SOFTWARE Y HERRAMIENTAS LIBRES PARA DESARROLLO DE LOS SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA. Miguel Alejandro Gonzalez Ruiz

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1 SOFTWARE Y HERRAMIENTAS LIBRES PARA DESARROLLO DE LOS SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA. Free Software Tools For Development Of Geographic Information Systems. Miguel Alejandro Gonzalez Ruiz Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Facultad de Ingeniería Bogotá - Colombia Correspondencia: miagonzalezr@correo.udistrital.edu.co Resumen Actualmente la generación de conocimiento demanda de herramientas prácticas que permiten realizar la tarea del análisis y resultados de cualquier caso de estudio. En este ámbito, las tareas de los SIG y áreas compatibles sufren la necesidad de agilizar, promover y generar desarrollo a partir de datos geoespaciales de una forma rápida y efectiva; por el mismo hecho del movimiento de una considerable cantidad de información, estas tareas tienen que promocionar la utilización de herramientas y software libre, para que así, recíprocamente sean de utilidad libre luego de su desarrollo. Palabras clave: datos geoespaciales, software libre, generar desarrollo. Abstract Currently the generation of knowledge demand for practical tools to perform the task of analysis and results of any case study. In this area, the tasks of GIS and compatible areas suffer the need to accelerate, promote and generate growth from geospatial data quickly and effectively; by the very fact of movement of a considerable amount of information, these tasks have to promote the use of free software tools, so that, reciprocally are free profit after development. Keywords: geospatial data, free software, generating development. I. INTRODUCCIÓN Los usuarios de software libre, tanto desarrolladores de los SIG como los mismos usuarios de este desarrollo y análisis final son los que juzgaran en cualquier ámbito el tipo de herramientas que hoy en día necesitan para su uso (Stasch et al, 2012). Por lo mismo en el siguiente artículo

2 de revisión bibliográfica se muestra claramente diferentes tipos de desarrollo en cuanto este tipo de herramientas libres, y los mismos desarrollos ya finales que de la misma manera son libres. Solo para tener claro, también se tienen algunas de las herramientas SIG que suelen ser o bien paquetes cerrados de carácter comercial (propietarios) o bien herramientas desarrolladas para uso interno que responden a soluciones de problemas determinados por lo que no se crean ni con criterios de interoperabilidad ni con idea de dar un servicio a otros organismos. Además, dado que son sistemas que se han desarrollado en diferentes momentos, sus tecnologías de base también son diferentes entre sí, lo que aumenta la dificultad de poder compartir datos entre ellas o entre otras aplicaciones (Zabala Ordóñez, Guerrero de Mier, & Mañas Álvarez, 2010). II. METODOLOGÍA Una de las grandes ventajas del software libre frente al software privativo es el acceso al código fuente y la posibilidad de modificar los programas informáticos sin restricción alguna. Como consecuencia de esta propiedad, una aplicación con licencia libre puede ser adaptada a las necesidades particulares de un grupo de usuarios y ser redistribuida libremente. Un ejemplo claro es la internacionalización de los programas a distintos idiomas, con independencia de la fortaleza económica o número de hablantes. Sin embargo, es en aspectos técnicos donde se pueden observar los mayores beneficios de la personalización, ampliación y especialización del software. Mediante la realización de diferentes pruebas y comprobaciones prácticas, esta teoría se ha podido confirmar dentro del ámbito de los Sistemas de Información Geográfica (Varela Garcia et el, 2009). Otro punto de la tecnología de Internet ha sido la reciente oleada de interés en software libre y de código abierto (FOSS) dentro del dominio de los SIG. Los proyectos de software libre, pueden por propia naturaleza de sus licencias, ser modificados y acomodados a las necesidades de usuarios concretos. Dada la amplia gama de herramientas de software libre y las bibliotecas que ofrecen funcionalidad espacial, la estrategia de embalaje refleja entonces la necesidad de reutilizar (sobre todo) software libre existente, cosa que está cerrada para herramientas comerciales, pues ellas no dejan modificarse ya que son procesos de servicios distribuidos que cumplen con algún método estándar (Granell et al, 2010). Esto también surge en respuesta a la realización de rápido crecimiento para compartir conocimientos y ayudar a los demás en una piedra angular de una sociedad social y ética, además de ser una ayuda para el avance tecnológico y científico. Además de nuevos proyectos y productos entrando en funcionamiento, por ejemplo El SIG Weasel, un paquete de software de libre acceso, de código abierto construido

3 en la cima de las estaciones de trabajo de ArcInfo para crear mapas y parámetros de accidentes geográficos utilizados en los modelos de simulación ambiental; es evidente que los productos existentes están entrando en una fase de refinamiento y mejora rápida para los SIG (Boyd & Foody, 2011). De entre las capacidades esperadas al momento de elegir un buen software libre para el desarrollo de un SIG cabe subrayar: Facilidad de instalación. Internacionalización: Que sea fácil su traducción o que, como mínimo, esté disponible en inglés. Interfaz gráfica sencilla y amigable. Capacidad de importación/exportación de muchos formatos de datos para facilitar la interoperabilidad. Eficacia en el manejo de los sistemas de referencia. Manejo fácil de sus herramientas. Agilidad en la edición. Variedad de herramientas de análisis. Posibilidad de maquetación de los resultados. Disponibilidad de documentación actualizada. (Gilavert Margalef & Puig Polo, 2013) Figura 1. Sistema de arquitectura abierto para datos geoespaciales libres (Evangelidis et el. 2014).

4 En este momento las aplicaciones de los SIG con software libre están en su pico más alto en toda historia (Figura 1), todo se interconecta con el internet y es más fácil la accesibilidad a software libre. Encontramos que para estudios de degradación de suelo, el cambio de uso del mismo, la erosión del suelo, las predicciones de escorrentía, la gestión de las comunidades de caza, y la planificación estratégica para la gestión del medio ambiente, entre otros, es necesario utilizar muchas herramientas y en la mayoría de casos hacerlo de forma libre ( Giuliani et al, 2012). Se ha determinado una metodología geo computacional y un sistema de apoyo a las decisiones (DSS), basado en el software libre y de código abierto geoespacial (FOSS4G) como el más importante en la metodología SIG, junto al DSS que para un buen ejemplo fueron desarrollados usando el conocimiento de las técnicas de recolección utilizados en las zonas montañosas y su objetivo principal es evaluar la biomasa disponible para la producción de energía en un área dada mediante la integración de los datos de los inventarios de una zona (Zambelli et al, 2012). El DSS resultante también puede apoyar a los gestores forestales sobre decisiones de la explotación de la biomasa. Una herramienta para evaluar la explotación de la biomasa, se define como la posibilidad de la extracción de la biomasa y el esfuerzo necesario para entregar al usuario, se incluye en el DSS. La herramienta se basa en una metodología que tenga en cuenta las características del terreno, la disponibilidad de carreteras, tecnología de recolección de datos existentes y eficaces de rendimiento forestal. FOSS4G fue seleccionada como la tecnología de aplicación DSS para garantizar el intercambio máximo de información y permitir un desarrollo compartido. El DSS fue desarrollado combinando la base de datos geoespacial y tecnologías de sistemas de información geográfica (Zambelli et al, 2012). La metodología se basa en GRASS (libre) y el software de PostgreSQL-PostGIS (libre). GRASS es un sistema de información geográfica conocida desarrollado hace más de 30 años. Como uno de los primeros sistemas SIG, GRASS ha sobrevivido en la actualidad, principalmente como software libre SIG de escritorio de código abierto, se limitan los usuarios principalmente a la comunidad de investigación o entre los programadores que lo utilizan para crear funciones personalizadas (Qiu et al, 2012). La combinación de un SIG y una base de datos geográficos permitieron explotar las herramientas ofrecidas por ambos tipos de software en la construcción de la metodología. Mientras GRASS ofrece un amplio conjunto de herramientas para procesar eficientemente los datos de mapa de bits, PostgreSQL-PostGIS proporciona herramientas eficaces para tratar los datos del vector y sus atributos. La metodología fue diseñada para equilibrar la simplicidad y rendimiento, lo que permite el uso del método en diferentes regiones y con grandes cantidades de datos que en el caso de estudio. La simplicidad y flexibilidad han sido

5 obtenidos mediante el uso de software disponible para casi cualquier plataforma de hardware y requiriendo sólo unos pocos y fácilmente disponibles mapas como entrada, ya que en muchas situaciones datos más específicos se carece (Zambelli et al, 2012). La combinación de todos los anteriores métodos los encontramos en el siguiente diagrama (Figura 2): Figura 2. Diagrama de la secuencia de comandos que extrae las áreas potenciales adecuados para la extracción de biomasa (Zambelli et el, 2012). El desarrollo de índices de paisaje para GRASS SIG son un buen ejemplo que ilustra cómo la implementación de algoritmos y modelos de software FOSS apoya la libre difusión del conocimiento y permite a otros investigadores a estudiar y modificar modelos y algoritmos en detalle, en comparación con los sistemas más cerrados que se encuentran típicamente en software propietario. Mediante el desarrollo de GRASS, estos científicos también permiten que otros (fácilmente) repitan (construir sobre) sus experimentos, un principio fundamental de la investigación académica. El ejemplo proporcionado por (McGarigal et al, 2002) ilustra cómo la revelación de su propiedad intelectual relacionada con los algoritmos FRAGSTATS, han asegurado la difusión en todo el mundo y el reconocimiento de su código y de las ideas. Sobre la

6 base de estas ideas, abiertamente se invita a la comunidad para examinar activamente los proyectos de GIS código libre y abierto que se refiere este artículo (Steiniger & Hay, 2009). Por tanto una típica solución de código abierto seleccionada para presentar datos en un SIG Web (Open Layers / Geo Ext; ambos basados en Java Script), aplicando otras herramientas gratuitas para manejo de datos (Python), gestión de datos (PostgreSQL), geo modelización estadística (Octave), geo procesamiento (GRASS GIS / GDAL) y mapeo web (MapServer) todos de licencias libres (Knörchen et al, 2014). Se demuestra que los mapas temáticos pueden ser producidos por los de servicios web OGC, pero que hay limitaciones. En primer lugar, se requiere un buen montón de programación personalizada que necesita estar envuelta en servicios WPS para estandarizar y clasificar datos y también para preparar las normas de SLD (Rautenbach et al,2013) Se encuentra que debido a su utilidad para la alta variedad de aplicaciones, hay muchos índices y paquetes de software que han sido diseñados para proporcionar cálculos y análisis de los patrones de la estructura del paisaje en mapas categóricos. Un ejemplo son los FRAGSTATS y V-Late que utilizan un Application Programming Interface (API) o aplicación de programas de interfaces que se produce sin limitaciones en la entrada de datos, que es capaz de calcular mapas vectoriales o de bits métricos y son extensibles. Esta API permite no sólo la creación de aplicaciones de terceros con facilidad, sino que también hacen que sea posible añadir nuevas métricas e investigación de nuevos paradigmas relacionados con las medidas del paisaje tradicional (Zaragozí et al, 2012). Luego de estos métodos de software libre para tratamiento de datos se observa el desarrollo por parte de la creación de toda una interfaz útil para una zona en específico. En este caso observamos el ejemplo de una zona en Los Andes Americanos, donde se creó libremente un SIG para los desastres que a diario es vulnerada por el paisaje de esta zona. SIAPAD (Figura 3) es el software libre de arquitectura basada en SDI, que incluye 26 nodos de servidor y 4 nodos facilitadores. También se desarrolla Geo Riesgo, aplicación basada en web para la búsqueda de información y visualización, usando un innovador motor de búsqueda basado en el conocimiento temático que ayuda a los usuarios a encontrar las fuentes de información. El desarrollo de SIAPAD contribuyó al desarrollo de una cultura de intercambio de recursos en la región, con un total de 37 organizaciones de cuatro países diferentes participantes como proveedores de productos de información sobre desastres, disponible a través de servicios web estándar (por ejemplo, WMS, CSW) y metadatos estándar. Una amplia aplicación de esta tecnología puede contribuir a mejorar la gestión del riesgo de desastres, especialmente en los

7 países en desarrollo, con importantes impactos positivos sociales y económicos (Molina & Bayarri, 2011). Figura 3. Arquitectura General SIAPAD Una herramienta libre que se encuentra para la visualización que aprovecha las tecnologías de servicios web y de flujo de trabajo para diseñar y ejecutar tareas, y monitorear y visualizar la ejecución de tareas es un sistema prototipo, es llamada GeoPWTManager, que se implementa para demostrar la aplicabilidad del geo procesamiento (Ziheng et al, 2012) Los anteriores programas se concluyen junto a mas software libres en el siguiente catàlogo de Proyectos:

8 Tabla 1. Catàlogo de proyectos (Montesinos & Jorge, 2009). HERRAMIENTAS DE METADATOS PROYECTOS DEL LADO DEL CLIENTE Geonetwork CLIENTES DESKTOP CatMDEdit GRASS Open Source Quantum GIS - SAGA - MapWindow - World Wind BIBLIOTECAS DE FUNCIONALIDAD COMÙN Open JUMP JTS udig GDAL/OGR gvsig PROJ.4 CLIENTES LIGEROS (WEB) GEOTOOLS Chameleon BATIK CartoWeb WKB4J OpenLayers FDO Mapbender MonoGIS MapBuilder III. CONCLUSIONES Los SIG son una herramienta indispensable para la realización de la investigación geoespacial. Sin embargo, con licencias de software de propiedad, los modelos de valoración y desarrollo limitan el acceso a un mayor crecimiento y la implementación de la comunidad, especialmente en las naciones en desarrollo. Para atenuar estas dificultades se defiende el uso de código abierto y libre (FOS) de software GIS para la investigación geoespacial, y presentar este artículo como un punto de partida para el logro de este. Se observan desventajas como la integración limitada de herramientas estadísticas, y una pérdida de la propiedad intelectual mediante la revelación de código. Sin embargo, en el lado positivo todos ellos proporcionan las funciones de los SIG básicos necesarios en LSE, que son fáciles de personalizar; un número creciente de funciones especializadas y plug-ins ya existen para aplicaciones específicas LSE; y hay una creciente comunidad de profesionales dispuestos a compartir libremente sus ideas, código y experiencia (Steiniger & Hay, 2009). Desde la perspectiva el uso de Free y Open Source Software para GIS (FOSS4G) para los usuarios de SIG, está en la transición de la etapa de 'adoptadores fáciles' a la etapa de "mayoría temprana" (ver Rogers, 1995). Esto es visible en un aumento de las tasas de descarga de software, un aumento de participantes en conferencias locales FOSS4G (por ejemplo, FOSSGIS Alemania), y FOSS4G para empresas de consultoría con libros de pedidos completos - incluso

9 durante la reciente crisis económica. Además, las nuevas estrategias de negocios de todo el software SIG de código abierto se han introducido centrándose en servicios para infraestructuras GIS / Cartografía a través de Internet o de una intranet. Lo que facilita la transición de la etapa de los "adoptadores fáciles 'a la' 'primera mayoría' 'etapa donde se ve el hecho de que ciertos productos de software FOSS4G pueden competir con los productos de software privativo. Esto ha sido demostrado por varias evaluaciones de software, por ejemplo para SIG de escritorio (González et al 2007), para los DBMS espaciales, para el mapa del web / servidor de imágenes, para servicios de mapas en línea. Por lo tanto, una falta de madurez software ya no es un obstáculo para el crecimiento de la comunidad de usuarios. Sin embargo, se ha señalado desafíos intrínsecos a la comunidad de desarrollo FOSS4G, como el liderazgo, la estabilidad de código y la falta de conceptos compartidos para el análisis y el procesamiento que pueden obstaculizar el crecimiento (Steiniger & Hunter, 2013). IV. REFERENCIAS [1] Giuliani, G., Nativi, S., Lehmann, A., & Ray, N. (2012). WPS mediation: An approach to process geospatial data on different computing backends. Computers & Geosciences. [2] Boyd, D., & Foody, G. (2011). An overview of recent remote sensing and GIS based research in ecological informatics. Ecological Informatics. [3] Evangelidis, K., Ntouros, K., Makridis, S., & Papatheodorou, C. (2014). Geospatial services in the Cloud. Computers & Geosciences. [4] Gilavert Margalef, J., & Puig Polo, C. (2013). ESTUDIO COMPARATIVO DE HERRAMIENTAS SIG LIBRES APLICADAS A CONTEXTOS DE COOPERACIÓN AL DESARROLLO. SIGTE. [5] González, P., Lorenzo, M., Luaces, M., & Paramá, J. (2007). Un nodo local de la IDE de España: ideac. IDEAC. [6] Granell, C., Dìaz, L., & Gould, M. (2010). Service-oriented applications for environmental models: Reusable geospatial services. Environmental Modelling & Software. [7] Knörchen, A., Ketzler, G., & Schneider, C. (2014). Implementation of a near-real time cross-border web-mapping platform on airborne particulate matter(pm) concentration with open-source software. Computers & Geosciences. [8] McGarigal, K., Cushman, S., & Neel, M. (2012). FRAGSTATS: Spatial Pattern Analysis Program for Categorical Maps. Computer software program produced by the authors at the University of Massachusetts. [9] Molina, M., & Bayarri, S. (2011). A multinational SDI-based system to facilitate disaster risk management in the Andean Community. Computers & Geosciences.

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