Introducción a los Sistemas de Información Geográfica (SIG) aplicados al catastro E-Book

Ramiro Alberdi

• Herausgeber: Editorial Universidad Católica de Santa Fe
• Kategorie: Wissenschaft und neue Technologien
• Sprache: Spanisch
• Veröffentlichungsjahr: 2022

Seitenzahl: 152

Beschreibung

En forma acelerada, los Sistemas de Información Geográfica (SIG) se han convertido en herramientas indispensables para la gestión del territorio. En ese contexto, este material es una invitación a avanzar con soluciones concretas de manera inmediata, para complejizar y profundizar los contenidos en el futuro dentro del gran abanico de posibilidades que brindan los SIG en todos sus alcances. Este texto con formato de manual o guía escrita es el resultado de las adaptaciones al contexto pandémico, que impuso la necesidad de aportar distintas formas de enseñanza/aprendizaje y nuevos materiales de apoyo a ellas. Está orientado a usuarios con mínimos o nulos conocimientos previos sobre cartografía y SIG, pero cuya actividad está vinculada al catastro, la planificación, administración y/o gestión del territorio en todos los niveles del Estado e incluso a actores del sector privado relacionados con la producción del espacio urbano. Está organizado en tres capítulos que abordan la temática desde los aspectos conceptuales y técnicos más elementales sobre cartografía y SIG, ganando profundidad conforme se avanza en la lectura, sin perder de vista a quiénes está destinada la obra. Cada capítulo es acompañado de un apartado de ejercitación con el software QGIS en tres niveles de dificultad o complejidad, en concordancia con los capítulos teóricos. En cada caso práctico se ofrecen conjuntos de datos creados ad hoc que pueden descargarse libremente para realizar los ejercicios propuestos.

Leseprobe

Ramiro Alberdi Diego Alfonso Erba

Introducción a los sistemas de información geográfica-SIG aplicados al catastro

Alberdi, Ramiro

Introducción a los sistemas de información geográfica-SIG aplicados al catastro / Ramiro Alberdi ; Diego A. Erba. - 1a ed. - Santa Fe : Universidad Católica de Santa Fe, 2022.

Libro digital, EPUB

Archivo Digital: descarga y online

ISBN 978-950-844-221-5

1. Sistemas de Información. I. Erba, Diego A. II. Título.

CDD 526.0285

© Ramiro Alberdi, 2022

© Diego A. Erba, 2022

© Universidad Católica de Santa Fe, 2022

Echagüe 7151, Santa Fe (S3004JBS), República Argentina

Todos los derechos reservados.

Prohibida la reproducción total o parcial por cualquier medio sin previa autorización por escrito.

Queda hecho el depósito que marca la ley 11.723

Directora editorial: María Graciela Mancini ([email protected])

Conversión a formato digital: Libresque

Índice

CubiertaPortadaCréditosNotas introductoriasCapítulo 1. Introducción a la cartografíaLa forma de la tierra y su representaciónSistemas de referenciaCoordenadas geográficasProyecciones cartográficasSistema de coordenadas planasEl marco nacionalEscala de los mapasInformación geográficaCartografía básicaCartografía temáticaTipos y fuentes de datos geográficosCalidad de los datos geográficosLa lógica de “capas” En los SIGMaterial de apoyo del capítulo 1Práctica 1. Instalación del software¿Por qué QGIS?Descarga e instalación del programa. Versiones actuales y versiones establesPrimeros pasos en QGISActividades propuestas para la práctica 1Capítulo 2. Introducción a las sistemas de información geográficaOrígenes de los SIGComponentes de un SIGPrincipales referentes y aplicacionesFuturo y perspectivas de los SIGModelos de bases de datos espacialesEstructuración de bases de datosFormato de archivos, carga y visualizaciónCreación y edición de datos vectorialesProcesamiento de datos rásterFuentes de datos WMS y WFSMaterial de apoyo del capítulo 2Práctica 2. Profundizando en funciones de QGISActivación de herramientas, descarga de complementos y aplicaciones vinculadas a GGISCarga, edición y vinculación de tablas de atributos a capas vectorialesHerramientas de edición vectorialComprobar topologíaCarga de capas ráster y bases cartográficasMapas base y servidores webActividades propuestas para la práctica 2Material de apoyo de la práctica 2Capítulo 3. Aplicaciones de sig a la gestión territorialDel catastro tradicional u ortodoxo al catastro territorial multifinalitario (CTM)Catastro territorial multifinalitarioLa multidimensionalidad en el catastroProducción y sistematización de información espacial para el catastroMétodos del catastro tradicionalMétodos modernosInfraestructura de datos espaciales para el catastroObservatorios y participación ciudadanaMaterial de apoyo del capítulo 3Práctica 3. Estructuración de un catastro territorial en ambiente SIGConsultas espaciales por atributos en QGISRepresentación clasificada de datos en QGISAnálisis espaciales básicos del catastroMapas de valores del sueloPara seguir aprendiendoActividades propuestas para la práctica 3Material de apoyo de la práctica 3Referencias bibliográficasSobre este libro

NOTAS INTRODUCTORIAS

Esta publicación surge de los materiales didácticos producidos para el curso “Geoinformación y catastros multifinalitarios – Introducción al uso de SIG y sus alcances”, en el marco de la cohorte 2020 de la carrera de Especialización en Gestión Integral del Hábitat de la Universidad Católica de Santa Fe (UCSF), y las clases dictadas para ocho provincias en el “Curso en desarrollo territorial para agentes de gobierno”, financiado por el Ministerio de Desarrollo Territorial y Hábitat de la Nación entre los meses de agosto y noviembre de 2021. Las páginas aquí presentadas son fruto del trabajo docente de los autores con intenciones de transmitir conocimiento a los participantes de los cursos mencionados, pero el formato de manual o guía escrita es el resultado de las adaptaciones al contexto pandémico, que impuso la necesidad de aportar distintas formas de enseñanza/aprendizaje y nuevos materiales de apoyo a ellas.

Esta obra no pretende ser un producto acabado ni mucho menos definitivo, en parte por el acelerado avance en los desarrollos informáticos de los Sistemas de Información Geográfica (SIG) que obligaron a incluir aclaraciones contextuales sobre versiones del programa utilizadas, pero también a causa de la creciente complejidad que la disciplina ofrece. En ese sentido, entonces, este material se propone presentar una serie de herramientas y conceptos básicos que seguramente abrirán las puertas a interrogantes más profundos y a posibles soluciones o iniciativas mucho más desarrolladas. En otras palabras, es una invitación a avanzar con soluciones concretas de manera inmediata, para complejizar y profundizar los contenidos en el futuro, dentro del gran abanico de posibilidades que brindan los SIG en todos sus alcances.

No obstante, si bien las ideas vertidas son generales y adaptables a prácticamente cualquier ámbito de aplicación, el texto está orientado a usuarios con mínimos o nulos conocimientos previos sobre cartografía y SIG, pero cuya actividad está vinculada al catastro, la planificación, administración y/o gestión del territorio en todos los niveles del Estado e incluso a actores del sector privado relacionados con la producción del espacio urbano. Así, adopta la perspectiva del catastro multifinalitario como guía conceptual para la presentación de herramientas y procedimientos que apuntan a mejorar la calidad de vida las poblaciones en los aspectos territoriales.

El libro está organizado en tres capítulos que abordan la temática desde los aspectos conceptuales y técnicos más elementales sobre cartografía y SIG, pero, a medida que se avanza en la lectura y la ejercitación, la obra va ganando profundidad y complejidad sin perder de vista el perfil de los destinatarios. Por tal motivo, los lectores con conocimientos intermedios y avanzados en SIG no van a encontrar grandes desafíos en esta obra, más allá de los ejercicios originales para reforzar habilidades.

El primer capítulo brinda los conceptos teóricos y técnicos que definen la estructura y funcionamiento de la cartografía y aborda desde los métodos de representación de la superficie terrestre hasta las fuentes de información que permiten describir el territorio. El capítulo 2 se enfoca en los aspectos conceptuales de los SIG, repasando brevemente su historia, composición y principales referentes, alcanzando a las tendencias actuales y futuras de estos sistemas. El capítulo 3, por su parte, introduce al lector en los conceptos de catastro, su historia y actualidad desde la perspectiva multifinalitaria y la estructuración de sistemas de información aplicados a la gestión del territorio en ese contexto. La estrategia adoptada para la redacción incluyó evitar la redundancia de bibliografía, asumiendo que pueda haber omisiones importantes, pero asegurando que la mayoría constituya una variada referencia a publicaciones de carácter libre y disponibles en la web mediante links de acceso indicados en cada caso.

Cada capítulo es acompañado de un apartado que apunta a aprender sobre SIG ejercitando con el software QGIS en tres niveles de dificultad o complejidad, en concordancia con los capítulos teóricos. De igual manera que éstos, los apartados prácticos pueden abordarse secuencialmente o por separado, según el nivel de conocimientos previos del lector. Así, para lectores sin conocimientos previos, la práctica 1 ofrece los primeros pasos necesarios para la iniciación en SIG, es decir, desde la instalación del programa QGIS hasta el uso de herramientas fundamentales y comunes a todo entorno de este tipo. La práctica 2 avanza sobre lo anterior explicando cómo cargar, crear y editar diferentes tipos de datos, cómo visualizar mediante representaciones simples, así como algunas herramientas para la construcción de bases de datos sencillas. La última práctica se involucra con procesamientos avanzados para la obtención de diferentes tipos de información geográfica orientada a la gestión del territorio a través de ejercicios con datos abiertos y situaciones más complejas, proponiendo representaciones cartográficas más adecuadas para este nivel. Los datos referenciados en todas las prácticas están disponibles para su descarga en sigycatastro.github.io. Los tres sets de datos fueron elaborados por los autores en base a fuentes de datos abiertos disponibles en la web, lo que comprueba el beneficio de contar con este tipo de políticas de publicación de datos de libre acceso.

Finalmente, y en consecuencia al carácter introductorio de este texto, donde se mencionan temas que por su importancia en los SIG merecen ser abordados, se sugieren lecturas complementarias que amplían los conocimientos del lector, pero no interrumpen el abordaje lineal de esta obra. Estas lecturas, a su vez, son recomendaciones de textos, entradas de blog, o artículos web que en general pertenecen a la gran comunidad que sostiene y promueve el desarrollo del software SIG libre, difundiendo conocimiento muchas veces sin fines de lucro.

Los autores expresan su agradecimiento a las personas que colaboraron en el desarrollo de esta obra, en especial a la Arq. Matilde Martínez y a la Dra. Daniela Gargantini, por el apoyo y las gestiones para la publicación de esta obra, como así también sus contribuciones a la misma. Al mismo tiempo, a la UCSF y a sus autoridades, por el espacio para estas producciones que sin duda resultan en aportes no sólo a la formación de sus alumnos de grado y posgrado sino de la comunidad en general, al tocar temas de suma actualidad.

Ing. Ramiro Alberdi

Dr. Diego A. Erba

CAPÍTULO 1 INTRODUCCIÓN A LA CARTOGRAFÍA

La tarea de representar la superficie terrestre o una porción de ella ha sido siempre un problema a resolver. Desde tiempos remotos, aun sin conocer el planeta Tierra con el detalle que hoy se dispone, los cartógrafos se han visto en la necesidad de tomar decisiones que definieron el sentido de los mapas. Inicialmente considerada como una esfera, la Tierra supuso un desafío para la representación cartográfica, lo que despertó el interés de numerosos matemáticos y cartógrafos para enfrentarlo. Así, la primera tarea era definir cómo “convertir un volumen esferoidal” en una superficie plana, para lo cual se desarrolló un gran número de proyecciones cartográficas que, con fundamentos matemáticos, responden a determinados intereses. En ese contexto, los mapas sirvieron como localizadores de fenómenos en el espacio, es decir, se basaban en un sistema de referencia espacial asociado al uso de coordenadas. Desde el siglo VXII, el desarrollo de la cartografía se ha instalado como política de estado, fundamentalmente aplicados a la gobernabilidad, administración, tributación y planificación, (Harvey, 2007). Los países tienen su propio sistema de referencia oficial, de modo que la producción de información geográfica suele estar ajustada a los parámetros que definen esos sistemas.

La forma de la Tierra y su representación

En la Grecia antigua los primeros matemáticos anhelaban determinar la forma de la Tierra, en torno a diferentes entendimientos sobre su posición en el espacio. Se sabe que Pitágoras fue el primero en acuñar la noción de la Tierra como una esfera, quizás más como un razonamiento filosófico que como una deducción matemática, pero lo cierto es que esta idea cobró interés, al punto de ser transmitida por otros filósofos de la época como Platón (Ibáñez, 2010). Sin embargo, en relación a su representación, la primera cartografía conocida se registra en la Babilonia del siglo VI A.C. Es un diagrama sencillo, sin reglas matemáticas específicas, que representa la relación de siete islas míticas en medio del océano, en unión entre la tierra y el cielo. Con bases geométricas más modernas, el primer “mapamundi” a escala conocido es el de Anaximandro (ca. 610 A.C. – 546 A.C.), en el que se representa la Tierra en forma de disco (tal como se creía que era su forma antes de Pitágoras). Según Buzai (2017), este mapa (Figura 1) puede ser considerado como el puntapié inicial para el pensamiento científico en torno a la producción cartográfica.

Figura 1. Esquematización del mapa de Anaximandro, primer mapamundi conocido. Fuente: Buzai (2017).

La evolución de la cartografía requirió determinar con cada vez mayor precisión la forma de la Tierra, lo que llevó de considerarla una esfera originalmente, luego un elipsoide hasta llegar la concepción del geoide de nuestros días. Cada una de estas superficies de referencia presenta ventajas y desventajas, aplicaciones diferentes, y relaciones entre sí (Figura 2) que es necesario conocer.

La esfera se utiliza para facilitar los cálculos matemáticos, considerando un cuerpo de 6370 km de radio. Es el mayor grado de simplificación de la forma de la Tierra, de modo que su utilización se recomienda solamente para ciertas escalas de representación u objetivos.

El elipsoide es un cuerpo que se ajusta mejor que la esfera a la forma de la Tierra debido a su achatamiento en los polos. De este tipo de figuras se han modelado matemáticamente varias propuestas para utilizarse como elemento análogo a la silueta terrestre. Como cada uno de los elipsoides desarrollados tiene características propias, son registrados y publicados con nombres y versiones específicas. El más difundido actualmente es el denominado WGS84 (World Geodetic System, 1984), y permite ubicar cualquier punto de la Tierra en base a tres coordenadas (x,y,z). La mayoría de los sistemas de posicionamiento global se basan en los elipsoides.

El geoide es una superficie que se obtiene mediante mediciones sistemáticas del campo gravitatorio terrestre, que son influenciadas por la altura y los materiales que componen la Tierra. Su forma se logra imaginando los océanos en equilibrio prolongándose de los continentes, constituyendo así un modelo principalmente de referencia altimétrica.

Figura 2. Relación entre superficies de referencia y la superficie terrestre. Fuente: elaboración propia en base a (Olaya, 2014)

Sistemas de referencia

Comúnmente denominados datum, los sistemas de referencia consisten en un conjunto de puntos o posiciones en el espacio que definen un esquema que permite ubicarse sobre la superficie terrestre, modelada mediante un elipsoide. Existen de dos tipos:

Losdatum geocéntricos, que se establecen haciendo coincidir el centro del elipsoide con el centro de la Tierra, y se utilizan para representar grandes superficies o el planeta en su totalidad. El elipsoide WGS84 es un ejemplo de éstos.Losdatum locales son aquellas modelaciones matemáticas que se desarrollan para un área u objetivo en particular, generalmente asociado a una porción específica de la Tierra. Estos elipsoides, en lugar de tener la coincidencia en el centro, se posicionan en forma tangencial a la superficie terrestre en un punto, denominadopunto astronómico fundamental (Olaya, 2014). Existen numerososdatum, para diferentes áreas y con parámetros específicos, de modo que debe tenerse especial cuidado al seleccionar la superficie de referencia al crear información geográfica o, del mismo modo, identificar correctamente el datum que posee la información que es proporcionada o recopilada de repositorios.

Coordenadas geográficas

La manera en que se ubica un punto sobre la superficie terrestre generalmente es a través de un par de coordenadas geográficas (y a veces también la altitud). Se configura mediante dos valores angulares -es decir, en sistema sexagesimal- que representan la posición en un par de ejes esféricos imaginarios trazados sobre la superficie terrestre. Es un sistema familiar en la actualidad debido particularmente a la popularización que muchas aplicaciones han dado a la georreferenciación para indicar alguna posición (ej: Google Earth Web, Figura 3).

Figura 3. Imagen Google Earth web. En el recuadro se resaltan las coordenadas geográficas del punto rojo situado en la intersección de calles. Fuente: elaboración propia en base a earth.google.com.

La forma en que se establecen estas coordenadas está relacionada con una cuadrícula imaginaria que se traza sobre el globo terrestre dividiéndolo en “gajos” dispuestos en sentido Norte-Sur, denominados meridianos, y en fajas o rodajas alineadas en sentido Este-Oeste, llamados paralelos (Figura 4).

Figura 4. Esquema de la estructura de un sistema de coordenadas geográficas. Fuente: Olaya, 2014

Para ordenar la numeración, a las coordenadas meridianas -que reciben el nombre específico de longitud- se les asignó como origen la línea que pasa por el observatorio astronómico ubicado en la localidad británica de Greenwich, dividiendo el globo en dos mitades. Así, los valores angulares de longitud van desde 0º a 180º hacia el Este y desde 0º a -180º hacia el Oeste. Para evitar números negativos, estos valores suelen indicarse refiriéndose al punto cardinal donde apuntan a partir del 0º. En la Figura 3 la longitud del punto rojo es 60 grados, 42 minutos, 45 segundos, dirección Oeste (W, de inglés West”). Análogamente, en el sentido de los paralelos, el origen adoptado es la línea del Ecuador, que coincide con la circunferencia máxima que puede trazarse sobre el planeta. Una coordenada así identificada se denomina latitud, y hacia el Norte se escribe en números positivos o con la referencia “N”, y hacia el Sur con la letra “S” o valores negativos. De este modo, en el ejemplo de Figura 3, el punto rojo tiene coordenada 31 grados, 38 minutos, 5 segundos, dirección Sur. Toda posición puntual sobre la superficie terrestre se indica mediante un par de estas coordenadas latitud y longitud:

Lat.: 31º 38’ 05” S - Long.: 60º 42’ 45” W

Proyecciones cartográficas

El sentido de la cartografía ha sido históricamente la representación de la superficie terrestre, de la mejor manera posible de acuerdo a los objetivos propuestos para cada mapa (trazado de rutas, representación de límites de dominio, ubicación de puertos, etc). El problema fundamental a resolver ha sido el traspaso de la forma esférica o elipsoidal del planeta, a la representación en un plano, antiguamente materializado en el papel y más cerca de nuestros días en pantallas de computadoras y otros dispositivos (Miretti et al., 2020). Si bien hoy en día se emplean globos terráqueos digitales como Google Earth, para la planificación territorial, que muchas veces requiere tomar medidas, es conveniente transformar las coordenadas geográficas en coordenadas planas o cartesianas. Este proceso, que se detalla más abajo, permite expresar un punto de coordenadas geográficas (lat;long) definidas en sistema sexagesimal, mediante coordenadas que pueden adoptar medidas lineales en sistema métrico (X,Y, Figura 5).

Figura 5. Esquema conceptual de la conversión de coordenadas geográficas a planas, el problema fundamental de la cartografía. Fuente: Miretti et al. (2020).

El método de conversión de coordenadas geográficas a coordenadas planas se denomina proyección cartográfica, y es toda una subdisciplina dentro de la ciencia cartográfica. Implica la elección de un procedimiento de cálculo que permita transformar matemáticamente las latitudes y longitudes en coordenadas referidas a un par de ejes cartesianos, comúnmente llamados X e Y. Si bien las fórmulas de estos cálculos son complejas, lo que se utiliza es la comparación de la esfera o elipsoide terrestre con cuerpos que puedan se desarrollables en el plano. Se denominan proyecciones porque el concepto original implica proyectar rayos desde el globo terráqueo, que pasen por los meridianos y paralelos e impacten en el plano, y de este modo se configura un problema de resolución trigonométrica. El término transformación