ALTERNATIVAS DE SOFTWARE LIBRE A LOS SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA COMERCIALES JIMÉNEZ BERNI, José Antonio (1); AGUILERA UREÑA, Mª Jesús (2) ; MEROÑO DE LARRIVA, José Emilio (3) (1) Universidad de Córdoba, España Servicio Central de Apoyo a la Investigación, Unidad de Técnicas Geoespaciales Correo electrónico:ma2jibej@uco.es (2) Universidad de Córdoba, España ETSIAM, Dpto. Física Aplicada Correo electrónico:fa1agurm@uco.es (4) Universidad de Córdoba, España ETSIAM, Dpto. Ingeniería Gráfica e Ing. Y Sistemas de Información Cartográfica Correo electrónico:ir1melaj@uco.es RESUMEN Durante los últimos años hemos asistido al nacimiento de diversas iniciativas orientadas al desarrollo de aplicaciones informáticas de Sistemas de Información Geográfica amparadas bajo la filosofía del software libre. Aunque el objetivo básico de estos proyectos no es hacer frente a las grandes soluciones comerciales, sí que es cierto que dichas aplicaciones se están haciendo un hueco en el panorama de la información geográfica. En situaciones en las que el coste es un factor limitante como pequeños ayuntamientos y entidades locales, centros educativos y de investigación, pequeñas empresas, etc., las herramientas de SIG libre están siendo una opción más que aceptable. Se presentan en este trabajo las distintas alternativas existentes en el ámbito del SIG de sobremesa. Palabras clave: GIS, SIG, Software libre, OGC, WMS, WFS, bajo coste. ABSTRACT Within the last years new and diverse initiatives aimed to the development of Geographic Information Systems under the free software philosophy have arose. Although the main target of those projects is not to fight against the big commercial solutions, it is true that they are becoming important into the GIS panorama. In some situations where cost is a limiting factor such as small city councils, education and research centers, small companies, etc. free GIS tools are becoming a more than acceptable solution. In this paper, diverse alternatives for desktop GIS are presented. Key words: GIS, free software, OGC, WMS, WFS, low cost. Grupo temático: GIS: Sistemas de Información Geográfica y Cartografía
1. Introducción La revolución que ha supuesto la filosofía del software libre ha llegado también a los sistemas de información geográfica y hoy en día existen ya varios proyectos serios que pretenden ser una alternativa viable a programas comerciales como ArcView, Geomedia o IDRISI [1]. Muchos de estos proyectos vienen avalados por instituciones gubernamentales o universidades a las que se han sumado miles de desarrolladores de todo el mundo que contribuyen con sus mejoras a que los proyectos evolucionen, o que emplean horas en probar nuevas versiones [2]. Otro factor importante es la fundación de instituciones encargadas de definir y velar por la aplicación de estándares independientes de los fabricantes en el ámbito de los datos geoespaciales. Tal es el caso de Open Geospatial Consortium (OGC) que engloba más de 250 empresas, instituciones y organizaciones [3]. La estandarización tiene numerosas ventajas, sobre todo de cara al usuario, ya que implica que no es necesario depender de un único fabricante y permite migrar de un fabricante a otro sin grandes problemas, o intercambiar información con otros usuarios de otras plataformas. Hoy en día los grandes fabricantes se están viendo forzados a adaptar sus programas a estos estándares ya que sobre todo por parte de instituciones públicas se está empezando a exigir que los programas se ciñan a estándares públicos y abiertos. Sin embargo ha sido en los proyectos de software libre donde estos estándares han tenido más repercusión y dichos proyectos se han basado desde sus inicios en dichos estándares, con lo que podría decirse que llevan esa ventaja frente a las alternativas comerciales [4]. Si a esto le sumamos la sensibilidad creciente por parte de las administraciones acerca de los peligros e inconvenientes que tiene el depender de una o varias empresas a la hora de implementar proyectos SIG de cierta consideración y de la necesidad de recortar presupuestos en casos en los que un elevado número de licencias es necesario, tenemos como resultado proyectos como GeoPISTA [5]. Se trata de un proyecto encaminado a la creación de un sistema de información geográfico para ayuntamientos, entidades locales, diputaciones, etc, para el manejo de datos geográficos. Otro ejemplo notable son las iniciativas por parte de algunos ministerios y gobiernos regionales para fomentar el uso del software libre entre su funcionarios como el echo de que la Junta de Andalucía proponga que se haga público todo el software creado por sus funcionarios o encargado a medida [6]. El objetivo de la presente ponencia es presentar las distintas alternativas existentes actualmente en el ámbito de los sistemas de información geográfica de libre distribución. 1. Alternativas a los programas comerciales 1.1 Origen del software libre. En los años 80, las empresas de programación comenzaron a obligar a sus clientes a firmar acuerdos de licencia por la utilización de los programas que vendían. En contraposición, en 1984 Richard Stallman [7] propuso el concepto de software libre basado en cuatro libertades básicas: Libertad para ejecutar el programa para cualquier propósito. Libertad para estudiar cómo funciona el programa y adaptarlo a cualquier necesidad. Libertad para redistribuir copias y compartirlas con la comunidad
Libertad para mejorar el programa y compartir dichas mejoras con el público de manera que la comunidad se pueda beneficiar de ellas. Stallman creó la Fundación por el Software Libre (FSF) [8] y se definió el concepto de copyleft en contraposición al de copyright lo que dio lugar a la licencia GNU General Public License (GPL), que asegura las libertades de los programas distribuidos con dicha licencia. Son muchos los programas que se han creado bajo esta filosofía, incluyendo algunos sistemas de información geográfica y lo que anteriormente comenzó como una serie de proyectos anclados en el entorno universitario ya ha transcendido esos ámbitos para llegar incluso a las instituciones públicas y gubernamentales. 1.2 Aplicaciones SIG de sobremesa Se puede considerar Sistemas de Información Geográfica de sobremesa como aquellas aplicaciones SIG orientadas al trabajo normal de visualización, análisis, edición y salidas gráficas de información geográfica. Por otro lado estarían los servidores de datos geográficos como Mapserver [9], Geoserver[10] o las Geodatabases como PostGIS [11] y MySQL Spatial [12], que no están cubiertos aquí ya que entrarían en otro ámbito más extenso. A la hora de presentar en esta ponencia las alternativas de software libre a los SIG comerciales se ha procurado hacer una selección de los sistemas más difundidos y con más funcionalidades existentes actualmente. Existen alternativas que no están mencionadas aquí, bien porque no tienen una funcionalidad tan completa o porque a pesar de ser gratis no están amparados bajo la filosofía del software libre. Tal sería el caso de Spring [13], un SIG brasileño muy completo que a pesar de ser gratuito no se puede considerar libre, ya que no se distribuye su código fuente y tiene algunas limitaciones de uso y distribución. En el software libre también tenemos Thuban GIS [14] o OpenEV [15] con funcionalidades más limitadas que los mencionados en este artículo. GRASS GIS. GRASS (Geographic Resources Analysis Support System) fue inicialmente concebido y desarrollado por el laboratorio de investigación del cuerpo de ingenieros del ejército de los Estados Unidos (USA-CERL) para la gestión del territorio y la gestión medioambiental [16]. GRASS comenzó a difundirse en ámbitos educativos y de instituciones públicas y se desarrollaron numerosas aplicaciones alrededor de dicho sistema, hasta que en 1.999 pasó a tener licencia del tipo GNU GPL. Hasta entonces se distribuía de manera más o menos gratuita pero previa autorización del cuerpo de ingenieros del ejército americano. Fue entonces cuando el desarrollo ya no dependía de una sola institución, sino que miles de desarrollares de todo el mundo podían contribuir al futuro de desarrollo de nuevas versiones con nuevas funcionalidades. Al ser GRASS uno de los SIG con más tiempo de rodaje, el número de herramientas y utilidades que presentas es muy elevado. Originalmente GRASS estaba muy orientado al aspecto matricial (raster) de la información, aunque contaba con un potente editor de topología vectorial, sin embargo en las últimas versiones el aspecto vectorial y sobre todo la conexión a bases de datos externas se ha ido potenciando. En cuanto a la interfaz de usuario también ha experimentado una gran evolución y si bien antes todo el control se hacía por medio de comandos tipo UNIX, en la actualidad y sobre todo con la última versión (6.0) se han producido mejoras considerables en la interfaz del usuario. Otro gran avance ha sido la herramienta de visualización 3D (NVIZ) que destaca por su potencia gráfica y las opciones de generación de salidas gráficas que permite.
Figura 1. Entorno de trabajo de GRASS Uno de los inconvenientes principales de GRASS ha sido precisamente que está diseñado para entornos UNIX, lo que le ha dado gran difusión en centros universitarios y de investigación pero que ha frenado su expansión hacia el público general. Actualmente existen versiones de GRASS que se pueden instalar en entornos Windows a través de emulación de Cygwin [17]. Puntos fuertes Solidez por los orígenes militares y la edad del proyecto. Herramientas de análisis raster y potente modelado hidrológico. Editor de topología. Puntos débiles Interfaz no muy amigable. Diseñado para entornos UNIX/Linux Complejidad de uso. Jump Jump fue uno de los primeros SIG gratuitos y por lo tanto ha servidor de base a otros desarrollos, tanto públicos como desarrollado por empresas de programación. Su origen está en Canadá, ya que nace como un proyecto esponsorizado por una serie de instituciones canadienses [18]. Se trata de un SIG modular programado en Java y que basa su funcionalidad en módulos (plugins). De esta forma si queremos cargar cualquier tipo de imagen o dato vectorial sólo tenemos que encontrar o programar el módulo necesario. Lo mismo ocurre con cualquier funcionalidad adicional que se desee implementar: consultas, ediciones avanzadas, etc.
Figura 2. Jump haciendo una edición sobre ortofoto. La interfaz de usuario es similar a la que proporciona ArcView, con una tabla de contenidos a la izquierda y una ventana central para el mapa. Es posible conectarse a servidores de cartografía WMS y existen plugins para numerosos de formatos tanto de archivo como de servidores. Una de las cosas más interesantes son las herramientas de edición de que se disponen para modificar datos vectoriales, así como herramientas básicas de geoprocesado (zonas de influencia, uniones, etc). Existe también una versión muy prometedora para la edición y corrección de topología (Jump Conflation Suite) que se aproxima a funcionalidades de ArcMap en su versión de ArcINFO. Actualmente han aparecido versiones internacionalizadas y varias páginas que albergan proyectos relativos a Jump, tanto para la creación de nuevos plugins como proyectos que basándose en Jump pretenden generar nuevos programas con funcionalidades más específicas. Tal es el caso de gvsig (abajo mencionado) o GeoPISTA. Puntos fuertes Interfaz de usuario muy intuitiva Buen número de formatos soportados a través de plugins, incluyendo conexión a servidores. Buen punto de partida para la creación de proyectos personalizados debido a la documentación existente y a la facilidad de implementación de nuevas funciones [19]. Puntos débiles Se echan en falta algunas funcionalidades básicas como por ejemplo la impresión de cartografía, cuadrículas, etc. Muchas están en vías de solución. Cierta descoordinación en la generación de versiones, aunque actualmente se ha creado un comité para coordinar el desarrollo de las futuras versiones.
gvsig gvsig surge como un proyecto amparado por la Generalitat Valenciana, quien a finales de 2003 sacó a concurso un proyecto para el desarrollo de un SIG con una serie de características como que fuese multiplataforma, de código abierto, modular (ver figura 3), sin licencias, interoperable con formatos de otros programas (Autocad, Microstation, Arcview, etc) y por supuesto sujeto a estándares del OGC. El resultado ha sido una aplicación, que aunque actualmente se encuentra en fase de desarrollo, ya están disponibles varias versiones al público y con gran parte de la funcionalidad cubierta [20]. Figura 3. Arquitectura de gvsig. Aunque en la versión actual no existen herramientas de edición, dichas herramientas están en fase de programación, sin embargo, al contrario de otros SIG libres que sí contemplan estas opciones (p.e. Jump), las funciones básicas que cualquier usuario desearía como dieseño de impresión, soporte de formatos de imagen típicos como ECW o MrSID, están incorporadas sin necesidad de ningún plugin adicional. Puntos fuertes Producto muy terminado y orientado al usuario final, tanto a nivel de interfaz de usuario como de funciones implementadas. Soporte para los formatos más populares tanto vectoriales como de imágenes. Funcionalidades previstas muy completas. Totalmente en español. Puntos débiles Actualmente no soporta edición de datos vectoriales. No permite enlazar tablas (JOIN).
udig Figura 4. Entorno de trabajo de gvsig Se puede considerar udig como el sucesor de Jump en muchos aspectos. Conceptualmente udig utiliza Jump como base de algoritmos para el manejo y manipulación de datos espaciales y Geotools como librería para la entrada y salida de datos, con lo que se asegura un buen número de formatos soportados. UDIG tiene su origen en la empresa Refractions (creadores de PostGIS), y uno de sus objetivos es basarse firmemente en estándares del OGC [21]. Está programado en Java mediante un entorno de desarrollo de creciente popularidad llamado Eclipse [22], y aunque actualmente está en una fase inicial de desarrollo, por la evolución y las declaraciones de intenciones del proyecto parece ser un proyecto muy prometedor. El punto más importante a destacar es que permite la conexión a servidores WFS [3] en modo lectura y escritura, algo que, a día de hoy, no soporta ninguno de los programas mencionados en este artículo. Puntos fuertes. Soporte del estándar WFS tanto en lectura como escritura. Soporte para servidores WMS. Soporte de acceso a todos los datos soportados por Geotools, tanto de archivos como de servidores como PostGIS o MySQL. Capacidad de impresión y salidas gráficas en diversos formatos. Diseño modular orientado a la reutilización en otros proyecto o programas. Puntos débiles. Actualmente no muy maduro en cuanto a opciones de visualización y edición.
Quantum GIS A diferencia de los anteriores, Quantum GIS está programado en C++. Se trata de un SIG con una apariencia muy cuidada y que posee algunas características muy interesantes, tales como soporte directo para edición en PostGIS, conexión con GRASS para tareas como edición de topología, y buen número de formatos soportadas tanto vectoriales como de imagen [23]. Figura 5. Entorno de trabajo de QGIS. También tiene un filosofía de plugins y actualmente se pueden encontrar un buen número de ellos para tareas tan interesantes como la conversión de archivos shape de ESRI a PostGIS o para conectarse a un GPS y mostrar su posición. Aunque no esté programado en Java, existen versiones compiladas para varios sistemas operativos entre los que se encuentran Windows y Linux. Puntos fuertes Interfaz muy conseguida. Buen soporte de formatos de datos. Edición de topología con GRASS integrada en el propio programa. Puntos débiles No soporta capas WMS. SAGA SAGA (System for Automated Geoscientific Analyses) también está programado en C++ al igual que QGIS. Si todos los SIG que se han visto hasta ahora están más orientados a la información vectorial, este está mucho más orientado al tratamiento de datos matriciales. Se podría decir que SAGA es la alternativa a programas como IDRISI o al módulo Spatial Analyst de ESRI. Tiene sus orígenes en el Instituto Geográfico de Göttingen (Alemania)[24].
Figura 6. Entorno de trabajo de SAGA. SAGA también se basa en una filosofía modular para la ampliación de funcionalidades y formatos soportados. Actualmente existen unos 120 módulos disponibles clasificados en distintas categorías: formatos de datos, análisis matricial, hidrología, clasificación de imágenes, etc. Puntos fuertes Interfaz gŕafica realmente madura y conseguida. Potente análisis raster con más de 120 módulos programados. Posibilidad de programación de módulos por parte del usuario. Puntos débiles Desarrollado para Windows. Parece que la versión 1.2 soportará también Linux. No basado en estándares del OGC. No soporta datos en servidores. 2 Conclusiones o Consideraciones Finales Tras hacer el análisis de todas las aplicaciones presentadas en esta ponencia, queda claro que algo se está moviendo ámbito de los sistemas de información geográfica. Si bien antes la única alternativa posible y seria era GRASS a día de hoy ya hay casi una decena de alternativas. Si a eso sumamos que a nivel institucional se está apostando por el uso cada vez más intensivo de estándares abiertos y de soluciones no propietarias es fácil suponer que a corto plazo el uso generalizado de herramientas SIG basadas en software va a ser una realidad. El principal problema que tienen estas aplicaciones es que al contrario de la aplicaciones comerciales donde la funcionalidad que proporcionan normalmente está subexplotada, en estos programas es probable que se echen en falta alguna función básica que sí que nos proporcionan
los comerciales. Es en estos casos en donde uno puede beneficiarse del concepto de desarrollo abierto y programarse su propia funcionalidad a medida. En muchos casos el coste de programar una serie de funcionalidades requeridas será menor que el coste de un software comercial. Es en estos casos donde el software libre estaría plenamente justificado. Por parte de la Unidad de Técnicas Geoespaciales del Servicio Central de Apoyo a la Investigación de la Universidad de Córdoba, se están llevando a cabo una serie de iniciativas orientadas a la implantación de software libre de tratamiento de datos geoespaciales, incluyendo la puesta en marcha de un servidor cartográfico mediante Mapserver y aplicaciones de usuario que incluyen todas las mencionadas en el presente artículo. El resultado hasta la fecha ha sido muy satisfactorio y está teniendo gran aceptación por parte de los usuarios de la unidad. 3 Referencias [1] Página de FreeGIS. http://freegis.org/ [2] Arnulf Christl - Adopting OS GIS technology in heterogeneous environments, Providing decision makers with arguments beyond cost. Procedings of the 2nd MapServer Users Meeting. 2004 [3] Open Geospatial Consorcium. http://www.opengeospatial.org/ [4] Paul Ramsay - A Brief Survey of Open Source GIS Software. Procedings of the 2nd MapServer Users Meeting. 2004 [5] Página oficial de GeoPista. http://www.geopista.com/ [6] Boletín Oficial de la Junta de Andalucía. Número 49, 10 de Marzo de 2005. Pp. 6-7 [7] Richard Stallman. Biografía en Wikipedia. http://es.wikipedia.org/wiki/richar_stallman [8] Free Software Foundation. http://www.fsf.org [9] Página oficial de Mapserver. http://mapserver.gis.umn.edu/ [10] Página oficial de Geoserver. http://geoserver.sourceforge.net/html/index.php [11] Página oficial de PostGIS. http://postgis.refractions.net/ [12] Página oficial de MySQL. http://dev.mysql.com/ [13] Camara G, Souza RCM, Freitas UM, Garrido J - SPRING: Integrating remote sensing and GIS by object-oriented data modelling. Computers & Graphics, 20: (3) 395-403, May-Jun 1996. [14] Página oficial de Thuban GIS. http://thuban.intevation.org/ [15] Página oficial de OpenEV. http://openev.sourceforge.net/ [16] Página oficial de GRASS http://grass.itc.it/ [17] Versión Windows de Grass. http://geni.ath.cx/grass.html [18] Página oficial de Jump. http://www.jump-project.org/ [19] Página del Jump Pilot Project. http://jump-pilot.sourceforge.net/index.php [20] Página oficial de gvsig. http://www.gvsig.gva.es/framesesp.htm [21] Página oficial de udig http://udig.refractions.net/confluence/display/udig/home [22] Página oficial de Eclipse. http://www.eclipse.org [23] Página oficial de Quantum GIS. http://www.qgis.sourceforge.net/ [24] Página oficial de SAGA http://geosun1.uni-geog.gwdg.de/saga/html/index.php