TEMA 9: TECNOLOGÍA Y APLICACIONES DE LA CARTOGRAFÍA.

Transcripción

1 TEMA 9: TECNOLOGÍA Y APLICACIONES DE LA CARTOGRAFÍA. OBJETIVOS DEL TEMA: Conocer las distintas tecnologías utilizadas en cartografía a lo largo de la historia. Proporcionar una perspectiva global de la tecnología actual. Conocer algunas aplicaciones actuales de la cartografía. 1.- TECNOLOGÍA MANUAL. Este es, básicamente, el procedimiento tecnológico utilizado desde el principio de los tiempos hasta el siglo XV, aproximadamente. El dibujo y reproducción de mapas lo realizaban especialistas artesanos utilizando sencillos instrumentos de dibujo. La representación se realizaba sobre muy diversos tipos de materiales (papiro, arcilla, madera, etc y a partir del siglo X, sobre papel). Ejemplo de representaciones realizadas con esta técnica son los mappae mundi de los manuscritos medievales y las cartas portulanas. Fue durante el siglo XIV y XV cuando mayor auge tuvo esta técnica debido a la gran demanda existente de cartas marinas y a la perfección de los instrumentos de navegación. En el siglo XV, con la llegada de la imprenta, se realizaban mediante las técnicas artesanales los grabados de originales en madera y cobre, así como el dibujo de iluminación de los mapas a color sobre las copias monocromas realizadas por la imprenta. En el siglo XIX, con la llegada de la litografía, los artesanos dibujantes participaban con los litógrafos en la elaboración de los originales de los mapas. De esta época datan las técnicas del grabado y el aguafuerte. 1

2 También en el siglo XIX, con la incorporación de la fotografía al proceso cartográfico, se pasaron a realizar los originales mediante técnicas manuales sobre soporte de papel, y su posterior reproducción mediante técnicas fotográficas. El uso de técnicas manuales ha venido siendo cada vez más restringido debido a la evolución y perfeccionamiento de diversos materiales e instrumentos de dibujo. Aún así, las técnicas manuales siguen, de alguna forma, vigentes con las nuevas tecnologías. 2.- TECNOLOGÍA ÓPTICO-MECÁNICA. La incorporación de los principios de la óptica y la mecánica constituyen un adelanto tecnológico de primera magnitud. La aplicación de la fuerza mecánica en las prensas mecanizadas durante los siglos XVII y XVIII permitió aumentar, de forma considerable, la velocidad y eficacia de los procesos de impresión de mapas. Fue en esta época cuando se mecanizaron, también, procesos como el rayado, tipografías, etc. Todo esto influyó en la velocidad de reproducción, reduciendo, así, en gran medida, el tiempo y coste de reproducción. En el siglo XVIII se introdujo la lente óptica en los aparatos de observación y medida, generando grandes avances en la observación astronómica, geodésica y levantamientos topográficos. 3.- TECNOLOGÍA FOTO-QUÍMICA. 2

3 El desarrollo de la litografía y de la fotografía durante el siglo XIX y su incorporación al proceso cartográfico, estimularon la tercera gran revolución técnica en la cartografía. Los sistemas de reproducción de mapas apoyados en originales en relieve como la tipografía y el huecograbado, cuyos originales tenían que ser realizados por técnicas de grabado sobre planchas, mediante matrices en relieve, dieron paso paulatinamente al sistema litográfico o impresión química, que estampa a partir de una superficie plana (plancha litográfica) aprovechando la propiedad de repulsión mutua de materias grasas y del agua. Esta nueva forma de reproducción motivó nuevas técnicas en la preparación de originales, como el dibujo litográfico y los procesos fotomecánicos, haciendo posible a mediados del siglo XIX la estampación en color. Con esta técnica, las artes gráficas han alcanzado el mayor perfeccionamiento en los sistemas de impresión mediante el sistema offset, por estampación transferida, pasando de la máquina plana a la rotativa y de la monocroma a la de dos y cuatro colores. En la actualidad también las técnicas de estampación son gobernadas por la tecnología electrónica, siendo posibles controles automáticos del proceso de impresión. En el momento presente la litografía por offset es el sistema utilizado en la impresión de mapas de gran tirada, garantizando la máxima calidad y economía de edición. Con la inclusión de la técnica fotográfica en el proceso cartográfico tuvo lugar un espectacular cambio tecnológico y de método en la forma de cartografiar, que podemos especificar en tres fases de proceso: 3

4 Formación del mapa. En la cartografía básica (elaboración de mapas topográficos) gracias a la fotografía y mediante la aplicación de principios óptico-mecánicos se desarrolló la fotogrametría, capaz de reproducir de forma analógica la información cartográfica captada por la fotografía. Toma de datos. Toda esta información es captada gracias al desarrollo de los sensores remotos como la cámara aerofotogramétrica y los sensores de barrido óptico-mecánicos a bordo de aviones y satélites de observación de La Tierra. Y constituyen, en la actualidad, la tecnología utilizada por la teledetección en la captura de información geográfica básica y temática. Compilación y técnicas de generalización. Amplió su horizonte ante la posibilidad de integrar información directa, con datos procedentes de cualquier cartografía mediante tratamiento fotográfico y, en la actualidad, la reproducción en microfilm, facsímil y a color de todo tipo de información gráfica, proporciona grandes ventajas técnicas y económicas en los procesos de compilación y edición. Con las posibilidades que ofrece esta tecnología en la manipulación de información (ampliación, reducción, copias por contacto, etc) con total control de calidad y de escala, los principios de la generalización de los datos cartográficos cambiaron sustancialmente, y con ellos, se creó una nueva generación de mapas en la cartografía moderna que constituyen la cartografía derivada. Con las técnicas mencionadas, la edición cartográfica ha sufrido un auge impresionante con la llegada de la tecnología fotoquímica. Se transformaron los métodos de trabajo en el diseño y preparación de los originales cartográficos. La delineación cartográfica se liberó de procedimientos de dibujo absolutamente manuales y los originales cartográficos pudieron producirse mediante un conjunto de técnicas de fotorreproducción del laboratorio fotográfico. 4

5 La cámara fotográfica de reproducción de cartografía, la prensa de vacío para la realización de contactos (fotolitos) y la máquina de fotocomposición, constituyen los elementos fotográficos básicos incorporados al proceso de elaboración de originales de los mapas para su posterior reproducción por impresión litográfica. La incorporación de la información escrita mediante caracteres de fotocomposición, perfeccionó la rotulación de los mapas y diversificó los tipos y cuerpos empleados, aumentando la calidad de la reproducción. La complejidad del proceso de edición conlleva una previa planificación exhaustiva de los objetivos del mapa y la redacción del proceso cartográfico, incluyendo el control de sus fases y la evaluación de los costes; y todo ello, puesto que, la metodología de las técnicas de captura y tratamiento de la información, así como el diseño de la compilación y formación de las minutas están afectados por la forma de expresión del mapa. Respecto a la reproducción cartográfica, con la incorporación del laboratorio fotográfico, se introduce en el proceso cartográfico todo el sistema de tratamiento y transcripción de la imagen en las artes gráficas. El mapa es considerado como un medio más de expresión gráfica, en el que se asume el lenguaje gráfico como un medio universal de transmitir información. La técnica fotomecánica y la reproducción litográfica por offset son asumidas en cartografía como el mejor sistema de reproducción de mapas. 4.- TECNOLOGÍA ELECTÓNICA A medida que va transcurriendo el tiempo, la tecnología digital va introduciéndose en todas las fases del proceso cartográfico. En este tipo de tecnologías se encuadran técnicas tales como la mecánica digital y fotomecánica digital. 5

6 En el desarrollo de la cartografía moderna se pueden distinguir dos etapas fundamentales y claramente diferenciadas: Hasta , en la que tiene lugar el desarrollo completo de los instrumentos de medida, de las técnicas de fotogrametría y fotointerpretación y de las técnicas cartográficas convencionales. Durante esta etapa el progreso técnico en cartografía está asociado, en gran medida, a los impulsos científicos y técnicos vinculados a los grandes conflictos mundiales que, además, crearon la necesidad de disponer de mapas precisos y actualizados de grandes territorios en todo el mundo, por necesidades estratégicas. El desarrollo de la aviación y de las cámaras fotográficas aéreas con fines militares propiciaron el desarrollo moderno de la técnica fotogramétrica y de la fotointerpretación, y con ello, la cartografía dispuso de la mejor fuente directa de información geográfica y territorial. Desde Hasta la actualidad, en la que se desarrolla la tecnología digital introduciendo la cartografía asistida por ordenador (CAO), los sistemas de información geográfica (SIG) y la captura de información espacial mediante la teledetección y la geodesia espacial (GPS). El avance tecnológico de la aviación, como plataforma de la cámara fotográfica, y posteriormente los satélites de observación de La Tierra, han requerido un gran desarrollo de las técnicas ópticas y de la química, hasta la construcción de la cámara métrica (aerofotogramétrica) de alta resolución a cualquier altura de vuelo, con disparos sincronizados para la formación automática de los modelos estereoscópicos y con posibilidad de explotación métrica y semántica de la información del fotograma; y los sistemas de barrido multiespectrales óptico-mecánicos y 6

7 electro-ópticos que constituyen la más avanzada tecnología de captura de información por teledetección. La fotografía aérea constituye, aún en la actualidad, el medio de percepción remota más utilizado en la captura de información geográfica, y constituye la base imprescindible en la compilación de la Cartografía Topográfica, mediante su explotación por parte de la fotogrametría, y la base de información insustituible en Cartografía Temática mediante su explotación por fotointerpretación. También se hace uso de la fotografía aérea como documento cartográfico directo o fotomapas, mediante el montaje de fotogramas formando mosaicos o fotomontajes carentes de corrección geométrica y utilizados generalmente como documento mural. La producción directa de mapas mediante ortoproyección (corrección geométrica del fotograma) generando ortofotomapas principalmente para uso catastral y en escalas grandes. La rectificación se realiza mediante ortoproyección óptica a partir de la diapositiva de la fotografía original o por tratamiento informático del fotograma convertido a imagen digital mediante su escaneado previo. La Cartografía Topográfica incorporó la Fotogrametría como sistema de levantamiento topográfico en la producción de mapas consiguiéndose por primera vez una reproducción precisa del relieve mediante el trazado, por este sistema, de las curvas de nivel. Con la llegada a partir de los 50 de la revolución electrónica, la cuarta en la historia de la Cartografía, tiene su punto de partida con la creación del ordenador en la década de 1.950, iniciándose tímidas aplicaciones cartográficas durante la década de los sesenta, En tan corto periodo de tiempo de desarrollo, no más de treinta años, esta tecnología ha introducido en el proceso cartográfico los cambios más 7

8 trascendentales de su historia, desde el punto de vista conceptual y metodológico. Por primera vez el mapa puede concebirse como un modelo analógico de la realidad, sobre un soporte físico (papel, etc.) y como un conjunto de información numérica, estructurada con criterios cartográficos, ya no es el único y último producto que se genera en el proceso cartográfico. Por otra parte, el proceso de innovación de la tecnología digital es tan acelerado que, ya son varias las generaciones de procesadores electrónicos utilizados y diversas las líneas de investigación y desarrollo agotadas en la búsqueda de soluciones a las necesidades planteadas por los diversos campos de aplicación de la Cartografía. Desde el punto de vista del proceso cartográfico, en los primeros momentos comenzó a realizarse un acoplamiento de las tecnologías mecánica y digital, llegando en la década de los ochenta a elaborar mapas por procedimientos totalmente digitales. El proceso cartográfico actual, implica la utilización de técnicas de las diferentes tecnologías, integrando procesos más o menos automatizados, en la búsqueda de la mayor eficacia y optimización de todos los recursos, en la seguridad de que cada tecnología presenta ventajas y limitaciones a lo largo de las distintas fases del proceso. La estructura informática necesaria para realizar cartografía asistida por ordenador se compone de los elementos básicos de cualquier sistema informático: Hardware, máquinas o equipos que realizan las operaciones. Software, son los programas o soporte lógico, que comunican a los equipos las instrucciones de las operaciones a realizar y los datos a procesar por los equipos bajo el control de los programas. 8

9 La evolución de esta tecnología en su aplicación cartográfica ha sido irregular debido a la diversidad y complejidad de los datos espaciales. Actualmente se pueden diferenciar cuatro tipos de tecnologías que cubren, en su conjunto, las necesidades exigidas por la cartografía actual: Estaciones gráficas CAD. Se trata de un conjunto de elementos informáticos, físicos y lógicos, cuyo objeto es manipular información gráfica georreferenciada y otros documentos cartográficos con el fin de realizar mapas Es utilizada para el manejo y edición de cartografía asistida por ordenador. Diseño y Edición Gráfica. Utilizada para el tratamiento de la imagen y la edición dentro del campo de las Artes Gráficas. Sistemas de tratamiento de imágenes digitales. Utilizado para el tratamiento de datos obtenidos por teledetección. Sistemas de Información Geográfica. Utilizada para el tratamiento y gestión de información geográfica y cartográfica. Se utiliza generalmente en Cartografía Topográfica en la que las condiciones de precisión métrica priman sobre cualquier otra, y su reproducción requiere un mínimo número de copias. Con la aplicación de la electrónica al proceso cartográfico, este se encuentra implementado por una serie de técnicas en cada uno de los pasos: Captura de datos. Realizada por fotogrametría analítica o analógica asistida por ordenador, con levantamientos topográficos, con digitalización manual a partir de cartografía existente o por digitalización automática mediante sistemas de barrido scanner de cartografía existente. También se utiliza la 9

10 teledetección, que, en términos cartográficos, consiste en captar información de la superficie terrestre georreferenciada y a distancia. El desarrollo de esta tecnología ha sido espectacular, desde la primera fotografía aérea (1.858 por Gaspar Félix de Tournachon, sobre un globo) hasta los actuales satélites artificiales de observación espacial de alta resolución, diferentes bandas de imagen y de observación. Actualmente, la teledetección, junto con la capacidad de cálculo y versatilidad de los programas de tratamiento de imágenes digitales, permite el uso de esta técnica en la generación de Cartografía Temática, Topografía e integración en bases de datos y SIG. Muy utilizado en estudios geográficos y medioambientales. Tratamiento de datos. Comprende la corrección, transformación y validación de los datos introducidos, y diseño gráfico de mapas y demás documentos cartográficos a editar de forma interactiva sobre pantalla. Edición y expresión gráfica de los datos. Dibujo de mapas y otros documentos gráficos mediante trazado automático en plotters por procedimientos mecánicos (plumillas, raster, electrostáticos, inyección, láser, etc.). Para ello se utilizan estaciones de trabajo formadas por un conjunto de elementos informáticos, físicos y lógicos, diseñados para la edición y el tratamiento de la imagen en las artes gráficas. Estas técnicas son muy útiles en cartografía temática, para la realización de mapas geográficos a pequeña escala donde prima la información temática, la estética y comunicación visual, y también, como sustituto de la fotocomposición en todo lo relacionado con la rotulación y textos. El proceso de edición gráfica permite la transformación de la información digital a información analógica, directamente sobre fotolitos de medio tono aplicando tecnología láser. Posteriormente mediante procesos fotomecánicos se realiza la impresión litográfica para su reproducción. 10

11 La estructura matricial de los datos y su georreferenciación permiten su explotación cartográfica directa o su integración en bases de datos gestionables por los SIG (ver temas 1 y 2). 5.- VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LA TECNOLOGÍA ACTUAL. El gran inconveniente de la tecnología actual es la gestión y tratamiento de la gran cantidad de datos que mediante los sistemas de teledetección se pueden captar. Los sistemas de teledetección captan la realidad sobre la superficie terrestre, se hace necesario la realización de un tratamiento complejo de la imagen para poder pasar de dicha realidad a una representación cartográfica. Por el contrario, la gran ventaja de los sistemas actuales es que permiten, utilizando información cartográfica digital, relacionar gran cantidad de información 6.- APLICACIONES DE LA CARTOGRAFÍA. Las aplicaciones actuales de la cartografía son inmensas. Para hacernos una idea de su amplitud, sólo tenemos que imaginar todos los procesos que tienen lugar sobre la superficie terrestre y que son objeto de estudio y análisis por multitud de disciplinas. Una de las primeras y principales aplicaciones de la cartografía es la de conseguir mapas topográficos, que sirven de base, a su vez, a el desarrollo de otras materias ( por ejemplo, los mapas temáticos). 11

12 Algunas de las disciplinas que utilizan la información cartográfica como fuente son: Catastro, construcción, meteorología, comunicaciones, minería, geografía, biología, oceanografía, estudios de Impacto Ambiental. RESUMEN TEMA 9 TECNOLOGÍA MANUAL. Procedimiento tecnológico utilizado hasta el siglo XV. Ejemplos: mappae mundi de los manuscritos medievales y las cartas portulanas. En el siglo XV, llegada de la imprenta, se realizaban mediante las técnicas artesanales los grabados de originales en madera y cobre, así como el dibujo de iluminación de los mapas a color sobre las copias monocromas realizadas por la imprenta. En el siglo XIX, con la llegada de la litografía, los artesanos dibujantes participaban en la elaboración de los originales de los mapas. También en el siglo XIX, incorporación de la fotografía, se pasaron a realizar los originales mediante técnicas manuales sobre soporte de papel. Las técnicas manuales siguen, de alguna forma, vigentes con las nuevas tecnologías. TECNOLOGÍA ÓPTICO-MECÁNICA. Introducción de las prensas mecanizadas durante los siglos XVII y XVIII. Aumentó, de forma considerable, la velocidad y eficacia de los procesos de impresión de mapas. 12

13 Todo esto influyó en la velocidad de reproducción, reduciendo, así, en gran medida, el tiempo y coste de reproducción. En el siglo XVIII se introdujo la lente óptica en los aparatos de observación y medida. Se producen grandes avances en la observación astronómica, geodésica y levantamientos topográficos. TECNOLOGÍA FOTO-QUÍMICA. Destacan el desarrollo de la litografía y de la fotografía durante el siglo XIX. Se desarrollan, también, a mediados del siglo XIX la estampación en color. Se perfeccionan los sistemas de impresión mediante el sistema offset (el sistema utilizado en la impresión de mapas de gran tirada) pasando de la máquina plana a la rotativa y de la monocroma a la de dos y cuatro colores. En la actualidad las técnicas de estampación son controladas por la tecnología electrónica. Con el desarrollo de la técnica fotográfica en el proceso cartográfico tuvo lugar un espectacular cambio tecnológico y de método en la forma de cartografiar: Formación del mapa. Desarrollo de la fotogrametría y aplicación en la cartografía básica (elaboración de mapas topográficos). Toma de datos. Captación de información geográfica mediante el desarrollo de los sensores remotos, la cámara aerofotogramétrica y los sensores de barrido óptico-mecánicos a bordo de aviones y 13

14 satélites artificiales. Utilizado tanto en cartografía básica como temática. Compilación y técnicas de generalización. Desarrollo del tratamiento fotográfico, la reproducción en microfilm, facsímil y a color de todo tipo de información gráfica. Se perfeccionan las técnicas de rotulación de mapas, aumentando la calidad de la reproducción. TECNOLOGÍA ELECTÓNICA Hasta , desarrollo completo de los instrumentos de medida, de las técnicas de fotogrametría y fotointerpretación y de las técnicas cartográficas convencionales. Gran influencia de los avances científicos y técnicos vinculados a los grandes conflictos mundiales. El desarrollo de la aviación y de las cámaras fotográficas aéreas con fines militares propiciaron el desarrollo moderno de la técnica fotogramétrica y de la fotointerpretación. Desde Hasta la actualidad, en la que se desarrolla la tecnología digital introduciendo la cartografía asistida por ordenador (CAO), los sistemas de información geográfica (SIG) y la captura de información espacial mediante la teledetección y la geodesia espacial (GPS). Por primera vez el mapa se concebirse como un modelo analógico de la realidad, sobre un soporte físico (papel, etc.) y como un conjunto de información numérica, estructurada con criterios cartográficos. 14

15 Tecnologías digitales que cubren las necesidades de la cartografía actual: Estaciones gráficas CAD. Diseño y Edición Gráfica. Sistemas de tratamiento de imágenes digitales. Sistemas de Información Geográfica. Tecnologías actuales que implementan el proceso cartográfico: Captura de datos. Fotogrametría analítica o analógica asistida por ordenador, con levantamientos topográficos, digitalización de cartografía existente, digitalización automática mediante sistemas de barrido scanner de cartografía existente. Teledetección. Tratamiento de datos. Comprende la corrección, transformación y validación de los datos. Edición y expresión gráfica de los datos. Trazado automático en plotters por procedimientos mecánicos (plumillas, raster, electrostáticos, inyección, láser, etc.). Muy útiles en cartografía temática. Tecnología láser para la reproducción. VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LA TECNOLOGÍA ACTUAL. El gran inconveniente, gran cantidad de datos que captan los sistemas de teledetección. Por el contrario, la gran ventaja es la posibilidad relacionar gran cantidad de información a nivel mundial. APLICACIONES DE LA CARTOGRAFÍA. Son inmensas. 15

16 Una de las primeras y principales aplicaciones de la cartografía es la de conseguir mapas topográficos, que sirven de base, a su vez, a el desarrollo de otras materias ( por ejemplo, los mapas temáticos). Algunas de las disciplinas que utilizan la información cartográfica como fuente son: Catastro, construcción, meteorología, comunicaciones, minería, geografía, biología, oceanografía, estudios de Impacto Ambiental. 16