Utilización de Sistemas de Información Geográfica para la Seguridad Alimentaria sostenible en zonas marginadas de Honduras, Nicaragua y Guatemala

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1 2. Sistemas de Información Geográfica (GIS). Sistemas de Información Geográfica (GIS), son sistemas informáticos que almacenan y manejan datos de tipo espacial. Esta tecnología ha crecido tan rápidamente en las ultimas dos décadas que hoy en día, los GIS, son una herramienta esencial para el uso correcto de la información geográfica. Es evidente que los mapas no son nuevos para el hombre, pero hasta hace poco tiempo eran documentos estáticos en formato papel. Hoy es posible usar herramientas informáticas que facilitan el inventario de recursos, analizan escenarios diversos y ejecutan rápidamente numerosas operaciones aritméticas. El desarrollo de los GIS ha sido espectacular. La incorporación sistemática de la variable espacio al mundo de las decisiones es una de las aportaciones de esta tecnología avanzada. Lo que nació con la referencia de apoyar informaticamente la elaboración de mapas y cartografía temática, se ha convertido y va a constituir en un próximo futuro, una de las herramientas mas importantes para el asesoramiento y apoyo de las decisiones técnicas, económicas, sociales, ambientales, empresariales, administrativas y políticas de nuestro tiempo. Trueba. I El reciente, y aún en expansión, introducción del GIS permite un gran potencial en el uso de la información espacial de una forma mas sistematizada y con posibilidades en muy diversas disciplinas. Sin embargo, el fácil uso que hacen los GIS de la información también puede conllevar un potencial mal uso de la misma. Usuarios no familiarizados con estos nuevos sistemas o con la naturaleza de la información geográfica con la que esta trabajando, pueden llegar, de igual manera, a análisis válidos o erróneos. Y los resultados, en todo caso, tendrán un aspecto correcto asociados con gráficos y una base alfanumérica adjunta enorme. 12

2 Por tanto, toda esta nueva tecnología conlleva la necesidad de un personal bien entrenado capaz de trabajar con las herramientas que proporciona los SIG, pero también, coordinadores y responsables en toma de decisiones, capaces de juzgar correctamente los resultados salientes del GIS. Es importante señalar también, que el óptimo uso de los GIS implica una reorganización en el proceso de toma de datos y el intercambio de los mismos, dentro de las organizaciones, empresas e institutos investigadores. Un ejemplo de estas idea, será como veremos en capítulos posteriores, los innumerables organismos internacionales que trabajan con GIS y que por culpa de falta de intercomunicación entre ellos, duplican esfuerzos, disminuyen los logros y derrochan recursos. Por tanto, de todas estas consideraciones, se concluye que los profesionales que trabajen a diferentes niveles dentro de la organización, manejando datos geográficos, deben tener un buen conocimiento de los principios básicos de los GIS. Según R. Tomlinson 1 El principal esfuerzo en la planificación debe ser llevado a cabo por el personal del gobierno participante, organización, ciudad o municipio, asistidos por un pequeño grupo de personas con experiencia en los requerimientos del GIS. Este capitulo del Trabajo Fin de Carrera pretende, de una manera breve, describir en que consiste un GIS, como funciona, proceso de implementación y sus potencialidades, haciendo hincapié en el ámbito del manejo sostenible de los Recursos Naturales y la Seguridad Alimentaria. 1 The GIS planning process (1992) Dr. Roger F. Tomlinson. 13

3 2.1 Concepto y Aplicaciones de los Sistemas de Información Geográfica. (GIS) Concepto de GIS. La definición de S. Aronoff dice Los Sistemas de Información geográfica y territorial GIS, son sistemas informáticos que manejan información georeferenciada y que suministran cuatro tipos de capacidades: 1- Entrada de Datos, 2- Gestión de Datos, 3- Análisis espacial, 4- Salida de datos. El término sistema de información geográfica, actualmente, es usado genéricamente para cualquier programa informático con capacidad para manejar datos geográficos. En una definición mas estricta del concepto de GIS, habría que indicar que un GIS no solo es un software y hardware, sino que también deben incluirse los diferentes instrumentos usados para digitalizar y producir mapas, así como los sistemas de comunicación necesarios para unir varios elementos. A pesar de que hoy en día, es fácil adquirir un programa GIS, el sistema solo funcionará de una manera correcta cuando quien lo maneje sea un experto, toda la base de datos este disponible, las diferentes procesos del trabajo estén organizadas y el programa, este en lo posible, ajustado a la aplicación en la cual se este trabajando. Cadena de GIS Experto en GIS Base de Datos Estructurada Organización Hardware/ Software Fuente: Elaboración propia a partir de DeMers M.N. 14

4 Todos los datos de un GIS están georreferenciados, es decir, conectados a una localización específica dentro de la superficie terrestre a través de un sistema de coordenadas. La información geográfica asigna una variedad de cualidades y características a localizaciones geográficas. Estas características pueden ser parámetros físicos, como altitud, contenido de humedad del suelo, temperatura atmosférica, propiedad de la tierra, su uso, etc. Se suele usar el término de atributo para referirse a las cualidades o características de lugares. Estas cualidades pueden asignarse a puntos, pero también a elementos mas complejos como líneas y áreas georreferenciadas en el espacio ( Ver este concepto ampliado en el apartado Información Espacial Digitalizada). Conocer la situación geográfica de cada atributo, y la capacidad del GIS de superponer capas de información (overlay) es lo que posibilita al GIS relacionar y explicar fenómenos, que ayudan a tomar decisiones y predecir sucesos. Es decir, el GIS procesa datos georreferenciados provenientes de diversas fuentes, y proporciona respuestas a las cuestiones relacionadas con los datos disponibles. Particularidades de una zona concreta, la distribución de un fenómeno, los cambios ocurridos desde un anterior análisis del lugar, el impacto de un suceso concreto, las relaciones entre componentes.... Pueden analizarse los datos georreferenciados para encontrar la ruta mas rápida entre dos puntos, y ayudar a resolver cuestiones en la planificación, calculando la aptitud de una zona para un particular uso. 15

5 Aplicaciones del GIS El amplio desarrollo de estos sistemas en los últimos años, y su cada día mayor uso por parte de diferentes profesionales, han hecho que existan diferentes aplicaciones. El campo del GIS implica diversas disciplinas, aplicaciones, tipos de datos y usuarios; Disciplinas: Cartografía, fotogrametría, geografía, hidrografía, estadística, tecnología satélite, programación, investigadores. Aplicaciones: Manejo de recursos naturales, creación y mantenimiento de sistemas (networks), organización de administraciones públicas, usos militares y de defensa, planificación de infraestructuras y producción de mapas entre otras. Datos: Mapas digitales, imágenes digitales de mapas escaneados y fotos, fotos satélite, datos de campo, imágenes de video, datos de texto, bases alfanuméricas. Usuarios: Ingenieros, biólogos, cartógrafos, expertos en toma de decisiones, profesionales de logística, militares, investigadores

6 2.2 Del Mundo Real al GIS. Los GIS, como cualquier otra ciencia que intente explicar los fenómenos que ocurren a nuestro alrededor, presentan una visión simplificada del mundo real. La realidad solo puede ser descrita en términos de modelos que marcan los conceptos y procedimientos necesarios para trasladar las observaciones del mundo real a datos utilizables en GIS. Todo este complejo proceso se denomina modelado (modeling). Proceso para representar el mundo real a través del GIS. 1 Realidad Física 2 Realidad Simulada 3 Modelo de Datos 4 Base de Datos 5 Mapas e Informes Fuente: Elaboración Propia Para trasladar el mundo real al GIS, tenemos que usar modelos simplificados de la realidad física (1). Un fenómeno natural puede ser clasificado y descrito por una realidad simulada (2), el cual es convertido en modelo de datos (3) aplicando elementos de la geometría. El modelo de datos (3) es transferido a una base de datos (4) que puede manejar datos digitales, desde la cual, los datos son representados en mapas e informes (5). En el caso concreto de nuestra metodología para delimitar zonas de actuación prioritaria (ver capitulo 4), añadimos a la cadena, el nivel superposición de mapas (6) y propuesta de estrategias (7). 17

7 Proceso para representar el mundo real a través del GIS según nuestra metodología. Añadimos el paso 6 y 7. 1 Realidad Física 2 Realidad Simulada 3 Modelo de Datos 4 Base de Datos 5 Mapas e Informes 6 Superposición de Mapas 7 Propuesta de Estrategias Fuente: Elaboración Propia Es decir, nuestra metodología no se limita a representar el medio, sino que, del análisis y estudio del mismo, propone zonas de actuación para resolver problemas. Mediante los diferentes mapas obtenidos, delimitamos áreas que cumplan condiciones y restricciones impuestas por nosotros, que nos lleven a obtener unos mapas finales donde se delimitan espacios de actuación. El fundamento de los pasos seguidos, esta basado en los trabajos de Mitchell (1977). En ellos se plantea que, el procedimiento para delimitar el área que cumpla un determinado objetivo, se basa en la superposición de restricciones (constraints), a fin de obtener una solución final que cumpla todas las condiciones impuestas por las restricciones. Una vez obtenida el área que cumple con todas la restricciones planteadas, delimitamos aún mas el área objetivo con la optimización de los mismos. 18

8 Personalmente creo, que el principal problema se centra, una vez superado el de delimitar claramente los objetivos, en concretar sobre las restricciones que verdaderamente afectan a nuestro objetivo. Se necesitan conocimientos profundos y experiencia, para conocer cuales son los verdaderos agentes que intervienen en la consecución de los objetivos. Además, aun suponiendo que conozcamos cuales son las verdaderas restricciones, el factor de obtención de información veraz y completa es en muchos casos, vital. Simplificando los trabajos de Mitchell, e intentándolos trasladar a nuestro estudio; Objetivos Delimitar Zonas de Actuación Prioritaria para disminuir la Inseguridad Alimentaria. Área de Estudio: Se toma el Departamento Restricciones Vulnerabilidad: La mas elevada del Departamento. Áreas Protegidas: No afectar a ninguna zona protegida medioambiental Uso del Suelo: Pertenecer a la Clase II (USDA): Cultivable Departamento de Estudio pocas limitaciones Municipios Vulnerables Usos de Suelo Áreas Protegidas 19

9 Proceso de consecución de Objetivos, delimitando el área Objetivo mediante proposición de restricciones. Restricción 1: Área de Estudio; Se toma el Departamento Restricción 2:Vulnerabilidad; La mas elevada del Departamento. Zona Objetivo: Cumple todas las restricciones Restricción 4:Pertenecer a la Clase II (USDA): Cultivable con pocas Limitaciones Restricción 3: No afectar a ninguna zona protegida Fuente: Elaboración Propia. 20

10 2.3 Información Digital Espacial Conceptos básicos. El primer paso en un proyecto GIS es crear un mapa digital con su correspondiente base de datos asignada (a digital map database). Puntos, arcos y polígonos. La información dada en los mapas esta representada por puntos, líneas y áreas (conocidas como polígonos) más una etiqueta indicando que representa cada elemento geométrico. Los Mapas se componen de puntos, líneas y polígonos, cada uno de ellos georreferenciado y con una base alfanumérica adjunta. Mapa del Municipio de Posoltega. Nicaragua, representando sus rios y principales puntos de población. Puntos: Poblados. Tabla de Atributos adjunta ID NOMBRE Nºde Zona Población Nº Hombres Nº Mujeres NºFamiliasRango de Población 1 Corcovado Menos de El Trianan De 100 a Posoltega De 1000 a Posolteguilla De 100 a San Gilberto De 100 a Santa MarÝa De 1000 a El Tanque De 500 a La Virgen De 250 a Divino Ni±o De 250 a Betesda De 500 a Valle Las Mayorgas De 250 a Filiberto Morales De 250 a 500. Líneas: Ríos. Tabla de Atributos adjunta ID Longitud(m) Caudal medio (m3/s) Tipo arroyo ,5 arroyo ,5 rio rio afluente afluente ,5 arroyo rio ,2 arroyo arroyo Polígono: Municipio de Posoltega. Tabla de Atributos adjunta Fuente: Elaboración propia ID Nombre Superficie (km2) Categoria Administrativa 1 Posoltega 149 municipio 21

11 La Base de Datos Georreferenciada. Cada región tiene asociada una Base de Datos, cuanto mas completa sea esta, mejor estará definido el medio que quiere representar. Podremos realizar mapas con características individuales sacadas de la Base de Datos. En GIS estos mapas de una característica específica de la zona digitalizada se denomina capa (layer, IDRISI) o coberturas (coverages, Arc/Info, ArcView). Un típico ejemplo, de todo esto, seria un mapa topográfico, que contiene coberturas de elevaciones, ríos, carreteras, edificios, vías de tren.... Cada cobertura es un mapa por si mismo, y además, puede contener una serie de atributos que pertenecen a dichas coberturas. Esquema de superposición de coberturas; Clasificación Agroclimática, Curvas de Nivel, rios, Caminos y Poblaciones. Para obtener un mapa final que representa de forma mas completa el municipio de Posoltega. Fuente: Elaboración propia 22

12 Una cobertura de los Usos del suelo un municipio de Nicaragua, tiene una Base de Datos alfanumérica anexa donde se describen sus niveles de ph, cantidad de materia orgánica, profundidad del horizonte A, se clasificación según sistema USDA y FAO, etc... Esquema representa la superposición de coberturas para representar el mundo real. Fuente: Grossman

13 2.3.2 Modelo Vectorial vs Raster Estructura de los Datos. La principal diferencia entre los diversos GIS existentes en el mercado, es la manera de representar los mapas de forma digital, la mayoría sin embargo, usan una o dos técnicas de representación: Vectorial y Raster. Vectorial. Matemáticamente un vector estará definido por la unión de diversos puntos determinados, en general, por sus coordenadas X e Y. Cada vector con su tabla alfanumérica asociada. La estructura de datos vectorial es muy útil para crear interrelaciones (topología) entre diferentes características. Topología es el método matemático usado para definir relaciones espaciales. Como veremos en capítulos posteriores, numerosos análisis espaciales pueden llevarse a cabo mediante topología, superposición (overlay), intersecciones, agregaciones de atributos, análisis de redes (network) etc. Una vez que el proceso de creación de topología ha finalizado, calculo de áreas de polígonos y circunferencias, longitud de líneas puede llevarse a cabo. Raster En una definición sencilla de raster podríamos decir que es, una malla regular de celdas cuadradas. La localización de cada celda esta definida por el código de su fila y columna. Cada valor numérico asignado a una celda representa una característica, el código de un atributo cualitativo, o el valor de un atributo cuantitativo. Otra forma de entender el raster, es definiendo la celda (píxel) como la unidad mínima de información del mapa. El tamaño del píxel que se este utilizando para representar la realidad, indica la resolución espacial, y por tanto, podrá ser un indicador del grado de exactitud con el que estamos trabajando. Si quisiéramos doblar la resolución de una imagen de, por ejemplo, 100 píxeles, necesitaremos cuadriplicar el numero de las mismas 400 píxeles, incrementando por 4 el número de datos almacenados. 24

14 Raster Vectorial Fuente: Fuente: Grossman

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