Diseño de un geoportal y una IDE para el municipio de Moratalla (Murcia)

¡Bienvenidos un día más a objetivo geomática!

En esta ocasión, como todas las últimas entradas de cada mes, toca hablar de nuestros trabajos. Si es la primera vez que pasas por aquí, en esta sección mostramos ejemplos de trabajos realizados por compañeros del mundo de la geomática.

En esta ocasión vamos a hablar de nuevo de una IDE. ¡No te lo pierdas!

Título: Diseño de un geoportal y una IDE para el municipio de Moratalla (Murcia)

Autor: Jesús Nicolás Sánchez Martinez

Tutor: Joaquin Gaspar Mora Navarro

Tipo de trabajo: Trabajo fin de grado

El siguiente trabajo consiste en la implantación de una infraestructura de datos espaciales del municipio de Moratalla (Murcia), en el cual se desarrollarán los componentes obligatorios de una IDE (visualizador y buscador de metadatos) y además se incorporará el servicio de descarga.

La elección de dicho municipio es debido a que todos los años aparece en los rankings como unos de los pueblos más visitados de España por el turismo rural, y se ha considerado que no posee de los recursos necesarios para satisfacer las necesidades de los turistas.

Para la realización de este trabajo, se han descargado datos de instituciones públicas y se procederá a recortar, corregir topología y crear los estilos de las diferentes capas, para ello se ha utilizado un SIG (Sistemas de Información Geográfica). Además, se han digitalizado capas con información propia del municipio (Lugares más visitados, Centro de salud, farmacias, restaurantes y gasolineras) con la cual queremos dotar la IDE.

Posteriormente se han creado los metadatos de las diferentes capas que formarán la IDE siguiendo la normativa LISIGE.

Se ha programado un Geoportal utilizando lenguaje de programación HTML, JavaScript y CSS, que contiene un visor de las capas creadas, un servicio de buscar metadatos, un servicio de descargas, e información detallada acerca del municipio de Moratalla. Todo ello para ayudar a que el turismo del municipio tenga más facilidades.

En la parte del visualizador, aparece un mapa centrado en el municipio, con cartografía base de fondo, sobre la cual se visualizarán las capas creadas, en las cuales, al hacer clic sobre uno de los puntos del mapa, aparecerá una tabla con información de ese lugar, nombre, dirección, una imagen del lugar, y la opción llamada “Como llegar”, dicha herramienta calculará la ruta más óptima desde el lugar en el que se encuentra el usuario hasta el lugar seleccionado.

El resultado del visor es el que se muestra a continuación, en el cual se pueden ver algunas capas cargadas como las farmacias o los lugares más turísticos del municipio.

Además, como el Geoportal está enfocado al turismo, se ha dotado de más información que pueda resultar interesante para los turistas como pueden ser las fiestas más importantes del municipio, contacto con las redes sociales o fotos del pueblo, fiestas y tradiciones.

También mencionar que la elaboración de todo el trabajo se ha llevado a cabo utilizando únicamente Software libre. Con un sistema operativo Linux con distribución Ubuntu.

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Hasta aquí la entrada de hoy. ¿que os ha parecido? Ya hemos hablado en objetivo geomática varias veces de IDEs y geoportales, sin duda un campo que cada vez se demanda más en el que tenemos mucho que aportar. 

¡Nos vemos muy pronto en objetivo geomática!

Variables visuales en cartografía

¡Bienvenidos un domingo más a objetivo geomática!

La cartografía es una parte muy importante de la geomática, una disciplina muy antigua, ya que la humanidad siempre ha tratado de representar la Tierra, pero a la vez muy actual, la que continuamente se desarrollan nuevas formas de representar una información que cada vez es más amplia.

En otra ocasión hablamos de los elementos básicos de los mapas (puedes echarle un vistazo aquí si te lo perdiste). Esta vez vamos a hablar de cómo representamos los distintos fenómenos en los mapas.

Las variables visuales (para mapas estáticos) son la base para la construcción de los símbolos [1] y nos sirven para representar distintos tipos de datos.

Las variables visuales más básicas y utilizadas son : forma, tamaño, orientación, tono y valor.

• Forma. 
• Tamaño. 
• Orientación. Inclinación de un determinado símbolo.
• Tono. Se refiere a la utilización de distintos colores.
• Valor o intensidad. Esta variable se refiere a, para un mismo tono, distintos grados de intensidad (es decir, más oscuros o más claros).

Fuente: http://jcsites.juniata.edu/faculty/rhodes/ida/geospatviz.html

La definición de estas variables es bastante obvia, no obstante, lo más importante de ellas en cartografía es saber para qué se utilizan. Su utilización para un tipo u otro de datos viene dada por sus propiedades perceptivas. Las propiedades perceptivas son las características con las que asociamos de manera natural a las distintas variables visuales.

Las propiedades más importantes son:

• Propiedad asociativa. Los símbolos se perciben con la misma importancia.
• Propiedad selectiva. Una variable tiene esta propiedad si nos permite distinguir a simple vista todos los símbolos que pertenecen a una misma categoría.
• Propiedad ordenada. Los símbolos y variables que cumplen esta propiedad nos permiten ordenar las distintas categorías.
• Propiedad cuantitativa. Nos permite asociar la variable a cantidades o proporciones.

Ya sabemos cuales son las distintas variables visuales y las propiedades perceptivas más importantes, pero, ¿qué propiedades tiene cada variable y cómo afecta esto a la elaboración de mapas?

En función de lo que queramos representar en un mapa, es importante utilizar variables que cumplan con las propiedades de los datos que queremos mostrar.

Por ejemplo, supongamos que queremos representar la población por Comunidad Autónoma en España. Necesitaremos utilizar un símbolo que nos permita ver a simple vista dónde hay más población y dónde menos (propiedad ordenada y/o cuantitativa). Por otro lado, si lo que queremos representar es, por ejemplo, el tipo de industria predominante en cada comunidad, necesitamos una simbología que nos permita ver en qué comunidades predomina el mismo topo de industria, pero sin considerar que un tipo es más o menos importante que otro.

Fuente: http://oa.upm.es/13962/1/201210_moya_libroide_simbo.pdf

¿Cual de las dos imágenes anteriores representaría mejor la población y cual el tipo de industria predominante?

Por supuesto, la imagen de la izquierda (en la que se ha utilizado la variable forma) sería adecuada para representar la industria y la de la derecha (en la que se ha utilizado el tamaño) para la población.

Las propiedades perceptivas de las distintas variables se muestran en la siguiente tabla.

Por tanto, para realizar una representación temática, es importante tener cuidado con las variables que utilizamos en función de los datos que queremos mostrar, ya que el mal uso de estas puede hacer que el mapa no sea comprensible. 

Por ejemplo, a continuación de muestra un mapa en el que se ha utilizado el color o tono para representar la cantidad de alumnos matriculados en la universidad en el año 2015 (dato cuantitativo).

Como podemos comprobar, con el mapa anterior no podemos hacernos una idea de en qué comunidades hay más estudiantes matriculados, ya que el color no tiene las propiedades cuantitativa ni ordenada. 

Fuentes:

[1] MacEachren, Alan M. (1995). How maps work: Representation, visualization, and design.

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Hasta aquí la entrada de esta semana, ¿Qué te ha parecido? ¿Alguna vez has visto un mapa temático que no había forma de entenderlo? ¡Quizá el uso de las variables visuales tenga algo que ver!

Para cualquier duda o sugerencia no dudes en contactar con nosotros.

¡Volvemos la semana que viene con más geoinformación!

Open Transport. Plataforma para el transporte en Valencia

¡ Bienvenidos un domingo más a objetivo geomática !

Hoy es el último domingo del mes y eso significa que toca hablar de nuestros trabajos. En esta sección, mostramos algún ejemplo de trabajos realizados por compañeros del mundo de la geomática. Con esto pretendemos mostrar el potencial de la geomática, de una manera más real.

En esta ocasión toca hablar de un geoportal, una plataforma web que nos permite interactuar con datos e información espacial, en este caso información relacionada con el transporte en la ciudad de Valencia. ¡Empezamos!

Título: Open Transport. Plataforma para el transporte en Valencia

Autores: Raquel Luján y Carlos Bayarri

Tipo de trabajo: Proyecto de asignatura (Desarrollo Web y Geoportales)
Profesor: Gaspar Mora Navarro

La asignatura desarrollo web y geoportales del máster en Geomática y Geoinformación de la Universidad Politécnica de Valencia, proporciona las bases para realizar un proyecto de geoportal, incluyendo todos los aspectos: desde el diseño de un visor web hasta la interacción cliente-servidor. 

Como proyecto para aplicar lo aprendido, se desarrolló un geoportal, al que llamamos Open Transport. Se trata de una plataforma cuyo objetivo es facilitar el transporte en Valencia.

La plataforma

La página principal de Open Transport, nos proporciona información sobre la ciudad de Valencia, sobre la plataforma y sobre los autores. Además de esto, nos da la opción de contactar con nosotros a través de un formulario.

Por otro lado, en la parte del visor encontramos un mapa de la ciudad de Valencia y distintas funcionalidades. En la parte superior derecha tenemos distintas capas base mientras que en el lado izquierdo encontramos distintas opciones como el zoom, el norteo, etc. El pie de la página nos muestra información cartográfica, como la proyección utilizada y las coordenadas del punto por el que pasamos el ratón.

En la parte izquierda del visor tenemos distintas capas con información sobre transporte como los carriles bici, las paradas de autobús, etc.

En la parte derecha tenemos las distintas herramientas desarrolladas: Rutas, incidencias y placas.

La principal herramienta desarrollada es la herramienta de rutas, que nos permite mostrar la ruta entre dos puntos, junto con la distancia y el tiempo que se tarda. Esta herramienta está desarrollada para optimizar las rutas en función de si seleccionamos ir en bici, andando o en coche.

Por otro lado, las herramientas de incidencias y placas, nos permiten introducir puntos en el caso de las incidencias y lineas en el caso de placas con distinta información como el tipo de incidencia que ha ocurrido o las fechas de puesta y retirada de las placas de estacionamiento. 

Como se ha hecho

Hemos visto, de un modo general, las distintas opciones y el aspecto de la plataforma. ¿Cómo se ha desarrollado?

Desde el punto de vista técnico, la plataforma se divide en dos partes: cliente (navegador web) y servidor (dónde se almacenan los datos).

La parte de cliente se compone de html, css y javascript. El html nos permite establecer la estructura de los distintos componentes que aparecerán en la web; mediante css se estila, es decir, se indica la apariencia de cada componente y mediante el lenguaje de programación javascript desarrollamos las funcionalidades de la aplicación (por ejemplo que se realice una determinada acción la pulsar un botón).

En esta parte de la aplicación se han utilizado principalmente dos librerías: Angularjs como marco de trabajo y Open Layers para la creación de los mapas y funcionalidades como el zoom.

La parte de servidor se ha desarrollado en python, utilizando flask para componer la aplicación, psycopg2 para interactuar con las bases de datos y pgRouting para gestionar las rutas.

Herramienta de rutas

La principal herramienta de la plataforma es la creación de rutas, utilizando la librería pgRouting. Esta librería trabaja con una red de cartografía vectorial conectada, en este caso la red de transporte de Valencia. Esta red se divide en nodos, y entra cada uno de estos nodos hay un coste. De este modo, la ruta se calcula con el coste total más bajo (según el algoritmo que se utilice dentro de esta librería se calcula de un modo u otro). 

Para optimizar las rutas para coches, bicis y peatones, lo que hicimos fue incrementar o disminuir el coste de cada tramo en función de las propiedades que nos interesaban. Por ejemplo, en los tramos correspondientes a "carril bici" el coste para bici será menor mientras que para coche se aumentará para evitar que una ruta en coche se señale por un carril bici. 

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Hasta aquí la entrada de hoy. Como se ha mostrado, la geomática y la programación van de la mano para conseguir aplicaciones como esta, que nos permiten explotar al máximo la información geolocalizada.

¿ Que te ha parecido el proyecto ?

Si tienes algún proyecto de cualquier ámbito de la geomática y quieres compartirlo, no dudes en contactar con nosotros.

🌍¡Hasta el próximo domingo!🌎

tecnología LIDAR

¡ Bienvenidos de nuevo a Objetivo Geomática !

El domingo pasado hablamos de los Sistemas de Información Geográfica, instrumento imprescindible para la gestión y análisis de los datos geoespaciales. Esta ocasión vamos a centrarnos precisamente en estos datos y en una de las múltiples tecnologías que se utilizan para capturarlos: la tecnología LIDAR.

El LIDAR, (por sus siglas en inglés Light Detection ad Ranging) es una tecnología que permite medir la distancia entre el sensor a un objeto mediante un láser.

Se trata de un sensor activo, ya que emite un láser y registra la señal que retorna cuando el láser impacta en un objeto y rebota. La distancia entre el sensor y el objeto se calcula mediante el tiempo que tarda la señal en regresar desde que se emite, ya que la velocidad del láser es conocida (velocidad de la luz).

Fuente: www.congresos.cchs.csic.es

Habitualmente se utiliza en combinación con otros sensores para obtener datos georreferenciados, es decir, con coordenadas conocidas, como un sistema de posicionamiento global (GNSS) que nos permite obtener la posición y un sistema de navegación inercial que nos permite obtener la orientación del sensor (más adelante hablaremos de esos sistemas en objetivo geomática) y así obtener una nube de puntos con coordenadas.

Algunas de las ventajas principales de esta forma de adquisición de datos son las siguientes:

• Puede utilizarse en condiciones adversas como en presencia de nubes o polvo, ya que al tratarse de un sensor activo (emite un pulso) no depende de la luz del sol ni otros factores externos.
• Podemos registrar múltiples ecos o retornos, por lo que es muy útil para la obtención de datos en zonas con cubierta vegetal.
• Permite tomar datos con mucha rapidez.
• Permite obtener fácilmente coordenadas tridimensionales, por lo que es muy útil para obtener modelos digitales de elevaciones.

Fuente: www.aig-instrumentos.com

Por las características que hemos descrito, el LIDAR se utiliza para la adquisición de datos para la elaboración de modelos digitales de elevaciones, se utiliza también en levantamientos urbanos, seguimiento de obras civiles o gestión forestal.

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Hasta aquí esta pequeña entrada sobre la tecnología LIDAR.

Nos vemos la semana que viene con una entrada muy especial, ya que mostraremos un ejemplo real de trabajos de geomática (como cada último domingo del mes, vuelven... ¡nuestros trabajos!).

Sistemas de Información Geográfica

¡ Bienvenidos de nuevo a objetivo geomática !

En esta ocasión, vamos a hablar de una de las disciplinas relacionadas con la geomática que más seguidores tiene, los sistemas de información geográfica.

Un sistema de información geográfica, más conocido por sus siglas SIG o GIS en inglés, es un conjunto de software y hardware diseñado específicamente para la adquisición, mantenimiento y uso de datos cartográficos [1]. Se trata de un concepto muy amplio, pero en definitiva se trata de un conjunto de herramientas que nos permiten obtener, gestionar, analizar y visualizar datos espaciales.

¿Para qué se puede utilizar un SIG? Todos aquellos que hayáis utilizado alguna vez uno, sabréis que existen infinidad de respuestas para esta pregunta. Los sistemas de información geográfica nos permiten las siguientes acciones [2]:

• Leer, editar, almacenar y gestionar datos espaciales.
• Analizar estos datos. Desde consultas sencillas de los datos como la elaboración de modelos complejos. Estos análisis de pueden realizar tanto con la componente espacial de los datos (por ejemplo seleccionar todas aquellas entidades que estén a menos de cierta distancia de un punto de interés) como con los componentes temáticos.
• Generar resultados a partir de los datos geográficos como mapas o informes.

Debido a estas utilidades, los SIG se utilizan en una multitud de ámbitos diferentes como gestión municipal, gestión medioambiental, geología, arqueología, gestión de flotas, turismo, previsión y gestión de catástrofes naturales y un largo etcétera (iremos viendo algunos ejemplos en el blog de aplicaciones y usos).

¿Cuáles son los componentes de un SIG? en la definición hemos dicho que se trata de un conjunto de software y hardware, pero de una manera más detallada, un SIG se compone de [3]:

Fuente: http://gmf-16-tlv.blogspot.com

• Hardware. Lógicamente los sistemas de información geográfica necesitan un soporte físico, es decir, un ordenador y otros elementos.
• Software. Programas o funciones que nos permiten trabajar con los datos.
• Recursos humanos. Las personas están involucradas en los SIG en diversos aspectos, desde la adquisición de los datos espaciales hasta los usuarios, pasando por los propios desarrolladores de los mismos.
• Datos. Se trata del componente principal de un SIG, ya que precisamente un SIG sirve para la gestión de datos. La peculiaridad de estos datos es que están ligados a una posición, es decir, están georreferenciados.
• Procedimientos y herramientas que nos permiten llevar a cabo los análisis y consultas.

Como hemos dicho, el pilar fundamental de los SIG son los datos. ¿Cómo son estos datos? En primer lugar, hay que tener en cuenta que el mundo real tiene infinitas características, por lo que, en un sistema de información geográfica se debe contemplar una simplificación u abstracción del mundo real. Existen principalmente dos tipos de datos en el mundo de los SIG: vectoriales y ráster.

Fuente: http://concurso.cnice.mec.es

En el formato raster se divide el espacio en un conjunto regular de celdas, cada una de éstas contiene un valor [3]. Este valor puede ser directamente el valor de la variable que estamos representando (por ejemplo la elevación) o puede ser un valor asignado a una determinada clase (como el tipo de uso de suelo).

En el formato vectorial los diferentes objetos se representan como puntos, lineas o polígonos.

Además de trabajar con distintos tipos de datos, los sistemas de información geográfica con permiten indicar y gestionar relaciones entre los datos. A esto lo llamamos topología (relaciones espaciales entre los distintos elementos gráficos). Por ejemplo podemos establecer que las curvas de nivel no se pueden intersectar entre ellas o que una provincia debe estar contenida en una comunidad autónoma.

En cuanto a software SIG, existen básicamente dos tipos: los programas de escritorio (como ArcMap en la parte de software propietario o QGIS y gvSI en la parte de  software libre) y las aplicaciones web (como por ejemplo la librería OpenLayers).

En definitiva, los SIG nos ofrecen una infinidad de opciones con respecto a la información geolocalizada. En próximas entradas del blog hablaremos con más detalle de algunas de las partes de los SIG, además de mostrar algunos ejemplos de aplicación.

Fuentes:

[1] Víctor Olaya (2014). Sistemas de Información Geográfica. 
[2] http://volaya.github.io
[3] Francisco Alonso Sarría. Sistemas de Información Geográfica
[4] Wikiedia

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Hasta aquí la entrada de hoy, sobre los aspectos básicos de los sistemas de información geográfica. Tal y como hemos comentado previamente, los SIG tienen un gran número de seguidores debido a sus amplias posibilidades, por lo que existen en internet multitud de tutoriales y blogs. Si os interesa este ámbito, os dejo algunos enlaces (imprescindibles) a continuación:

• mas que sig
• gis and beers
• no solo sig
• mapping gis

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¡Nos vemos en la próxima entrada de Objetivo Geomática!

Sistemas de referencia, marcos de referencia y proyecciones

¡Bienvenidos de nuevo a objetivo geomática!

Después de una pausa (estudios, trabajo y ese tipo de cosas), volvemos con las pilas cargadas y con mucha más geoinformación que compartir.

En esta ocasión vamos a hablar de sistemas de referencia, marcos de referencia y proyecciones cartográficas.

Fuente: Google Maps

¿Alguna vez has visto estos números al buscar una localización?

Fuente: Wikipedia

¿Crees que las representaciones anteriores de la Tierra son correctas? ¿una de ellas está distorsionada?

Si estás empezando en el mundo de la geomática quizá te suenen las preguntas anteriores, pero aún tengas un poco de lío con ellas. Si por el contrario te mueves como pez en el agua en éste ámbito ya sabrás de qué se trata y lo confusos que pueden ser a veces los términos de los que vamos a hablar.

Todos estos conceptos que vamos a presentar a continuación  (sistema de referencia, marco de referencia y proyecciones), en definitiva sirven para un mismo propósito: contestar a la pregunta ¿dónde?

Conocer nuestra posición en el mundo así como dónde está todo aquello que nos rodea es una inquietud propia del ser humano.

Para saber dónde estamos o cómo llegar a algún lugar, necesitamos tener algo como referencia. Esto es así en nuestro día a día, si queremos indicar un lugar, no basta con decir "a la izquierda", ya que según hacia dónde miremos nuestra izquierda será una u otra, por lo que necesitamos tomar algo como referencia.

Esta referencia de la que hemos hablado es el sistema de referencia. Un sistema de referencia es una definición conceptual de teorías, hipótesis y constantes que permiten situar una tripleta de ejes coordenados en el espacio, definiendo su origen y su orientación [1]. Es decir, se trata de definir unos ejes que nos sirvan de referencia para poder definir dónde estamos, con respecto a esos ejes.

Fuente: ign.gob.ar

Estos ejes, el sistema de referencia, son unos ejes matemáticos, es decir, no podemos verlos. Por tanto, para poder trabajar con ellos en la práctica es necesario establecer de manera material algo que nos indique dónde están y como son estos ejes. A esto lo llamamos marco de referencia.

Un marco de referencia es la materialización de un sistema de referencia convencional a través de observaciones; se trata de un conjunto de puntos (lugares localizados en la superficie terrestre) con coordenadas y velocidades conocidas en ese sistema de referencia convencional y que sirven para materializar en el espacio el sistema de referencia [1]. Por tanto, un marco de referencia es un conjunto de puntos con posición conocida respecto al sistema de referencia que podemos utilizar para definir dónde estamos.

Existen distintos sistemas de referencia terrestre, ya que se definen distintos sistemas de referencia según la zona o la aplicación, que dependerán principalmente del elipsoide que se utiliza como referencia para definirlos (por ejemplo el ETRS89 es el Sistema de referencia Terrestre Europeo, que está ligado a la placa continental europea). Por tanto también existen distintos marcos de referencia. Además, podemos definir una posición respecto a un sistema de referencia de distintas maneras. Esto son sistemas de coordenadas. Por ejemplo, podemos hablar de coordenadas cartesianas (X, Y, Z) o de ángulos (latitud y longitud), en definitiva distintas maneras de referirse a los ejes establecidos.

Tenemos entonces un sistema de referencia, una serie de definiciones matemáticas que establecen unos ejes de coordenadas; un marco de referencia que nos materializa este sistema de referencia, ahora bien, ¿cómo plasmamos todo esto en un mapa?

Como sabemos, la Tierra no es plana (para saber más sobre la forma de la Tierra, puedes acceder aquí) por lo que representarla en una superficie plana no es sencillo. Para esto se utilizan las proyecciones cartográficas. 

Una proyección cartográfica es un sistema de representación gráfica que establece una relación ordenada entre los puntos de la superficie curva de la Tierra y los de una superficie plana (mapa) [2]. Es decir, mediante una proyección cartográfica, se establece la relación matemática entre la superficie de la Tierra y un plano. 

Más adelante dedicaremos una entrada a hablar únicamente de las proyecciones cartográficas, ya que existen muchos tipos de ellas y cada una se utiliza para un propósito diferente. Lo importante en este momento es destacar que ninguna proyección es perfecta, ya que todas presentan distorsiones. Algunas de ellas preservan las áreas o las distancias en alguna dirección determinada, por tanto, según la aplicación será más conveniente utilizar una u otra, pero todas presentan errores. 

A continuación se muestran un par de enlaces en los que vosotros mismos podéis jugar con las proyecciones y ver como, la apariencia de la representación de la Tierra cambia en función de la proyección escogida:

• http://kartograph.org/showcase/projections/#ortho
• http://projections.mgis.psu.edu

Fuentes:

[1] SISTEMA Y MARCO DE REFERENCIA TERRESTRE.  SISTEMAS DE COORDENADAS. Ángel Martín Furones Departamento de Ingeniería Cartográfica, Geodesia y Fotogrametria Universidad Politécnica de Valencia.

[2] https://es.wikipedia.org/wiki/Proyección_cartográfica

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Hasta aquí la entrada de hoy, ¿os ha resultado útil?

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¡Nos vemos muy pronto en Objetivo Geomática!

Señalética y rutas de evacuación en zonas españolas de riesgo de tsunami

¡Bienvenidos un día más a objetivo geomática!

Hoy es último domingo de mes así que toca uno de nuestros trabajo de geomática. Si aún no sabéis qué son os pongo al día: se trata de trabajos de distintos ámbitos de la geomática realizados por compañeros. Con ellos todos aprendemos y vemos, de una manera real, las distintas aplicaciones de la geomática.

Esta ocasión toca hablar de tsunamis de la mano de Raquel Arcón. ¡No te pierdas este trabajo tan interesante! (Que, además, puede salvar vidas).

Título: Estudio metodológico de señalética y rutas de evacuación en zonas españolas de riesgo de tsunami mediante técnicas geomáticas

Autor: Raquel Arcón Navarro

Tutor: Francisco García García

Tipo de trabajo: Trabajo fin de grado

Introducción y contexto

Este proyecto surge con la idea de intentar combinar varios conceptos que hemos aprendido a lo largo de la carrera, así pues se intenta que abarque temas tales como la ordenación urbanística junto con catastro, uso de LIDAR, ArcGIS y geofísica.

En la actualidad existe un desconocimiento de la situación de España frente a los tsunamis, se tiende a creer que es un fenómeno natural ajeno a este país, nada más lejos de la realidad. Las costas andaluzas situadas frente al golfo de Cádiz son potencialmente vulnerables debido a la existencia de varias fallas. De hecho, en 1755 un tsunami arrasó las costas de Portugal y España provocando grandes daños.

La potencial existencia de un tsunami en las costas andaluzas se debe a la presencia de múltiples fallas en el golfo de Cádiz. Las zonas elegidas para el estudio han sido Cádiz y Conil de la Frontera.

Objetivo

El objetivo de este trabajo es crear y diseñar un sistema de evacuación mediante una señalética específica, la cual permita dirigir a la población hacia zonas altas accesibles o alejadas de la costa en caso de tsunami.

Así pues hablando de tsunamis, lo primero que hay  que tener en cuenta es que el problema jamás será resuelto ya que la litosfera de la Tierra está constantemente en movimiento. De ahí que, teniendo en cuenta el desconocimiento que se tiene hoy en día acerca de las posibilidades de que ocurra un tsunami en España y la falta de sistemas de prevención y paliación de los efectos que puede provocar, surge la necesidad de crear un sistema de evacuación que pueda ayudar a salvar las máximas vidas humanas posibles.

Metodología

Para lograr un buen resultado se ha realizado un estudio previo de las zonas costeras de España en donde la altura de la ola sería mayor. Para ello se ha tenido en cuenta la población y la característica de la costa para posteriormente poder obtener unos mapas de inundación que representarían el alcance del tsunami tierra adentro, a través de la utilización del programa de sistemas de información geográfica (SIG) y mediante una cartografía extraída de la Sede Digital de Catastro para poder delimitar la distribución de las manzanas y las calles de la zona de estudio, combinada con el uso de datos LIDAR para poder conocer la altura de los edificios así como la elevación de la topografía de la zona para poder establecer zonas altas seguras lo más posiblemente alejadas de la costa.

A la hora del análisis se han tenido en cuenta dos areas de influencia:

-La primera área se ha calculado suponiendo que una persona en condiciones normales, andando, puede llegar a recorrer 500 metros en 5 minutos.

-La segunda área que se ha delimitado es de 300 metros por si no le diera tiempo a algún ciudadano a refugiarse en la zona más alejada, por lo menos que tenga conocimiento de los edificios más altos que están a su alcance. Aunque se recuerda que en casos de tsunamis se recomienda ir lo más alejado de la costa y lo más alto posible.

Se ha tomado como referencia a una persona en condiciones normales andando, porque aunque se presupone que ante un caso de alerta de tsunami la población correría, siempre hay que ponerse en el peor de los casos y puede darse la posibilidad de que haya personas mayores o niños que no puedan correr.

Posteriormente tras haber obtenido las zonas inundadas, y haber analizado las infraestructuras que quedarían dentro de la zona de acción del tsunami, se han creado unas rutas de evacuación en las cuales se hace uso de un sistema de señalética para poder guiar a la población en el caso de que ocurriera un fenómeno natural de estas características.

A la hora de proponer un prototipo de señalética específico se ha tenido en cuenta los sistemas de señalética ya existentes alrededor del mundo y se ha optado por el más conveniente.  En concreto se ha decidido utilizar la misma señalética que se usa en Portugal.

Resultados

Así pues como resultado se han obtenido los siguientes planos de inundación y de Rutas de evacuación.

Plano de inundación de Cádiz:

Plano rutas de evacuación Cádiz:

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Hasta aquí la entrada de hoy. ¿Sabíais que esta es la situación referente a prevención de tsunamis en España? Como habéis visto, actualmente no existe nada al respecto y la geomática puede contribuir a solucionar este problema.

¿Tienes algún trabajo que quieras compartir con la comunidad geomática? No lo dudes, ¡ponte en contacto conmigo!

Nos vemos muy pronto en el blog.

Teledetección e imágenes multiespectrales

¡ Bienvenidos a Objetivo Geomática este primer domingo de 2018 !

Espero que este nuevo año os traiga a todos ilusión y fuerza para conseguir todos proyectos que os propongáis.

Empezamos el año haciendo un repaso de algunos imprescindibles de la Geomática, para todos aquellos que estéis empezando a introduciros en este mundo (y a los demás,  para repasar un poco). Vamos a hablar en esta ocasión de la teledetección.

La teledetección es un modo de obtener información acerca de objetos tomando y analizando datos sin que los instrumentos empleados estén en contacto directo con el objeto [1]. 

En el ámbito de la Geomática, la teledetección es la observación y estudio de la Tierra desde el espacio. Normalmente, estos datos serán recogidos desde satélites, pero pueden utilizarse otros soportes como aviones.

Vamos a centrarnos en una de las formas más utilizadas de teledetección: imágenes de satélites, como la que se muestra a continuación.

Fuente: www.inegi.org.mx

Si eres nuevo en esto de la teledetección pensarás que la imagen anterior tiene unos colores algo peculiares, enseguida sabrás de que se trata.

En primer lugar, debemos tener en cuenta que, la finalidad de la teledetección es obtener distinto tipo de información de la superficie terrestre. Por ejemplo, podemos obtener información sobre el estado de la vegetación, las distintas cubiertas terrestres, factores atmosféricos y un largo etcétera. ¿Cómo obtenemos toda esta información?

En las imágenes obtenidas desde satélites, cada uno de los pixels que componen la imagen tiene un valor u otro dependiendo de la cantidad de energía que refleje una porción determinada del terreno. Podemos registrar esta energía en diferentes partes del espectro electromagnético: parte roja, azul, verde, infrarroja o microondas.

Según la parte del espectro que registremos tendremos una información diferente ya que las distintas cubiertas terrestres se comportan de manera diferente según la longitud de onda, es decir, según la parte del espectro electromagnético.

Por este motivo, y para obtener la máxima información posible, se utilizan imágenes multiespectrales. Las imágenes multiespectrales se componen de diversas bandas. En cada una se estas bandas encontramos la información de una parte determinada del espectro. Con esto podemos realizar distintas operaciones de análisis y, además, visualizarlas de distintas maneras en función de la información que deseamos obtener. 

Si visualizamos las bandas del rojo, verde y azul tendremos una composición en color verdadero, es decir, tal y como la vería el ojo humano. Podemos realizar otras combinaciones como el falso color infrarrojo si usamos las bandas del infrarrojo medio y cercano y el rojo. A continuación tenemos un ejemplo de la misma zona con distintas visualizaciones.

Fuente: www.teledet.com.uy

¿Para que sirven las imágenes multiespectrales? Como hemos dicho antes, las cubiertas se comportan de manera diferente ante distintas partes del espectro electromagnético. Por ejemplo, la vegetación en buen estado refleja mucho el infrarrojo por lo que, en una combinación como la tercera imagen, podemos encontrar las zonas con vegetación e incluso distinguir distintos estados de la misma.

Por tanto, podemos obtener mucha información a partir de estas imágenes de satélite, para zonas muy extensas.

Las aplicaciones de la teledetección son muchas y muy diversas. En el blog iremos viendo algunas aplicaciones y como se trabaja con las imágenes para obtener los resultados deseados, como por ejemplo mapas de riesgo de incendios.

Si tenéis un poco de curiosidad por este tema os dejo aquí el link del programa Copernicus, un programa de teledetección europeo en el que se obtienen distintos productos

 y servicios, para que os hagáis una idea de la cantidad de aplicaciones distintas que podemos tener.

Fuentes:

[1] www.esa.int

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Hasta aquí la entrada de hoy. ¿Qué os ha parecido? ¿Sabíais que es la teledetección?

Recordaros que vamos a hacer un repaso de los imprescindibles de la geomática para poder meternos después en aplicaciones, metodologías, tutoriales, etc.  ¿Cuales son los imprescindibles de la geomática para ti?

¡Nos vemos muy pronto en Objetivo Geomática!

Felices fiestas

¡ Felices fiestas a todos! Volvemos en Enero, con las pilas cargadas y mucha geoinformación.

IGN-CNIG

¡Bienvenidos de nuevo a objetivo geomática!

Antes de empezar con la entrada de esta semana, lo prometido es deuda... ¡tenemos novedades en el blog! 😊

Así que voy a contaros de que se tratan. Hace unas semanas publiqué una encuesta en twitter (@obj_geomatica, por si hay alguien nuevo o despistado por ahí) sobre qué contenidos os apetecía más ver en el blog. Los resultados fueron:

A la vista de estos resultados, de como está evolucionando el blog y de los comentarios vuestros que me llegan, vamos a modificar un poco el funcionamiento del blog.

En primer lugar, en cuanto a los conceptos básicos, parece que, para todos los que ya estamos en este mundillo se quedan un poco cortos, no obstante, como me parece fundamental que la sociedad (tanto los que nos dedicamos a esto) como los que no los conozcan vamos a hacer un intensivo en el mes de diciembre. De este modo, en diciembre abarcaremos los conceptos básicos indispensables.

Ahora viene una novedad que seguro que resulta interesante, si en el mes de Diciembre vamos a explicar conceptos básicos, a partir de Enero ya no será necesario, por lo que.. ¡Estrenaremos sección! A partir de Enero empezaremos a compartir tutoriales de SIG, teledetección, programación... ¿qué os parece? 😉

Por otro lado, otra pequeña novedad, a partir de ahora también incorporaremos noticias del mundo de la geomática: avances, novedades... que creo que puede resultar muy enriquecedor (si encontráis alguna noticia interesante no dudéis en enviármela).

Los trabajos de geomática (ganadores de la encuesta) se quedan (no podía ser de otra forma 😋), cada último domingo del mes habrá un nuevo trabajo del mundo de la geomática (recordar que si tenéis algún trabajo que queráis compartir podéis poneros en contacto conmigo).

Y hasta aquí las novedades del blog, espero que os parezca buena idea introducir estas pequeñas novedades. 

Y, ahora si, empezamos con el contenido de esta semana, que, aprovechando que estamos de novedades, toca una entrada especial, sobre el IGN-CNIG y la visita que realizamos el pasado día 23 los alumnos del máster en Ingeniería Geomática y Geoinformación.

El IGN, Instituto Geográfico Nacional, es el organismo encargado de coordinar, gestionar y llevar a cabo distintos proyectos en ámbitos como la observación del territorio, la cartografía, geodesia, geofísica, etc. en España.

El día 23 de Noviembre, los estudiantes de máster en ingeniería Geomática y Geoinformación de la Universidad Politécnica de Valencia, tuvimos la oportunidad de visitar el IGN-CNIG, así que aquí os dejo una pequeña explicación de lo que vimos.

En primer lugar, vimos la exposición que tienen actualmente, denominada "Ecúmene" (Os dejo aquí el enlace del catálogo de la exposición, merece la pena). Es esta exposición, se hace un repaso por toda la evolución de la forma que ha tenido el ser humano de ver y representar la Tierra.

La exposición parte de la visión de los griegos del mundo, que ya pensaban que la Tierra era redonda, y también es muy interesante ver las distintas medidas de Tierra que se propusieron y cómo se midieron cada una de ellas.

Posteriormente, durante la Edad Media, los mapas pasaron a incluir elementos religiosos y simbólicos, como es el caso del siguiente ejemplo.

Posteriormente, los mapas evolucionaron a una representación más realista de la realidad. Primero, únicamente se incluían aquellas tierras que se conocían y, posteriormente, se incluyeron las "zonas en blanco" ¿Que es esto? se trataba de zonas desconocidas, se presuponía que en aquellos lugares en blanco del mapa, existían tierras que aún no se conocían.Y es precisamente esta idea la que da nombre a la exposición: ecúmene: el mundo conocido por una determinada cultura.

Con las distintas expediciones y avances, el mapa se fue "completando". Es en este punto cuando nos encontramos con el siguiente mapa:

En la imagen anterior se muestra el primer mapa en el que aparece "América".

Tras esto, la exposición continúa con los distintos avances en la cartografía y en la forma de obtener las medidas terrestres (como el cronómetro marino).

El final de la exposición es la siguiente imagen: primera imagen de la Tierra desde el espacio.

Y, con esto, concluye la exposición. Muy recomendable para todos aquellos apasionados de la cartografía.

Tras esto, visitamos distintas salas del IGN-CNIG en las que pudimos ver cómo se trabaja en distintos ámbitos. Nos hablaron del SIOSE, PNOT, PNOA.. y pusimos ver cómo trabajan y qué retos se les presentan. ¿No habéis oído hablar de los conceptos anteriores? No os preocupéis, más adelante en el blog, ¡hablaremos de todos ellos!

Además, también se nos habló de la normativa INSPIRE y de cómo es la situación en España con respecto de esta normativa.

Hasta aquí la visita al IGN. Resultó muy interesante ver cómo se trabaja en los distintos ámbitos en los que nos estamos formando. Quiero agradecer el trato que recibimos durante toda la visita, y, espero que, alguno de nosotros esté en un futuro allí.

Tras esto, un visita exprés a Madrid fue el broche final a la visita.

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Y hasta aquí la entrada de hoy, espero que os haya parecido interesante. Nos vemos muy pronto en el blog.

¡Disfrutad del puente!

Desarrollo de algoritmos usando datos GNSS

¡Bienvenidos una vez más a este rinconcito dedicado a la geomática!

En primer lugar deciros que he estado un poco ausente las últimas semanas (exámenes, trabajos y demás cosas con las que no os quiero aburrir) pero ya estoy aquí de nuevo con las pilas cargadas.

Este pequeño parón me ha permitido organizar algunos aspectos del blog, la semana que viene os contaré todas las novedades (no os lo perdáis 😉) y como la semana que viene (último domingo del mes) va a estar ocupada vamos a adelantar a hoy nuestra sección especial de #nuestros trabajos, así que, ahora si, ¡empezamos!

Esta vez vamos a presentar un trabajo realizado por Jorge Hernández Olcina, ingeniero en Geomática y Topografía y estudiante del máster en ingeniería Geomática y Geoinformación en la UPV. Os dejo con el interesante trabajo.

Título: Desarrollo de algoritmos usando datos GNSS

Autor: Jorge Hernández Olcina

Tutor: Ana Belén Anquela Julián

Tipo de trabajo: Trabajo fin de grado

Una de las tecnologías más utilizadas en la actualidad son los sistemas de navegación global por satélite (GNSS), tanto a nivel de usuario como a nivel profesional, ya que permiten desarrollar una gran cantidad de aplicaciones, como pueden ser sistemas de navegación y guiado, localización, cartografiado, gestión del territorio etc. Éstos son ejemplos que cada vez están más presentes en las vidas cotidianas de las personas, pues las infraestructuras globales creadas para el uso del GNSS permiten la aparición de multitud de explotaciones profesionales.

La motivación de este trabajo es profundizar en el funcionamiento del GNSS (dentro de muy poquito este contenido también aparecerá en el blog), además de comprender y adquirir los conocimientos básicos de cálculo que llevan integrados algunos dispositivos que usan esta tecnología.

En el presente trabajo se profundiza en la metodología de cálculo a partir de algoritmos matemáticos que permiten obtener las coordenadas de un dispositivo que incorpore la tecnología GNSS.

Datos de partida

Para ello se va a partir de una rutina de algoritmos existente, a partir de la cual se van a modificar dichos programas además de desarrollar nuevas rutinas de cálculo que se adapten a las necesidades deseadas.

Resumiendo, el trabajo consta de las siguientes partes:

- Modificar la estructura de algoritmos y scripts existentes con el fin de adaptarlos a los datos actuales. La rutina dada fue programada con objeto de cálculo de la posición de un receptor con efemérides transmitidas, en el año 2001. Actualmente los ficheros de observables y navegación han cambiado, por consiguiente, será necesario adaptar la rutina a los nuevos ficheros.

The GPS Easy Suite–Matlab code for the GPS newcomer, Kai Borre: [fuente: Artano]
The Easy Suite es una colección de scripts de Matlab que tienen como finalidad comprender  los aspectos básicos del sistema GPS. Vienen dados en dos colecciones:

• GPS Easy Suite I (2003) (10 scripts): Permiten realizar operaciones básicas como calcula posición de los satélites con efemérides transmitidas, cambios de formato de fechas, cálculo de coordenadas a partir de pseudodistancias etc. En ellos se encuentra la rutina que se va a emplear en el presente trabajo:

• “easy3.m”. Cálculo de la posición del receptor mediante posicionamiento absoluto con código (SPP - standard point positioning).

- Generar nuevos scripts y algoritmos que realicen el mismo procedimiento de cálculo que la rutina dada solo que en este caso, los datos de partida son efemérides precisas.

• En este trabajo uno de los objetivos es obtener las coordenadas de los satélites cada 30 segundos. Debido a que los ficheros de efemérides precisas solo facilitan las posiciones de los satélites cada 15 minutos, es preciso realizar una interpolación entre épocas para poder obtener la posición de los mismos cada 30 segundos. Para ello, la mejor forma es aplicando el polinomio de Lagrange, el cual nos dará una solución muy aproximada de la órbita del satélite, donde la incógnita del polinomio será la variable tiempo, la cual se podrá sustituir para obtener la posición del satélite en el momento deseado.

          Por tanto, asumimos valores funcionales (tj) que definen las épocas:

          tj,j=0,1,…,n  Entonces:

Es la definición de las funciones de correspondencia base (l_j (t)) de grado “n” relacionado con una época “t” arbitraria.

El valor funcional interpolado en la época “t” sigue el sumatorio:

Ésta es la definición matemática del polinomio. En la siguiente figura se puede apreciar un ejemplo del comportamiento del polinomio. En las partes extremas el polinomio aparece sesgado, pero en la parte central el polinomio se aproxima bastante a la función dada. También se puede observar que el polinomio siempre coincide en los puntos utilizados para la definición  del mismo f(tj).

Con todo esto, se va a generar un código que calcule la posición de un receptor con ambas soluciones (efemérides transmitidas y precisas), y que, a su vez, calcule la posición de los satélites que intervienen en la observación.

Metodología y resultados

Este apartado se va a dividir en dos grandes bloques:

1. Desarrollo de la interpolación de Lagrange: Se desarrollan tres scripts con el fin de  conseguir los resultados deseados, al final, se consiguió generar una función que calculara la interpolación para los satélites en una época determinada.

La función queda adaptada de forma que cada vez que se llama a ésta, devolverá solo la interpolación de ese satélite en la época indicada. Queda, por tanto, definida como:

function [pos_int] = Inter_Lgrge_Easy3(satelite,t_GPS,coorsat,tmp)

Donde las variables de entrada son:

• satelite: Es el número del satélite a interpolar.
• t_GPS: Es el tiempo de emisión de la señal por el satélite, es decir, la época en la que se desea obtener la posición del satélite. 
• coorsat: Matriz de coordenadas del satélite. Está compuesta por las coordenadas del satélite del cual se desea obtener la interpolación, que se almacenan fila por fila por cada una de las épocas. Proceden del archivo “MatrizCoorSat2.txt”.
• mp: Matriz de las épocas de interpolación. Proceden del archivo “Epocas2.txt”.

Devuelve:

• pos_int: Vector columna con las coordenadas del satélite interpolado en la época definida.

Con esta función se podrá obtener la posición de cada uno de los satélites dependiendo de la observación dada en el fichero de observables, en la época de salida de la señal del satélite.

2. Modificación de la rutina de “easy3”: Se va a explicar cómo se han modificado los distintos scripts que forman parte de la rutina para que funcionen con ficheros RINEX de la actualidad. También se ha modificado el programa para que calcule las coordenadas de una estación en distintas épocas y en distinto periodo de tiempo al programado inicialmente por Kai Borre, con ambas soluciones (efemérides transmitidas y precisas, estas últimas necesitan de la interpolación).

Se va a modificar toda la rutina, tanto el programa principal como las funciones asociadas al mismo, con el fin de poder calcular las coordenadas del receptor con las dos soluciones en un intervalo de observación de 2 horas, con observables cada 30 segundos, un total de 240 épocas.

El procedimiento de cálculo es el mismo en ambas soluciones, tanto en efemérides transmitidas como en efemérides precisas, cuya única diferencia es la obtención de la posición de los satélites, la cual se ha explicado en apartados anteriores. El proceso es el siguiente.

1. Preparación de los datos: Se preparan los datos necesarios para el cálculo. Para ello se emplean las funciones mencionadas en el apartado anterior.
2. Una vez preparados los datos éstos entran en la función que realiza el cálculo, “recpo_lsa.m” para efemérides transmitidas y “recpo_efp.m” para efemérides transmitidas. Como la obtención de la posición de los satélites ya se ha explicado, se va a generalizar el cálculo que realizan estas dos funciones, pues es el mismo procedimiento.
3. La forma de cálculo es simple, por cada época de observación se va a generar un sistema de ecuaciones que tenga como incógnitas las coordenadas de la estación y el estado del reloj. En cada una de las épocas aparece un número aleatorio de satélites observados, los cuales van a generar las ecuaciones del sistema, es decir, por cada satélite se añadirá una ecuación nueva.El sistema de ecuaciones se resolverá siguiendo un ajuste pos mínimos cuadrados, el cual devuelve una posición aproximada del receptor y el estado del reloj del mismo. Para la obtención de la matriz de coeficientes (matriz A) se necesitan los valores de la posición del satélite, el observable de la pseudodistancia y una posición previa del receptor. Lo mismo se necesita para obtener el vector de observables (vector K), solo que en este caso se añadirán las correcciones del error troposférico e ionosférico.Como se ha comentado, es necesario disponer de una posición previa del receptor, pero como al principio ésta se desconoce el procedimiento seguido es simple: Se calcula una primera iteración donde se parte que la posición del receptor es 0, y se calculan unas coordenadas previas, las cuales tendrán mucho error. Las nuevas coordenadas se almacenan en el vector de posición, y se vuelve a iterar realizan el mismo cálculo pero en este caso se empleará la nueva posición obtenida. Este proceso se repite tantas veces hasta que el error se reduce, es decir, se itera el proceso hasta obtener unas matrices estables y por tanto una posición del receptor buena. En la rutina de esay3 se itera hasta seis veces, pues son suficientes para obtener una posición buena.
4.  Con todas las posiciones obtenidas por cada época observada (concretamente 240 posiciones calculadas), se realiza una media aritmética de todas ellas obteniendo unas coordenadas promediadas de la estación.
5. Las coordenadas obtenidas se encuentran el sistema de coordenadas ECEF. Para una mejor comparación con la solución oficial, se ha realizado una transformación de las mismas a coordenadas geográficas y posteriormente a coordenadas UTM
6. El programa no solo calcula la posición del receptor, sino que inicialmente ya venía programado un ploteo de la variación de las coordenadas en las distintas épocas de cálculo. Además se ha añadido un ploteo de las órbitas de los satélites y el cálculo de la diferencia que se produce entre ambas soluciones, en las épocas de trabajo, con el fin de poder ver la diferencia entre calcular las coordenadas de los satélites de una forma o de otra.

Coordenadas

Posición de los satélites

Conclusiones

Con todo ello, se puede concluir que:

- Para la interpolación de Lagrange es necesario el uso de algoritmos y scripts de programación, ya que la complejidad del cálculo solo permite realizarlo por medio de la computación.

- La diferencia de cálculo de la posición de los satélites con ambas soluciones es de unos metros, por tanto, se puede concluir que ambas metodologías de cálculo son correctas, pues respetan el margen de error que las instituciones indican.

- Las coordenadas del receptor obtenidas, con ambas soluciones, se han mejorado con la aplicación de esta metodología, con respecto al cálculo que realizan algunos dispositivos a partir de la pseudodistancia, además destacar la mejora de unos 30-40 cm que las efemérides precisas generan con respecto a las efemérides transmitidas.

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¿Que os ha parecido el trabajo de esta semana? Si tenéis cualquier duda o algún trabajo que queráis compartir no dudes en ponerte en contacto conmigo.

Dentro de poco tendréis en el blog los enlaces a los trabajos completos que vamos compartiendo, por si queréis profundizar un poco más.

Y nos vemos el domingo que viene con una entrada especial y algunas novedades (¡espero que tengáis tantas ganas como yo de conocerlas!)

¡Hasta la próxima!