a la superficie de la Tierra en una área particular (no se usa fuera del área donde fue designado!) • Un Datum geocéntrico (“Earth-centered”): usa el centro de masa de la Tierra como origen (WGS84) Definido el Datum, ya se puede elaborar la cartografía de cada lugar! 9 Sistemas de información geográfica 1) Sistemas de Coordenadas GEOGRAFICAS -Utiliza: medidas angulares, un primer meridiano y un Datum -Cada punto en la Tierra está identificado por su longitud y latitud -Estos son ángulos medidos desde el centro de la Tierra hasta su superficie -La línea de 0 latitud es el Ecuador (definido por el plano perpendicular al eje de rotación de la Tierra) -La línea de 0 longitud es definida como el primer meridiano. Meridianos: “verticales” Paralelos: “horizontales” 10 Sistemas de información geográfica 1) Coordenadas GEOGRAFICAS El cruce entre el primer meridano y el Ecuador divide la esfera en 4 cuadrantes: • La latitud varía de -90° (Polo S) a +90° (Polo N) • La longitud varía de -180° (o W respecto al 1er Mer.) y +180°(E respecto al 1er Mer.) W • A veces las coordenadas son indicadas como números positivos acompañados por N, S, E, W • Se pueden expresar en Grados sexagesimales: 1 ángulo recto = 90° (grados sexagesimales) 1 grado sexagesimal = 60′ (minutos sexagesimales) 1 minuto sexagesimal = 60″ (segundos sexagesimales) • O en grados decimales 12°15′23″ 12,25639° Como convertir de notación a otra? https://www.youtube.com/watch?v=Ylv3Eymolu4 11 E Sistemas de información geográfica 2) Sistemas de Coordenadas PROYECTADAS - Son definidas sobre una superficie PLANA, 2-dimensional - Siempre está construida sobre un sistema de coord. geográficas - Los puntos son identificados basándose en una malla (grid), que tiene una origen especifica (coordenadas en metros!) - A diferencia de las coordenadas geográficas un S.C.P. tiene distancias, ángulos y áreas constantes en las dos dimensiones X=Easting Y=Northing A veces hay False Easting/False Northing (valor que se añade para tener solo valores positivos) 12 Sistemas de información geográfica 2) Sistemas de coordenadas PROYECTADAS Qué es una proyección de mapa (Map Projection)? Una(s) transformación matemática para transformar una superficie “esférica” en una superficie plana. Estas transformaciones siempre producen algún tipo de distorsión (área, forma, distancia, etc…) Dependiendo del tipo de transformación resulta en el mantenimiento de algunas propiedades y en la distorsión de otras Hay muchísimas proyecciones…. 13 Sistemas de información geográfica Sistema UTM (Universal Transverse Mercator) • Sistema de proyección muy utilizado. En la actualidad utiliza el elipsoide WGS84 • Divide la Tierra en una serie de zonas rectangulares mediante una cuadricula y se aplica una proyección y unos parámetros geodésicos especifico por cada zona. • UTM tiene 60 husos numerados entre 1 y 60 (cada uno tiene 6 grados de longitud). • En latitud, cada huso se divide en 20 zonas, que van desde los 80S hasta los 84N, nombrándose con letras desde la C a la X, no utilizándose las letras I y O (cada zona tiene 8 grados de latitud, excepto la X que tiene 12). • Las coordenadas de un punto no se expresan como coordenadas terrestres absolutas, sino mediante las coordenadas relativas a la zona (huso) UTM en la que nos encontremos. • Estas coordenadas se expresan en metros y expresan la distancia entre el punto y el origen de la zona UTM en concreto • False Easting = 500,000 m (valor que se añade para tener solo valores positivos) • Trabajando en hemisferio sur False Northing= 10,000,000 m 14 Sistemas de información geográfica (Wikipedia) En qué zona UTM cae Bogotá? 15 Sistemas de información geográfica • Trabajando con SIG es muy común tener información en sistemas de coordenadas diferentes. • Es necesario trabajar en un sistema único, lo cual hace necesario a menudo convertir las coordenadas asociadas a nuestros datos. • Para esto se utilizan algoritmos de proyección. En ArcGIS esta operación se hace con la herramienta Project (vectores) o Project raster (raster) 16 Sistemas de información geográfica • Todos los datos que usamos en un SIG tienen (o tienen que tener) un sistema de coordenadas asociado! 17 Sistemas de información geográfica En mi salida de campo cómo voy a tomar las coordenadas de mis observaciones? 18 Sistemas de información geográfica Sistemas Globales de Navegación por Satélite (GNSS) • Sistemas que permiten la obtención de coordenadas de modo inmediato en cualquier parte del globo • No dependen de las condiciones meteorológicas El más conocido es el Global Positioning System (GPS), USA. - Utiliza un conjunto de 32 satélites que continuamente envían su posición con extrema precisión (31 ON) - El receptor GPS utiliza esta información para resolver ecuaciones y derivar su posición (al menos 4 satélites tienen que estar ‘a la vista’ del receptor) - La posición es luego convertida en lat, lon y la altura a un geoide de referencia. 19 Sistemas de información geográfica Sistemas Globales de Navegación por Satélite (GNSS) • Dependiendo de la tecnología del receptor y del numero de satélites ‘en vista’ la precisión es generalmente de algunos metros hasta centimetros. • Otros GNSS: GLONASS (Russia), Galileo (UE) Wikipedia 20 Sistemas de información geográfica Sistemas Globales de Navegación por Satélite (GNSS) • Los programas GIS permiten importar varios formatos GPS • El formato de intercambio GPS más común es .gpx. • En ArcGIS se usa la herramienta GPX To Features para convertirlo a un vector utilizable • Se pueden importar puntos (waypoints) o lineas (tracks) • También se pueden importar tablas de formato TXT o CSV 21 Sistemas de información geográfica …la 3ra dimensión… MODELOS DIGITALES DEL TERRENO 22 Sistemas de información geográfica MODELOS DIGITALES DE ELEVACIONES (D.E.M.) • Modelos de representación de la altitud de una superficie. • Pueden ser raster o vector (generalmente raster). • Los DEM representan en forma numérica la superficie del suelo ‘desnudo’ • Se diferencian de los Modelos Digitales de la Superficie (DSM), porqué los DSM consideran la elevación en cada punto incluyendo los elementos presentes tales como edificios, arboles, etc. A veces el DEM es llamado Digital Terrain Model (DTM) 23 Sistemas de información geográfica D.E.M. D.S.M. 24 Sistemas de información geográfica MODELOS DIGITALES DE ELEVACIONES (D.E.M.) • Normalmente representados como raster <x,y,z> • A veces se encuentran con representación TIN (Triangulated Irregular Network), vector 25 Sistemas de información geográfica MODELOS DIGITALES DE ELEVACIONES (D.E.M.) • ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ Se pueden generar de varias maneras: altímetros satelitales (e.g. LiDAR) Radar satelital Estereoscopia Interpolaciones con puntos GNSS etc 26 Sistemas de información geográfica - Leer en casa (está en Moodle): 27 Sistemas de información geográfica Continuamos con los ejercicios de la 2ª clase 28