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Optimization methodology to be applied for the creation of geographic information systems for linear projects I
Optimización de la metodología a aplicar para la creación de sistemas de información geográfica para obras lineales I
Índice / Index
Optimization methodology to be applied for the creation of geographic information systems for linear projects I
Optimización de la metodología a aplicar para la creación de sistemas de información geográfica para obras lineales I
Índice / Index
1.- Introducción
1.1.- Situación actual
1.2.- Problemática detectada y justificación del trabajo
1.3.- Objetivos
1.4.- Estructura del estudio
2.- Estado del conocimiento
2.1.- La topografía en la obra lineal
2.1.1.- Elementos básicos de documentación topográfica
2.1.2.- Composición de los elementos básicos del trazado
2.1.3.- Software habitual para definición de trazados en obras lineales
2.2.- Formatos de dibujo
2.2.1.- El formato dxf
2.2.2.- El formato vml
2.2.3.- El formato svg
2.2.4.- El formato dwg
2.3.- La información documentada de obra
2.4.- Sistemas de información geográfica
2.4.1.- Revisión de programas de gis estándar
2.4.2.- Revisión de programas de gis que no siguen los estándares
2.5.- Tipos de lenguajes de programación
2.5.1.- Lenguajes de bajo nivel
2.5.2.- Lenguajes de nivel medio
2.5.3.- Lenguajes de alto nivel
2.6.- Tipos de bases de datos
2.6.1.- Sql, la comunicación entre bases de datos relacionales
2.7.- Los sistemas de representación gráfica tradicionales
2.8.- Normativa aplicable
3.- Solución propuesta
3.1.- Lectura de elementos topográficos: trazado y estructuras
3.1.1.- Elementos topográficos del trazado: eje
3.1.2.- Elementos topográficos del trazado: terreno
3.1.3.- Elementos topográficos del trazado: plataforma
3.1.4.- Elementos topográficos anejos al trazado: las estructuras
3.2.- Lectura de bases de datos
3.2.1.- Bases de datos de ensayos e inspección
3.2.1.1.- Bases de datos de ensayos, suelos
3.2.1.2.- Bases de datos de ensayos, densidades
3.2.1.3.- Bases de datos de ensayos, mezclas bituminosas
3.2.1.4.- Bases de datos de ensayos, hormigones
3.2.1.5.- Bases de datos de inspección, control
3.2.1.6.- Bases de datos de inspección, diario
3.2.2.- Bases de datos extras
3.2.2.1.- Bases de datos extras, fotos
3.2.2.2.- Bases de datos extras, definición de estructuras
3.2.2.3.- Bases de datos extras, definición de la capa de firme
3.2.2.4.- Bases de datos extras, localización extra
3.3.- El dibujo del trazado
3.3.1.- El dibujo en planta
3.3.2.- El dibujo en perspectiva
3.3.2.1.- El dibujo con superficies planas
3.3.2.2.- El dibujo en el navegador
3.4.- La unión del trazado con las bases de datos
3.4.1.- La unión de las estructuras al trazado
3.4.2.- La unión de los ensayos de suelos al trazado
3.4.3.- La unión de los ensayos de densidades al trazado
3.4.4.- La unión de los ensayos de hormigones al trazado
3.4.5.- La unión de los ensayos de firmes al trazado
3.4.6.- La unión de los inspecciones de control al trazado
3.4.7.- La unión del diario al trazado
3.4.8.- La unión de la documentación fotográfica al trazado
3.5.- La unión de la documentación y otras inspecciones
3.5.1.- La unión pasiva
3.5.2.- La unión activa
3.6.- Base matemática novedosa utilizada
3.6.1.- Pseudo-bases de datos
3.6.2.- Redes de taylor multidimensionales
3.6.3.- Sintegrales
3.7.- Consultas a la información a través de formularios
3.7.1.- Formularios de ensayos de suelos
3.7.2.- Formularios de ensayos de densidades
3.7.3.- Formularios de ensayos de hormigones
3.7.4.- Formularios de ensayos de firmes
3.7.5.- Formulario de inspecciones, control
3.7.6.- Formulario de inspecciones, diario
3.7.7.- Formulario de inspecciones, fotos
3.7.8.- Formulario de seguimiento en dxf y kml
3.8.- Resultados finales
4.- Conclusiones, futuras lineas de trabajo
5.- Bibliografía
1.2.- Problemática detectada y justificación del trabajo
Una de las principales problemáticas relacionadas con el control de calidad de obras lineales tales como carreteras o vías férreas radica en la gestión del ingente volumen de información que se genera, tanto en sus inicios, con el propio proyecto, como durante la ejecución y conclusión de la obra en sí, con todos los controles, ensayos y modificaciones de proyecto que se llevan a cabo (Orozco, 2004; Sánchez-Mora, 2009).
El archivo físico asociado al control de calidad de una obra en concreto suele acabar convirtiéndose en multitud de documentos almacenados en formatos diversos no vinculados entre sí lo que hace difícil e ineficiente su gestión.
One of the main problems related to quality control of linear works such as roads or railways resides in the management of huge volume of information generated both in its beginnings, the project itself, as well as during the execution and completion of the work itself, with all controls, testing and project modifications are carried out (Orozco, 2004; Sanchez-Mora, 2009).
The physical file associated with the control quality of a particular work usually end up becoming multitude of documents stored in different formats not linked making it difficult and inefficient management.
Como consecuencia, el tiempo dedicado a la realización de nuevos informes derivados de ese archivo físico resulta elevado y, además, los documentos van experimentando modificaciones personalistas que, además de acumular posibles errores, pueden modificar la imagen de marca de la empresa, que los expertos vinculan con su experiencia (Guisasola, 2003) y es considerada de gran relevancia a efectos de marketing y confianza del cliente (Martínez y Pina, 2003).
Consequently, the time spent on new reports derived from that file becomes high and also documents changes are experiencing personalist, besides accumulating errors, can modify the brand image of the company, which experts link with their experience (Guisasola, 2003) and is considered highly relevant for the purposes of marketing and customer confidence (Martinez and Pina, 2003).
Los Sistemas de Información Geográfica (SIG) se manifiestan como una herramienta útil en la gestión de información georeferenciada permitiendo, además, integrar información y documentación de muy diversa índole dentro de un mismo sistema (Ordóñez y Martínez-Alegría, 2003; Bolstad, 2005). Estas características los convierten en el candidato ideal para gestionar de forma vinculante toda la información exigida por el protocolo de control de calidad de grandes obras lineales, permitiendo a su vez el inventario de todos los ensayos y un control estadístico de los mismos (Sánchez-Mora, 2009).
The Geographic Information Systems (GIS) are expressed as a useful tool in the management of geo-referenced information also allowing to integrate information and documentation of various kinds within a single system (Ordonez and Martinez-Alegria, 2003; Bolstad, 2005) . These characteristics make it ideal for managing a binding all the information required by the protocol quality control of large linear works candidate, while allowing the inventory of all tests and statistical control of them (Sánchez-Mora , 2009).
Aunque los SIG se empezaron a generalizar a partir de la década de los 80, su gestación y desarrollo se remonta dos décadas atrás, siendo pionero el Canadian Geographic Information System, desarrollado con el objeto de gestionar los bosques y superficies marginales de Canadá (Domínguez, 2000). Bajo una estructura ráster y vectorial que combinaba la cartografía con los datos necesarios para la gestión forestal, se realizaban estudios sobre volumen maderable, pistas de saca y, también, se realizaban los informes de explotación para la administración forestal del país. Este sistema ha ido evolucionando y sigue en uso en la actualidad. Entre las décadas de los 60 y 70 tiene lugar el desarrollo de los SIG ráster o matriciales. En esta línea se desarrollan los sistemas SYMAP y GRID en la Universidad de Harvard, y el Map Analysis Package (MAP) en la Universidad de Yale, de gran trascendencia posterior (Domínguez, 2000). En general, se caracterizaban por ser sencillos y económicos, aunque sin capacidad para manejar atributos y sólo eran aplicables a espacios muy compartimentados. Ya en los años 70 el Harvard University's Laboratory for Computer Graphics and Spatial Analysis desarrolla ODYSSEY (Chrisman, 2006), que era un SIG vectorial con superposición de polígonos mediante geometría coordinada. Buena parte de los investigadores de estos laboratorios son los responsables del desarrollo y auge en los años 80 de los SIG entendidos como productos industriales. Es el momento del avance de los SIG vectoriales con la implantación de ARC/INFO por parte de ESRI (Chrisman, 2006).
Although GIS began to generalize from the 80s, its gestation and development goes back two decades, pioneering the Canadian Geographic Information System developed in order to manage forests and marginal areas of Canada (Domínguez, 2000). Under a raster and vector mapping structure that combined with the data necessary for forest management, wood volume studies were conducted, and operating reports for forest management in the country also performed. This system has evolved and is still in use today. Between the 60s and 70s takes place the development of GIS raster or matrix. In this line SYMAP and GRID systems are developed at the University of Harvard and the Map Analysis Package (MAP) at the University of Yale, large rear transcendence (Dominguez, 2000). It is generally characterized as simple and inexpensive but not capable of handling attributes and applied only to very compartmentalized spaces. Back in the 70s the Harvard University's Laboratory for Computer Graphics and Spatial Analysis develops ODYSSEY (Chrisman, 2006), which was a vector GIS polygon overlay using coordinate geometry. Much of researchers from these laboratories are responsible for the development and rise in the 80 GIS understood as industrial products. It's time for the advancement of vector GIS with the implementation of ARC / INFO from ESRI (Chrisman, 2006).
En la actualidad asistimos a la consolidación del SIG como industria, caracterizada por una progresiva integración de sistemas ráster y vectoriales, y por el aumento de la importancia de las comunicaciones entre sistemas y de la interfaz de usuario, así como por el uso de herramientas de programación tipo visual basadas en la metodología de orientación a objetos. Los nuevos campos de innovación de los SIG son la integración en sistemas de soporte de decisiones, los llamados sistemas de sobremesa (divulgación de la cartografía y de la Información Geográfica), los sistemas y servidores de información geográfica en red y distribuidos (Internet) y los llamados SIG móviles (aplicación de los SIG en el ámbito de la telefonía móvil) (Dangermond, 2007).
Un SIG puede definirse como una integración organizada de hardware, software y datos geográficos diseñada para capturar, almacenar, manipular, analizar y desplegar en todas sus formas la información geográficamente referenciada con el fin de resolver problemas complejos de planificación y gestión (Gutiérrez y Gould, 1994). También puede definirse como un modelo de una parte de la realidad referido a un sistema de coordenadas terrestre y construido para satisfacer unas necesidades concretas de información (Bosque Sendra, 1992). En el sentido más estricto, es cualquier sistema de información capaz de integrar, almacenar, editar, analizar, compartir y mostrar la información geográficamente referenciada (Santovenia et al., 2009). En un sentido más genérico, los SIG son herramientas que permiten a los usuarios crear consultas interactivas, analizar la información espacial, editar datos e imágenes, y presentar los resultados de todas estas operaciones (Santovenia et al., 2009).
Today we are witnessing the consolidation of GIS as an industry characterized by progressive integration of raster and vector systems, and the increasing importance of communications between systems and user interface as well as the use of tools type visual programming methodology based on object orientation. The new innovation fields of GIS are integrated into decision support systems, desktop systems called (disclosure of cartography and geographic information) systems and geographic information servers and distributed network (Internet) and called mobile GIS (GIS applications in the field of mobile telephony) (Dangermond, 2007).
A GIS can be defined as an organized integration of hardware, software, and geographic data designed to capture, store, manipulate, analyze and display all forms of geographically referenced information to solve complex planning and management (Gutiérrez and Gould, 1994). It can also be defined as a model of a part of reality referred to a terrestrial coordinate system and built to meet a specific information needs (Sendra Forest, 1992). In the strictest sense, is any information system capable of integrating, storing, editing, analyzing, sharing and displaying geographically referenced information (Santovenia et al., 2009). In a more generic sense, GIS are tools that allow users to create interactive queries, analyze spatial information, edit data and images, and present the results of these operations (Santovenia et al., 2009).
De acuerdo con Domínguez (2000) existen numerosos argumentos básicos para la utilización de un SIG como gestor de información: permite realizar comparaciones entre escalas y perspectivas emulando una cierta capacidad de representación de diferentes lugares al mismo tiempo, permite diferenciar entre cambios cualitativos y cuantitativos; aportando una gran capacidad de cálculo, permite gestionar un gran volumen de información, integra datos tabulares y geográficos junto a cálculos sobre variables, admite multiplicidad de aplicaciones y desarrollos y pone a nuestra disposición herramientas informáticas estandarizadas que pueden ir desde simples cajas de herramientas hasta paquetes llave en mano.
Desde el punto de vista de una obra lineal, un SIG permitirá no solo la gestión electrónica de documentos -que permite al usuario almacenar y consultar cualquier tipo de información no estructurada: imágenes, gráficos, documentos ofimáticos, imágenes digitalizada, etc-, sino su ubicación y georreferenciación en cualquier momento. El SIG funciona como una base de datos con información geográfica (datos alfanuméricos) que se encuentra asociada por un identificador común a los objetos gráficos de un mapa digital. De esta forma, señalando un objeto se conocen sus atributos e, inversamente, preguntando por un registro de la base de datos se puede saber su localización en la cartografía. La razón fundamental para utilizar un SIG es la gestión de información espacial. El sistema permite separar la información en diferentes capas temáticas y las almacena independientemente, permitiendo trabajar con ellas de manera rápida y sencilla, y facilitando al profesional la posibilidad de relacionar la información existente a través de la topología de los objetos, con el fin de generar otra nueva que no podríamos obtener de otra forma.
According to Dominguez (2000) there are several basic arguments for the use of GIS as information manager: allows comparisons between scales and perspectives emulating a certain capacity for representation of different places at once, to differentiate between qualitative and quantitative changes; providing a large computational power, to manage a large volume of information, integrates tabular and geographic data with estimates of variables, supports multiple applications and developments and provides us with standardized tools that can range from simple toolboxes to packages turnkey.
From the point of view of a linear projects, a GIS allows not only the electronic document management, which allows users to store and view any type of unstructured information: images, graphics, office documents, scanned images, etc, but its geo location and at any time. The GIS functions as a database with geographic information (alphanumeric data) which is attached by a common identifier to graphic objects on a digital map. Thus, pointing an object attributes are known and, conversely, asking for a record of the database is to know its location on the map. The rationale for using a GIS spatial information management. The system allows separate information into different thematic layers and stores independently, allowing you to work with them quickly and easily, and providing professionals the ability to relate existing information through the topology of objects, in order to generate a new one that could not otherwise obtain.
Originalmente hasta finales de los 90, cuando los datos del SIG se localizaban principalmente en grandes ordenadores y se utilizan para mantener registros internos, el software era un producto independiente. Sin embargo con el cada vez mayor acceso a Internet/Intranet y a la demanda de datos geográficos distribuidos, el software SIG ha cambiado gradualmente su perspectiva hacia la distribución de datos a través de redes. Hoy por hoy, dentro del software SIG se pueden distinguir siete grandes tipos de programas informáticos (Steiniger y Bocher, 2009):
SIG de escritorio. Son aquellos que se utilizan para crear, editar, administrar, analizar y visualizar los datos geográficos. A veces se clasifican en tres subcategorías según su funcionalidad: Visor SIG, que suelen ser un software sencillo que permite desplegar información geográfica a través de una ventana que funciona como visor y donde se pueden agregar varias capas de información. Editor SIG, que es aquel software SIG orientado principalmente al tratamiento previo de la información geográfica para su posterior análisis. Antes de introducir datos a un SIG es necesario prepararlos para su uso en este tipo de sistemas. Se requiere transformar datos en bruto o heredados de otros sistemas en un formato utilizable por el software SIG. SIG de análisis, que dispone de funcionalidades de análisis espacial y modelización de procesos.
Originally until the late 90s when the GIS data were mainly located in large computers and used to maintain internal records, the software was a separate product. However with the growing Internet / Intranet and demand for distributed geographic data, GIS software has gradually changed his perspective on the distribution of data across networks. Today, within the GIS software can distinguish seven major types of software (Steiniger and Bocher, 2009):
Desktop GIS. Are those that are used to create, edit, manage, analyze and visualize geographic data. Some are classified into three subcategories according to their functionality: GIS Viewer, which are usually a simple software that allows you to display geographic information through a window that acts as a viewfinder and where you can add multiple layers of information. GIS Editor, which is mainly oriented that pretreatment of geographic information for further analysis GIS software. Before entering data into a GIS is necessary to prepare them for use in such systems. It requires transforming raw data or inherited from other systems in a format usable by the GIS software. GIS analysis, which has features of spatial analysis and modeling of processes.
Sistemas de gestión de bases de datos. Se emplean para almacenar la información geográfica, pero a menudo también proporcionan la funcionalidad de análisis y manipulación de los datos. Una base de datos geográfica o espacial es una base de datos con extensiones que dan soporte de objetos geográficos permitiendo el almacenamiento, indexación, consulta y manipulación de información. Si bien algunas de estas bases de datos están implementadas para permitir también el uso de funciones de geoprocesamiento, el principal beneficio de estas se centra en la capacidades que ofrecen en el almacenamiento de datos especialmente georreferenciados. Algunas de estas capacidades incluyen un fácil acceso a este tipo de información mediante el uso de estándares de acceso a bases de datos como los controladores ODBC, la capacidad de unir o vincular fácilmente tablas de datos o la posibilidad de generar una indexación y agrupación de datos espaciales.
Management systems databases. They are used for storing geographic information, but often also provide the functionality of analysis and data manipulation. Base geographical or spatial data is a database which support extensions of geographic objects enabling storage, indexing, and query handling information. While some of these databases are implemented to also allow the use of geoprocessing functions, the main benefit of these focuses on the capabilities provided in the storage of particular geo-referenced data. Some of these capabilities include easy access to this information through the use of standards for access to databases like ODBC drivers, the ability to bind or easily link data tables or the ability to generate indexing and aggregation space.
Servidores cartográficos. Se utilizan para distribuir mapas a través de Internet
Cartographic servers. Are used to distribute maps via Internet
Servidores SIG. Proporcionan básicamente la misma funcionalidad que los SIG de escritorio pero permiten acceder a estas utilidades de geoprocesamiento a través de una red informática.
GIS Servers. Basically provide the same functionality as desktop GIS but allow access these utilities geoprocessing through a computer network.
Clientes web SIG. Permiten la visualización de datos y acceder a funcionalidades de análisis y consulta de servidores SIG a través de Internet o intranet.
GIS web clients. Allow data visualization and analysis capabilities access and query GIS servers through Internet or intranet.
Bibliotecas y extensiones espaciales. Proporcionan características adicionales que no forman parte fundamental del programa ya que pueden no ser requeridas por un usuario medio de este tipo de software.
Libraries and spatial extents. Provide additional features that are not essential as part of the program may not be required for an average user of such software.
SIG móviles. Se usan para la recogida de datos en campo a través de dispositivos móviles (PDA, Smartphone, Tablet PC,etc.). Con la adopción generalizada por parte de estos de dispositivos de localización GPS integrados, el software SIG permite utilizarlos para la captura y manejo de datos en campo. En el pasado la recogida de datos en campo destinados a Sistemas de Información Geográfica se realizaba mediante la señalización de la información geográfica en un mapa de papel y, a continuación, se volcaba esa información a formato digital una vez de vuelta frente al ordenador. Hoy en día a través de la utilización de dispositivos móviles los datos geográficos pueden ser capturados directamente mediante levantamientos de información en trabajo de campo.
Mobile GIS. Used for field data collection through mobile devices (PDA, Smartphone, Tablet PC, etc.). With the widespread adoption of these tracking devices integrated GPS, GIS software can use to capture and data management field. In the past the collection of field data for GIS was done by signaling geographic information in a paper map and then that information is poured into digital format once back at the computer. Today through the use of mobile devices geographic data can be captured directly by uprisings information on fieldwork.
El punto de diferenciación de los SIG está en la capacidad de manipular la información adscrita a éste, el medio medio mecanizado de integración geográfica. Tan importante es que incluso hay tipologías de SIG que no son incluidas como tales. Un ejemplo son los mapas virtuales de carreteras y los navegadores, ya que, cumpliendo con las premisas de contener información asociada a puntos y/o zonas geográficas no suelen ser catalogados como SIG.
Sólo son habitualmente definidos de SIG los sistemas y/o programas que siguen las estela de la empresa ESRI, en su producto ArcView. La metodología que sigue podría reflejarse en la figura 1.2.a:
El archivo físico asociado al control de calidad de una obra en concreto suele acabar convirtiéndose en multitud de documentos almacenados en formatos diversos no vinculados entre sí lo que hace difícil e ineficiente su gestión.
One of the main problems related to quality control of linear works such as roads or railways resides in the management of huge volume of information generated both in its beginnings, the project itself, as well as during the execution and completion of the work itself, with all controls, testing and project modifications are carried out (Orozco, 2004; Sanchez-Mora, 2009).
The physical file associated with the control quality of a particular work usually end up becoming multitude of documents stored in different formats not linked making it difficult and inefficient management.
Como consecuencia, el tiempo dedicado a la realización de nuevos informes derivados de ese archivo físico resulta elevado y, además, los documentos van experimentando modificaciones personalistas que, además de acumular posibles errores, pueden modificar la imagen de marca de la empresa, que los expertos vinculan con su experiencia (Guisasola, 2003) y es considerada de gran relevancia a efectos de marketing y confianza del cliente (Martínez y Pina, 2003).
Consequently, the time spent on new reports derived from that file becomes high and also documents changes are experiencing personalist, besides accumulating errors, can modify the brand image of the company, which experts link with their experience (Guisasola, 2003) and is considered highly relevant for the purposes of marketing and customer confidence (Martinez and Pina, 2003).
Los Sistemas de Información Geográfica (SIG) se manifiestan como una herramienta útil en la gestión de información georeferenciada permitiendo, además, integrar información y documentación de muy diversa índole dentro de un mismo sistema (Ordóñez y Martínez-Alegría, 2003; Bolstad, 2005). Estas características los convierten en el candidato ideal para gestionar de forma vinculante toda la información exigida por el protocolo de control de calidad de grandes obras lineales, permitiendo a su vez el inventario de todos los ensayos y un control estadístico de los mismos (Sánchez-Mora, 2009).
The Geographic Information Systems (GIS) are expressed as a useful tool in the management of geo-referenced information also allowing to integrate information and documentation of various kinds within a single system (Ordonez and Martinez-Alegria, 2003; Bolstad, 2005) . These characteristics make it ideal for managing a binding all the information required by the protocol quality control of large linear works candidate, while allowing the inventory of all tests and statistical control of them (Sánchez-Mora , 2009).
Aunque los SIG se empezaron a generalizar a partir de la década de los 80, su gestación y desarrollo se remonta dos décadas atrás, siendo pionero el Canadian Geographic Information System, desarrollado con el objeto de gestionar los bosques y superficies marginales de Canadá (Domínguez, 2000). Bajo una estructura ráster y vectorial que combinaba la cartografía con los datos necesarios para la gestión forestal, se realizaban estudios sobre volumen maderable, pistas de saca y, también, se realizaban los informes de explotación para la administración forestal del país. Este sistema ha ido evolucionando y sigue en uso en la actualidad. Entre las décadas de los 60 y 70 tiene lugar el desarrollo de los SIG ráster o matriciales. En esta línea se desarrollan los sistemas SYMAP y GRID en la Universidad de Harvard, y el Map Analysis Package (MAP) en la Universidad de Yale, de gran trascendencia posterior (Domínguez, 2000). En general, se caracterizaban por ser sencillos y económicos, aunque sin capacidad para manejar atributos y sólo eran aplicables a espacios muy compartimentados. Ya en los años 70 el Harvard University's Laboratory for Computer Graphics and Spatial Analysis desarrolla ODYSSEY (Chrisman, 2006), que era un SIG vectorial con superposición de polígonos mediante geometría coordinada. Buena parte de los investigadores de estos laboratorios son los responsables del desarrollo y auge en los años 80 de los SIG entendidos como productos industriales. Es el momento del avance de los SIG vectoriales con la implantación de ARC/INFO por parte de ESRI (Chrisman, 2006).
Although GIS began to generalize from the 80s, its gestation and development goes back two decades, pioneering the Canadian Geographic Information System developed in order to manage forests and marginal areas of Canada (Domínguez, 2000). Under a raster and vector mapping structure that combined with the data necessary for forest management, wood volume studies were conducted, and operating reports for forest management in the country also performed. This system has evolved and is still in use today. Between the 60s and 70s takes place the development of GIS raster or matrix. In this line SYMAP and GRID systems are developed at the University of Harvard and the Map Analysis Package (MAP) at the University of Yale, large rear transcendence (Dominguez, 2000). It is generally characterized as simple and inexpensive but not capable of handling attributes and applied only to very compartmentalized spaces. Back in the 70s the Harvard University's Laboratory for Computer Graphics and Spatial Analysis develops ODYSSEY (Chrisman, 2006), which was a vector GIS polygon overlay using coordinate geometry. Much of researchers from these laboratories are responsible for the development and rise in the 80 GIS understood as industrial products. It's time for the advancement of vector GIS with the implementation of ARC / INFO from ESRI (Chrisman, 2006).
En la actualidad asistimos a la consolidación del SIG como industria, caracterizada por una progresiva integración de sistemas ráster y vectoriales, y por el aumento de la importancia de las comunicaciones entre sistemas y de la interfaz de usuario, así como por el uso de herramientas de programación tipo visual basadas en la metodología de orientación a objetos. Los nuevos campos de innovación de los SIG son la integración en sistemas de soporte de decisiones, los llamados sistemas de sobremesa (divulgación de la cartografía y de la Información Geográfica), los sistemas y servidores de información geográfica en red y distribuidos (Internet) y los llamados SIG móviles (aplicación de los SIG en el ámbito de la telefonía móvil) (Dangermond, 2007).
Un SIG puede definirse como una integración organizada de hardware, software y datos geográficos diseñada para capturar, almacenar, manipular, analizar y desplegar en todas sus formas la información geográficamente referenciada con el fin de resolver problemas complejos de planificación y gestión (Gutiérrez y Gould, 1994). También puede definirse como un modelo de una parte de la realidad referido a un sistema de coordenadas terrestre y construido para satisfacer unas necesidades concretas de información (Bosque Sendra, 1992). En el sentido más estricto, es cualquier sistema de información capaz de integrar, almacenar, editar, analizar, compartir y mostrar la información geográficamente referenciada (Santovenia et al., 2009). En un sentido más genérico, los SIG son herramientas que permiten a los usuarios crear consultas interactivas, analizar la información espacial, editar datos e imágenes, y presentar los resultados de todas estas operaciones (Santovenia et al., 2009).
Today we are witnessing the consolidation of GIS as an industry characterized by progressive integration of raster and vector systems, and the increasing importance of communications between systems and user interface as well as the use of tools type visual programming methodology based on object orientation. The new innovation fields of GIS are integrated into decision support systems, desktop systems called (disclosure of cartography and geographic information) systems and geographic information servers and distributed network (Internet) and called mobile GIS (GIS applications in the field of mobile telephony) (Dangermond, 2007).
A GIS can be defined as an organized integration of hardware, software, and geographic data designed to capture, store, manipulate, analyze and display all forms of geographically referenced information to solve complex planning and management (Gutiérrez and Gould, 1994). It can also be defined as a model of a part of reality referred to a terrestrial coordinate system and built to meet a specific information needs (Sendra Forest, 1992). In the strictest sense, is any information system capable of integrating, storing, editing, analyzing, sharing and displaying geographically referenced information (Santovenia et al., 2009). In a more generic sense, GIS are tools that allow users to create interactive queries, analyze spatial information, edit data and images, and present the results of these operations (Santovenia et al., 2009).
De acuerdo con Domínguez (2000) existen numerosos argumentos básicos para la utilización de un SIG como gestor de información: permite realizar comparaciones entre escalas y perspectivas emulando una cierta capacidad de representación de diferentes lugares al mismo tiempo, permite diferenciar entre cambios cualitativos y cuantitativos; aportando una gran capacidad de cálculo, permite gestionar un gran volumen de información, integra datos tabulares y geográficos junto a cálculos sobre variables, admite multiplicidad de aplicaciones y desarrollos y pone a nuestra disposición herramientas informáticas estandarizadas que pueden ir desde simples cajas de herramientas hasta paquetes llave en mano.
Desde el punto de vista de una obra lineal, un SIG permitirá no solo la gestión electrónica de documentos -que permite al usuario almacenar y consultar cualquier tipo de información no estructurada: imágenes, gráficos, documentos ofimáticos, imágenes digitalizada, etc-, sino su ubicación y georreferenciación en cualquier momento. El SIG funciona como una base de datos con información geográfica (datos alfanuméricos) que se encuentra asociada por un identificador común a los objetos gráficos de un mapa digital. De esta forma, señalando un objeto se conocen sus atributos e, inversamente, preguntando por un registro de la base de datos se puede saber su localización en la cartografía. La razón fundamental para utilizar un SIG es la gestión de información espacial. El sistema permite separar la información en diferentes capas temáticas y las almacena independientemente, permitiendo trabajar con ellas de manera rápida y sencilla, y facilitando al profesional la posibilidad de relacionar la información existente a través de la topología de los objetos, con el fin de generar otra nueva que no podríamos obtener de otra forma.
According to Dominguez (2000) there are several basic arguments for the use of GIS as information manager: allows comparisons between scales and perspectives emulating a certain capacity for representation of different places at once, to differentiate between qualitative and quantitative changes; providing a large computational power, to manage a large volume of information, integrates tabular and geographic data with estimates of variables, supports multiple applications and developments and provides us with standardized tools that can range from simple toolboxes to packages turnkey.
From the point of view of a linear projects, a GIS allows not only the electronic document management, which allows users to store and view any type of unstructured information: images, graphics, office documents, scanned images, etc, but its geo location and at any time. The GIS functions as a database with geographic information (alphanumeric data) which is attached by a common identifier to graphic objects on a digital map. Thus, pointing an object attributes are known and, conversely, asking for a record of the database is to know its location on the map. The rationale for using a GIS spatial information management. The system allows separate information into different thematic layers and stores independently, allowing you to work with them quickly and easily, and providing professionals the ability to relate existing information through the topology of objects, in order to generate a new one that could not otherwise obtain.
Originalmente hasta finales de los 90, cuando los datos del SIG se localizaban principalmente en grandes ordenadores y se utilizan para mantener registros internos, el software era un producto independiente. Sin embargo con el cada vez mayor acceso a Internet/Intranet y a la demanda de datos geográficos distribuidos, el software SIG ha cambiado gradualmente su perspectiva hacia la distribución de datos a través de redes. Hoy por hoy, dentro del software SIG se pueden distinguir siete grandes tipos de programas informáticos (Steiniger y Bocher, 2009):
SIG de escritorio. Son aquellos que se utilizan para crear, editar, administrar, analizar y visualizar los datos geográficos. A veces se clasifican en tres subcategorías según su funcionalidad: Visor SIG, que suelen ser un software sencillo que permite desplegar información geográfica a través de una ventana que funciona como visor y donde se pueden agregar varias capas de información. Editor SIG, que es aquel software SIG orientado principalmente al tratamiento previo de la información geográfica para su posterior análisis. Antes de introducir datos a un SIG es necesario prepararlos para su uso en este tipo de sistemas. Se requiere transformar datos en bruto o heredados de otros sistemas en un formato utilizable por el software SIG. SIG de análisis, que dispone de funcionalidades de análisis espacial y modelización de procesos.
Originally until the late 90s when the GIS data were mainly located in large computers and used to maintain internal records, the software was a separate product. However with the growing Internet / Intranet and demand for distributed geographic data, GIS software has gradually changed his perspective on the distribution of data across networks. Today, within the GIS software can distinguish seven major types of software (Steiniger and Bocher, 2009):
Desktop GIS. Are those that are used to create, edit, manage, analyze and visualize geographic data. Some are classified into three subcategories according to their functionality: GIS Viewer, which are usually a simple software that allows you to display geographic information through a window that acts as a viewfinder and where you can add multiple layers of information. GIS Editor, which is mainly oriented that pretreatment of geographic information for further analysis GIS software. Before entering data into a GIS is necessary to prepare them for use in such systems. It requires transforming raw data or inherited from other systems in a format usable by the GIS software. GIS analysis, which has features of spatial analysis and modeling of processes.
Sistemas de gestión de bases de datos. Se emplean para almacenar la información geográfica, pero a menudo también proporcionan la funcionalidad de análisis y manipulación de los datos. Una base de datos geográfica o espacial es una base de datos con extensiones que dan soporte de objetos geográficos permitiendo el almacenamiento, indexación, consulta y manipulación de información. Si bien algunas de estas bases de datos están implementadas para permitir también el uso de funciones de geoprocesamiento, el principal beneficio de estas se centra en la capacidades que ofrecen en el almacenamiento de datos especialmente georreferenciados. Algunas de estas capacidades incluyen un fácil acceso a este tipo de información mediante el uso de estándares de acceso a bases de datos como los controladores ODBC, la capacidad de unir o vincular fácilmente tablas de datos o la posibilidad de generar una indexación y agrupación de datos espaciales.
Management systems databases. They are used for storing geographic information, but often also provide the functionality of analysis and data manipulation. Base geographical or spatial data is a database which support extensions of geographic objects enabling storage, indexing, and query handling information. While some of these databases are implemented to also allow the use of geoprocessing functions, the main benefit of these focuses on the capabilities provided in the storage of particular geo-referenced data. Some of these capabilities include easy access to this information through the use of standards for access to databases like ODBC drivers, the ability to bind or easily link data tables or the ability to generate indexing and aggregation space.
Servidores cartográficos. Se utilizan para distribuir mapas a través de Internet
Cartographic servers. Are used to distribute maps via Internet
Servidores SIG. Proporcionan básicamente la misma funcionalidad que los SIG de escritorio pero permiten acceder a estas utilidades de geoprocesamiento a través de una red informática.
GIS Servers. Basically provide the same functionality as desktop GIS but allow access these utilities geoprocessing through a computer network.
Clientes web SIG. Permiten la visualización de datos y acceder a funcionalidades de análisis y consulta de servidores SIG a través de Internet o intranet.
GIS web clients. Allow data visualization and analysis capabilities access and query GIS servers through Internet or intranet.
Bibliotecas y extensiones espaciales. Proporcionan características adicionales que no forman parte fundamental del programa ya que pueden no ser requeridas por un usuario medio de este tipo de software.
Libraries and spatial extents. Provide additional features that are not essential as part of the program may not be required for an average user of such software.
SIG móviles. Se usan para la recogida de datos en campo a través de dispositivos móviles (PDA, Smartphone, Tablet PC,etc.). Con la adopción generalizada por parte de estos de dispositivos de localización GPS integrados, el software SIG permite utilizarlos para la captura y manejo de datos en campo. En el pasado la recogida de datos en campo destinados a Sistemas de Información Geográfica se realizaba mediante la señalización de la información geográfica en un mapa de papel y, a continuación, se volcaba esa información a formato digital una vez de vuelta frente al ordenador. Hoy en día a través de la utilización de dispositivos móviles los datos geográficos pueden ser capturados directamente mediante levantamientos de información en trabajo de campo.
Mobile GIS. Used for field data collection through mobile devices (PDA, Smartphone, Tablet PC, etc.). With the widespread adoption of these tracking devices integrated GPS, GIS software can use to capture and data management field. In the past the collection of field data for GIS was done by signaling geographic information in a paper map and then that information is poured into digital format once back at the computer. Today through the use of mobile devices geographic data can be captured directly by uprisings information on fieldwork.
El punto de diferenciación de los SIG está en la capacidad de manipular la información adscrita a éste, el medio medio mecanizado de integración geográfica. Tan importante es que incluso hay tipologías de SIG que no son incluidas como tales. Un ejemplo son los mapas virtuales de carreteras y los navegadores, ya que, cumpliendo con las premisas de contener información asociada a puntos y/o zonas geográficas no suelen ser catalogados como SIG.
Sólo son habitualmente definidos de SIG los sistemas y/o programas que siguen las estela de la empresa ESRI, en su producto ArcView. La metodología que sigue podría reflejarse en la figura 1.2.a:
The point of differentiation of GIS is the ability to manipulate information attached to it, the average medium machining of geographical integration. So important is that there are even types of GIS which are not included as such. An example is the virtual road maps and browsers, as, provided the premises to contain information related to points and / or geographical areas not usually classified as GIS.
Are usually defined only GIS systems and / or programs that follow the trail of the company ESRI, ArcView on your product. The methodology that follows could be reflected in Figure 1.2.a:
Are usually defined only GIS systems and / or programs that follow the trail of the company ESRI, ArcView on your product. The methodology that follows could be reflected in Figure 1.2.a:
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Figura
1.2.a: Esquema básico SIG convencional
Figure 1.2.a: Basic scheme conventional GIS
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Si en lugar de planos se tiene una red donde son definidos los nodos y las relaciones entre ellos. Cada nodo tienen adherido un punto geográfico. Tal sistema desemboca en ejemplos como el mapa virtual de carreteras editado por el Ministerio de Fomento (en antiguas ediciones MOPU o MOPTMA), según las figuras 1.2.b :
If instead of drawings is has a network where the nodes are defined and the relationships between them. Each node has joined a geographical point. Such a system leads to examples like the virtual road map published by the Ministry of Public Works (in old editions MOPU or MOPTMA), according to figures 1.2.b:
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| Figura 1.2.b: Mapa virtual de carreteras Figure 1.2.b: virtual road map |
No hay planos como tal, sino una red de nodos distribuida geográficamente y una interrelación entre ellos que permite la resolución de consultas. En el ejemplo se busca el itinerario mas corto entre dos ciudades y el resultado de la consulta es el dibujo del itinerario buscado y la distancia a recorrer, el tiempo que se necesita, el consumo, la tipología de las carreteras utilizadas, etc.
La metodología utilizada sería la mostrada en la figura 1.2.c.
No draws as such, but a network of geographically distributed nodes and a relationship between them that allows the resolution of queries. In the example the shortest route between two cities is sought and the result of the query is drawing itinerary sought and the distance traveled, the time needed, consumption, types of roads used, etc.
The methodology would be shown in Figure 1.2.c.
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| Figura 1.2.c: Esquema básico SIG nodular Figure 1.2.c: Basic scheme nodular GIS |
Tales herramientas permiten contemplar el sistema más generalista La metodología más amplia de un SIG que englobara ambos casos sería la indicada en la figura 1.2.d.
Such tools allow contemplate the more general system Widest GIS methodology that encompasses both cases would be indicated in Figure 1.2.d.
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| Figura 1.2.d: Esquema básico SIG general Figure 1.2.d: General Basic scheme GIS |
Esta generalización buscada no es un capricho banal. La diferencia sustancial entre obtener los datos geográficos desde planos u otro sistema radica en el tiempo de consecución de los datos geográficos.
De esta manera se llega a la definición de una carretera como la correspondiente a la incluida en la figura 1.2.e
This sought generalization is not a banal whim. The substantial difference between obtaining geographic data from flat or other system lies in the time of completion of the geographic data.
This way you get to the definition of a road as corresponding to that included in Figure 1.2.e
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| Figura 1.2.e: Plano de trazado. Figure 1.2.e: Draw Plot. |
que está igualmente definida por el archivo original del programa de trazado, figura 1.2.f.
which is also defined by the original program file path, figure 1.2.f.
# Eje N§ 1 tronco del 1+000-2+000 11-10-2009 P g. 1
PUNTOS FIJOS cada 20 metros
P.K. Coord. X Coord. Y Azimut
=========== =========== =========== ========
1000.000 372112.502 4605618.164 280.1273
1020.000 372093.433 4605612.132 280.9186
1040.000 372074.286 4605606.354 281.7675
1060.000 372055.064 4605600.833 282.6163
1080.000 372035.769 4605595.567 283.4651
1100.000 372016.407 4605590.560 284.3139
1120.000 371996.979 4605585.811 285.1628
[...]
Figura 1.2.f: Extracto del archivo que define la plataforma.
Figure 1.2.f: Extract the file that defines the platform.
La diferencia está en los siguientes puntos:
1º.- El archivo del plano habitualmente tipificado para obras lineales suele abarcar unos 500 metros de longitud y ocupa entre 1.000 y 2.000 kBytes.
2º.- El archivo de definición de plataforma abarcaría todo el eje, que en muchos casos, abarcaría varios kilómetros y sólo pesa unos cientos de Bytes.
3º.- El archivo del plano no está previamente zonificado y el archivo de definición ya tiene una previa definición del eje por puntos kilométricos.
The difference lies in the following points:
1.- The file usually typified plane for linear works, usually extends about 500 meters long and takes between 1,000 and 2,000 Kbytes.
2.- The platform definition file cover the entire shaft, which in many cases would cover several kilometers and only weighs a few hundred bytes.
3.- The flat file is not previously zoned and the definition file is already pre-axis defined by mile markers.
El problema reside en que todos los programas libres y comerciales existentes para hacer frente a la generalidad de la problemática SIG, necesitan una entrada de datos por plano (archivo de dibujo DXF, DWG, SVG) y una posterior zonificación. Ninguno está orientado hacia los programas de trazado habituales (CLIP o ISTRAM). Es de suponer que poder partir de los datos iniciales por los archivos de definición y no por los planos ahorraría espacio de memoria (10.000 veces menor) y un tiempo de personal ya que no requeriría la adhesión al sistema de plano a plano. La zonificación sería una labor inmediata ya que la realizaría el sistema automáticamente. Tan sólo habría que referir los datos al eje y p.k. relacionados en el archivo de definición de la plataforma, hecho que por defecto, se suele realizar.
The problem is that all existing free and commercial programs to address the generality of the problem GIS need a data entry by plane (drawing file DXF, DWG, SVG) and subsequent zoning. None faces the usual layout programs (CLIP or ISTRAM). Presumably power from the initial data definition files and not the planes would save memory space (10,000 times lower) and a time of personal and do not require adherence to the system from plane to plane. The zoning would be an immediate task since the system will automatically take place. Only it would be reportable data to the shaft and pk I related in the definition file of the platform, made default is usually performed.
La metodología a realizar conseguirá la unión e integración de datos por sí mismos, por su propia naturaleza, sin necesidad de trabajo adicional. Paralelamente se irá realizando un programa de ordenador siguiendo estas mismas pautas como comprobación de la bondad del sistema. De esta manera se cubrirá el hueco existente entre la obra civil lineal y los sistemas de información geográfica.
The methodology to make the union and integration get data themselves, by their nature, without additional work. It will be performing alongside a computer program following these same guidelines as proof of the goodness of the system. Thus the gap between the linear civil engineering and geographic information systems will be covered.
La primera vez que apareciera esta problemática fue en el año 2.000. A la vez que se realizaba el control de calidad de la obra de construcción de la A-11, tramo: Cistérniga – Tudela de Duero existía el compromiso de realizar un SIG con el sistema convencional (aparte de los trabajos típicos de asistencia técnica). La obra era de 20 km, el trazado lo componían 40 planos de 2 MBytes cada uno y cada vez que se definía una zona, ésta ocupaba en bits el equivalente de plano a memoria física. Después de zonificar los primeros quilómetros y anexar datos a estos el sistema empezó a adquirir volumen exponencialmente. Al mes de empezar el tamaño de los archivos que utilizaba el sistema era de unos 20 Gbytes y no se había hecho ni el 1% del trabajo. ¿como se ha llegado desde unos bytes de partida en la definición del terreno y la vía al tamaño de varios Gbytes? Y lo más importante ¿Es necesaria tal transformación?
Los ordenadores se “colgaban” y siempre se acababa colmatando el disco duro. Los medios necesarios para afrontar el resto del proyecto no eran asumibles, ni económica ni técnicamente. De esta necesidad, se creó la primera versión de un programa de SIG orientado a obras lineales (bautizada con el nombre de G-Enma, acrónimo de GIS de ENMACOSA). Con el tiempo la estructura del mismo fue completándose hasta terminar con la estructura metodológica, ya madura, descrita en la presente artículo que incluso puede operar vía web (Proyecto W-Enma)
The first time I appeared this problem was in 2000. While the quality control of the construction of the A-11 was performed, section: Cistérniga - Tudela de Duero was committed to conducting a GIS with the conventional system (apart from the typical work of technical assistance). The work was 20 km, the route was made up of 40 planes 2 MBytes each and every time a zone is defined, it occupied in bits up to the equivalent of physical memory. After the first kilometers zoning and append data to these system began to acquire volume exponentially. One month after starting the file sizes that used the system was about 20 Gbytes and had not even 1% of the work. How does it has come from a few bytes starting in defining the terrain and route the size of several Gbytes? And most importantly does such transformation necessary?
Computers are "hanging" and always had just filling your hard drive. The means to meet the rest of the project were not assumed, either economically or technically. From this need, the first version of a GIS program oriented linear works (named after G-Enma, acronym GIS Enmacosa) was created. Eventually the structure thereof was made up to the end, mature methodological structure described in this paper can even operate via web (Project W-Enma)
1.3.- OBJETIVOS, OBJECTIVES
El objetivo principal es precisamente el propio título de la presente tesis: “Optimización de la metodología a aplicar para a creación de sistemas de información geográfica para obras lineales”.
The main objective is the title of this thesis itself: "Optimization of the methodology to apply for a creation of GIS for linear works."
Continuará...
To be continued ...
Optimization methodology to be applied for the creation of geographic information systems for linear projects III
Optimización de la metodología a aplicar para la creación de sistemas de información geográfica para obras lineales III
Optimización de la metodología a aplicar para la creación de sistemas de información geográfica para obras lineales III
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