Optimization methodology to be applied for the creation of geographic information systems for linear projects VI/ Optimización de la metodología a aplicar para la creación de sistemas de información geográfica para obras lineales VI

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Optimization methodology to be applied for the creation of geographic information systems for linear projects V
Optimización de la metodología a aplicar para la creación de sistemas de información geográfica para obras lineales V


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

2.4.- SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA ESTÁNDAR / GEOGRAPHIC INFORMATION SYSTEMS STANDARD

Estos últimos años han ido apareciendo multitud de programas dedicados a la creación de sistemas de información geográfica. Basta con realizar un búsqueda simple por internet para encontrar multitud de ellos, para cada sistema operativo y licencia privativa o libre. Un esbozo actual correspondería a la siguiente enumeración separando el software libre del no libre:

In recent years have appeared many dedicated to the creation of GIS programs. Simply perform a simple search on the internet to find many of them, for each operating system and custodial or free license. A current draft correspond to the following enumeration separating free and non-free software:

Software libre / free:

•  GeoPista, (Soporte en Java)
•  GeoServer, (Soporte para Windows, Mac, Linux)
•  GRASS, (Soporte para Windows, Mac, Linux)
•  gvSIG, (Soporte en Java)
•  ILWIS, (Soporte para Windows)
•  Generic Mapping Tools, (Soporte para Windows, Mac y Linux)
•  JUMP, (Soporte en Java)
•  LocalGIS, (Soporte en Java)
•  MapGuide Open Source, (Soporte para Windows, Mac y Linux)
•  MapServer, (Soporte para Windows, Mac y Linux)
•  MapWindow GIS, (Soporte para Windows)
•  Quantum GIS, (Soporte para Windows, Mac y Linux)
•  SAGA GIS, (Soporte para Windows, Mac y Linux)
•  SavGIS, (Soporte para Windows)
•  SEXTANTE-gvSIG, (Soporte en Java)
•  SPRING, (Soporte para Windows y Linux, sin soporte para MAC)
•  uDIG, (Soporte para Windows, Mac, y Linux)

Software propietario / no free:

• ABACO DbMAP, (Soporte para Windows, Mac y Linux)
• ArcView, (Soporte para Windows)
• ArcGIS, (Soporte para Windows)
• Autodesk Map, (Soporte para Windows)
• Caris, (Soporte para Windows)
• CartaLinx, (Soporte para Windows)
• Geomedia, (Soporte para Windows)
• IDRISI, (Soporte para Windows)
• Manifold, (Soporte para Windows)
• MapInfo, (Soporte para Windows y Linux)
• Maptitude, (Soporte para Windows)
• GE Smallworld, (Soporte para Windows)
• SITAL, (Soporte para Windows)
• TatukGIS, (Soporte para Windows)
• TNTMips, (Soporte para Windows)
• TransCAD, (Soporte para Windows)

Todos estos programas utilizan como entrada gráfica planos, ya sea con formatos típicos dxf, dwg, svg.

All these programs use as graphical input planes with typical formats dxf, dwg, svg.

2.4.1.- REVISIÓN DE PROGRAMAS DE GIS ESTÁNDAR

ArcView: 

Éste es el programas más renombrado dentro del entrono GIS. Producido por la empresa ESRI. ArcView (véase figura 2.4.1.a), se puede entender el contexto geográfico de los datos, lo que le permite ver las relaciones e identificar patrones en formas nuevas. Con ArcView se pueden generar mapas de autor e interactuar con sus datos mediante la generación de informes y gráficos y de impresión e incrustación de sus mapas en otros documentos y aplicaciones.

Tiene mapas de plantillas para crear un estilo coherente en los mapas, proceso de construir modelos, scripts, y flujos de trabajo para visualizar y analizar los datos. Lee, importa y gestiona más de 70 diferentes tipos de datos y formatos, incluyendo datos demográficos, instalaciones, dibujos CAD, imágenes, servicios Web, multimedia y metadatos. Utiliza herramientas como buscar, identificar, medir, y hipervínculo para descubrir información no disponible cuando se trabaja con mapas de papel estático.

This is the most renowned programs within the entrono GIS. Produced by the company ESRI. ArcView (Figure 2.4.1.a), you can understand the geographic context of the data, allowing you to see relationships and identify patterns in new ways. With ArcView can generate maps of the author and interact with your data by generating reports and charts and printing and embedding your maps in other documents and applications.

It maps templates to create a consistent style on maps build process models, scripts, and workflows to visualize and analyze the data. Lee, imports and manages more than 70 different data types and formats including demographics, facilities, CAD drawings, images, Web services, multimedia and metadata. Use tools like search, identify, measure, and Hyperlink to discover information not available when working with static paper maps.

Figura 2.4.1.a

AutoDesk Map:

AutoCAD ® Map 3D (figura 2.4.1.b) proporciona la cartografía acceso a los datos necesarios para la planificación de la infraestructura, el diseño y las actividades de gestión. Útil para logística, desarrollo de la tierra, el agua y proyectos de energía. Puede servir de apoyo para catastrales con utilidades de imagen, topográficas, ambientales, LIDAR.

Este año ha empezado a implementar el servicio de Maps-Server.

AutoCAD ® Map 3D (Figure 2.4.1.b) mapping provides access to data needed for infrastructure planning, design and management activities. Useful for logistics, land development, water and energy projects. You can support for cadastral image utilities, topographic, environmental, LIDAR.

This year has begun implementing service-Server Maps.

Figura 2.4.1.b

gvSIG:

gvSIG es un proyecto de desarrollo de SIG en software libre, que incluye principalmente las aplicaciones gvSIG Desktop y gvSIG Mobile.

gvSIG Desktop es un programa informático para el manejo de información geográfica con precisión cartográfica que se distribuye bajo licencia GNU GPL v2.

Permite acceder a información vectorial y rasterizada así como a servidores de mapas que cumplan la especificaciones del OGC. Esta es una de las principales características de gvSIG respecto a otros SIG aparte de importante implementación de servicios OGC: WMS (Web Map Service), WFS (Web Feature Service), WCS (Web Coverage Service), Servicio de Catálogo y Servicio de Nomenclátor.

Está desarrollado en lenguaje de programación Java, funcionando con los sistemas operativos Microsoft Windows, Linux y Mac OS X, y utiliza bibliotecas estándar de GIS reconocidas, como Geotools o Java Topology Suite (JTS). Asimismo, gvSIG posee un lenguaje de scripting basado en Jython y también se pueden crear extensiones en Java utilizando las clases de gvSIG.

Entre los formatos gráficos de fichero más habituales cuenta entre otros con acceso a formatos vectoriales GML, SHP, DXF, DWG, DGN, KML y formatos de imagen rasterizada como MrSID, GeoTIFF, ENVI o ECW.

Iniciado en el año 2004, es un proyecto de desarrollo informático impulsado inicialmente por la Conselleria de Infraestructuras y Transportes de la Generalidad Valenciana y la Unión Europea mediante el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER). Actualmente está impulsado por un conjunto de entidades (empresas, administraciones, universidades) englobadas bajo la Asociación gvSIG (Iver, Prodevelop, Software Colaborativo, Creativa, Conselleria de Infraestructuras y Transportes).

gvSIG is a project of development of GIS in free software, which mainly includes the gvSIG gvSIG Desktop and Mobile applications.

gvSIG Desktop is software for managing geographic information with cartographic precision is distributed under GNU GPL v2.

Provides access to vector data and raster well as interactive maps that meet the specifications of the OGC. This is one of the main features of gvSIG over other GIS apart from implementing important services OGC: WMS (Web Map Service), WFS (Web Feature Service), WCS (Web Coverage Service), Service Catalog and Service List.

It is developed in Java programming language, running on the Microsoft Windows, Linux and Mac OS X operating systems, and uses recognized standard GIS libraries, as Geotools or Java Topology Suite (JTS). GvSIG also has a scripting language based on Jython and can also be created using extensions in Java classes gvSIG.

Among the most common graphics file formats counts among others with access to vector formats GML, SHP, DXF, DWG, DGN, KML and raster image formats like MrSID, GeoTIFF, ENVI or ECW.

It started in 2004, is a software development project initially driven by the Department of Infrastructure and Transport of the Generalitat Valenciana and the European Union through the European Regional Development Fund (ERDF). It is currently driven by a set of entities (companies, administrations, universities) included under the gvSIG Association (Iver, Prodevelop, Collaborative Software, Creative, Department of Infrastructure and Transport).

Funcionalidades gvSIG Desktop

Acceso a formatos vectoriales: SHP, GML, KML, DXF, DWG, DGN.
Acceso a formatos ráster: BMP, GIF, TIF, TIFF, JPG, JPEG, PNG, VRT, DAT de ENVI, ERDAS (LAN, GIS, IMG), PCI Geomatics (PIX, AUX), ADF de ESRI, ILWIS (MPR, MPL), MAP de PC Raster, ASC, PGM, PPM, RST de IDRISI, RMF, NOS, KAP, HDR, RAW.
Acceso a servicios remotos: OGC (WMS, WFS, WCS, WFS-T, WPS), ArcIMS, Ecwp.
Acceso a bases de datos y tablas: PostGIS, MySQL, ArcSDE, Oracle, JDBC, CSV.
Navegación: zooms, desplazamiento, gestión de encuadres, localizador.
 Consulta: información, medir distancias, medir áreas, hiperenlace.
 Selección: por punto, por rectángulo, por polígono, por capa, por atributos, invertir selección, borrar selección.
 Búsqueda: por atributo, por coordenadas.
 Geoprocesos: área de influencia, recortar, disolver, juntar, envolvente convexa, intersección, diferencia, unión, enlace espacial, translación 2D, proyección (sólo vectorial), geoprocesos Sextante.
 Edición gráfica: añadir capa de eventos, snapping, rejilla, flatness, pila de comandos, deshacer/rehacer, copiar, simetría, rotar, escalar, desplazar, editar vértice, polígono interno, matriz, explotar, unir, partir, autocompletar polígono, insertar punto, multipunto, línea, arco, polilínea, polígono, rectángulo, cuadrado, círculo, elipse.
 Edición alfanumérica: modificar estructura tabla, editar registros, calculadora de campos.
 Servicio de catálogo y nomenclátor.
 Representación vectorial: símbolo único, cantidades (densidad de puntos, intervalos, símbolos graduados, símbolos proporcionales), categorías (expresiones, valores únicos), múltiples atributos, guardar/recuperar leyenda, editor de símbolos, niveles de simbología, bibliotecas de símbolos.
 Representación raster: brillo, contraste, realce, transparencia por píxel, opacidad, tablas de color, gradientes.
 Etiquetado: etiquetado estático, etiquetado avanzado, etiquetado individual.
 Tablas: estadísticas, filtros, orden ascendente/descendente, enlazar, unir, mover selección, exportar, importar campos, codificación, normalización.
 Constructor de mapas: composición de página, inserción de elementos cartográficos (Vista, leyenda, escala, símbolo de norte, cajetín, imagen, texto, gráfico), herramientas de maquetación (alinear, agrupar/desagrupar, ordenar, enmarcar, tamaño y posición), grid, plantillas.
 Impresión: impresión, exportación a PDF, a Postcript, a formato de imagen.
 Redes: topología de red, gestor de paradas, costes de giro, camino mínimo, conectividad, árbol de recubrimiento mínimo, matriz orígenes-destinos, evento más cercano,área de servicio.
 Raster y teledetección: estadísticas, filtrado, histograma, rango de escalas, realce, salvar a raster, vectorización, regiones de interés, componentes generales, georreferenciación, geolocalización, clasificación supervisada, cálculo de bandas, perfiles de imagen, árboles de decisión, componentes principales, tasselep cap, fusión de imágenes, diagramas de dispersión, mosaicos.
 Publicación: WMS, WFS, WCS de MapServer, WFS de Geoserver.
 3D y animación: Vista 3D plana y esférica, capas 3D, simbología 3D, extrusión, edición de objetos 3D, encuadres 3D, animación 2D y 3D, visualización estéreo (anaglifo, horizontal split).
 Topología: construcción topológica, edición topológica, generalizar, suavizar, invertir sentido de líneas, convertir capa de líneas/polígonos a puntos, convertir capa de polígonos a líneas, triangulación de Delaunay/Poligonación de Thiessen, build, clean, correcciones topológicas en modo Batch.
 Otros: gestión de Sistemas de Referencia Coordenados, exportar/importar WMC, scripting, gestión de traducciones.

gvSIG Mobile es un Sistema de Información Geográfica (SIG) orientado a dispositivos móviles, ideal para proyectos de captura y actualización de datos en campo. Se caracteriza por disponer de una interfaz amigable, siendo capaz de acceder a los formatos más comunes y cuenta con un amplio número de herramientas SIG y GPS ideales para trabajar con información de naturaleza geográfica. gvSIG Mobile tiene como objetivo ampliar las plataformas de ejecución de gvSIG Desktop a una gama de dispositivos móviles, para dar respuesta a las necesidades de usuarios de soluciones móviles que desean hacer uso de un SIG en este tipo de dispositivos. gvSIG Mobile es tanto un Sistema de Información Geográfica como un cliente de Infraestructuras de Datos Espaciales para dispositivos móviles. Es, además, el primer cliente de estas características licenciado como software libre.
Las Funcionalidades gvSIG Mobile son similares a las de escritorio (figura 2.4.1.e).

Access to vector formats: SHP, GML, KML, DXF, DWG, DGN.
Access to raster formats: BMP, GIF, TIF, TIFF, JPG, JPEG, PNG, VRT, DAT ENVI, ERDAS (LAN, GIS, IMG), PCI Geomatics (PIX, AUX), ESRI ADF, ILWIS (MPR, MPL), MAP PC Raster, ASC, PGM, PPM, IDRISI RST, RMF, NOS, KAP, HDR, RAW.
Access to remote services: OGC (WMS, WFS, WCS, WFS-T, WPS), ArcIMS, ECWP.
Access to databases and tables: PostGIS, MySQL, ArcSDE, Oracle, JDBC, CSV.
Navigation: zooming, scrolling, management frames, locator.
  See: information, measure distances, measure areas, hyperlink.
  Selection: by point, rectangle, polygon basis by layer, by attribute, reverse selection, delete selection.
  Search by attribute, coordinates.
  Geoprocesos: area of influence, cut, dissolve, join, convex hull, intersection, difference, union, spatial join, 2D translation, projection (vector only), geoprocesses Sextant.
  Graphic editing: adding event layer, snapping, grid, flatness, command stack, undo / redo, copy, symmetry, rotate, scale, move, edit vertex, internal polygon, matrix, explode, join, split, auto polygon, insert point, multipoint, line, arc, polyline, polygon, rectangle, square, circle, ellipse.
  Alphanumeric Edition: modify table structure, edit records, field calculator.
  Service catalog and gazetteer.
  Vector Representation: single symbol, quantities (density of points, intervals, graduated symbols, proportional symbols), categories (expressions, unique values), multiple attributes, save / recall legend, symbol editor, levels of symbolism, symbol libraries.
  Raster representation: brightness, contrast, enhancement, per-pixel transparency, opacity, color tables, gradients.
  Tagged: Static labeling, advanced labeling, individually labeled.
  Tables: statistics, filters, ascending / descending order, link, merge, move selection, export, import fields, coding standards.
  A map: page layout, insert map elements (Vista, legend, scale, north symbol, box, image, text, graph), layout tools (align, group / ungroup, ordering, framing, size and position) , grid templates.
  Printing: printing, export to PDF, a PostScript, image format.
  Network: network topology manager stops spinning costs, shortest path, connectivity, minimum spanning tree, origin-destination matrix, nearest event, service area.
  Raster and remote sensing: statistics, filtering, histogram, range of scales, enhance, save raster vectorization, regions of interest, general components, geo, geolocation, supervised classification, band calculation, image profiles, decision trees, principal components , tasselep cap, image fusion, scatterplots, mosaics.
  Published: WMS, WFS, WCS MapServer, GeoServer WFS.
  3D and animation: plane and spherical 3D view, 3D layers, 3D symbols, extrusion, editing of 3D objects, 3D frames, 2D and 3D animation, stereo (anaglyph, horizontal split) display.
  Topology: topological construction, topological editing, generalize, softening, reverse direction lines, converting layer lines / polygons to points, converting polygon layer lines, Delaunay triangulation / traverse Thiessen, build, clean, topological corrections in Batch mode .
  Other: Coordinates Systems Management Reference, export / import WMC, scripting, translation management.

gvSIG Mobile is a Geographic Information System (GIS) aimed at mobile devices, ideal for projects to capture and update field data. It is characterized by having a friendly interface, being able to access the most common formats and has a large number of GIS and GPS ideal tools for working with geographic data. gvSIG Mobile aims to expand execution platforms gvSIG Desktop to a range of mobile devices, to meet the needs of users of mobile solutions that wish to make use of GIS in these devices. gvSIG Mobile is both a geographic information system as a client of Spatial Data Infrastructures for mobile devices. It is also the first customer of these features licensed as free software.
The gvSIG Mobile Features are similar to the desktop (Figure 2.4.1.e).

Figura 2.4.1.c

Estos sistemas siempre parten de la premisa de que el punto de partida es la definición del espacio por planos. Esto obliga a utilizar algún trabajo añadido de edición de planos. En el caso de querer realizar un SIG de un espacio 2D cuadrado o rectangular este paso es el primero y único. En el caso de tratarse de una obra lineal la exagerada diferencia entre la longitud de la vía y el ancho desproporciona el estándar para el que fue ideado.

En la figura 2.4.1.d se muestra una comparativa de tendencias ArcView, Autodesk-Maps y gvSIG.

These systems always start from the premise that the starting point is the definition of space planes. This necessitates the use some extra work editing planes. In case you want to make a GIS of a square or rectangular 2D space this step is the first and only. In the case of a corridor exaggerated difference between length and width disproportionated via the standard for which it was designed.

In Figure 2.4.1.d a comparison of trends ArcView, Autodesk-Maps and gvSIG shown

Figura 2.4.1.d: Comparativa de tendencias entre SIGs (Fuente: Google-Tends)
ArcView, AutodeskMaps, gvSig

2.4.2.- REVISIÓN DE PROGRAMAS DE GIS QUE NO SIGUEN LOS ESTÁNDARES

Después del vistazo de los SIG típicos a continuación se detallan ejemplos de de SIG que referencian los datos geográficos de otra manera, no basándose en un plano.

SIG de red:Se denominará SIG de red a aquellos que partan de una base topológica de red, a la que los datos integrados en sus nódulos y relaciones (figura 2.4.2.a).

After the SIG out below examples of typical GIS geographic data referenced otherwise detailed, not based on a plane.

SIG network: is called SIG network departing from those based on a topological network, the integrated data and relationships in their nodules (Figure 2.4.2.a).

Continuará ...

To be continued ...

Optimized GIS for linear projects VII (Non standar GIS))
SIG optimizado para obras lineales VII (SIG no estándar)