cap2
SISTEMAS INTEGRADOS DE INFORMACIN GEOGRFICA
CONCEPTOS BSICOS DE CARTOGRAFA
Jorge FallasLaboratorio de Teledeteccin y Sistemas de Informacin
Geogrfica
Programa Regional en Manejo de Vida Silvestre y Escuela de
Ciencias Ambientales.Universidad Nacional. Heredia. Costa
Rica.Email: [email protected]
WWW.una.ac.cr/ambi/telesig/index.htm
2003
Conceptos bsicos de Cartografa
CONCEPTOS BSICOS DE CARTOGRAFA
Sistemas Integrados de Informacin GeogrficaConceptos bsicos de
Cartografa i
INDICE
INTRODUCCIN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1
LOS MAPAS Y SUS PROPIEDADES . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1Concepto de
escala: mostrando el mundo en una hoja cartogrfica . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . 3Calculando la escala de un mapa . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . 6
GENERALIZACIN: EFECTO DE LA ESCALA EN LA REALIDAD . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . 9
LOS MAPAS Y SU CLASIFICACIN . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15Mapas
generales, base o topogrficos . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15Mapas
cuantitativos de superficie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
VARIABLES GEOESPACIALES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
DISTRIBUCIN ESPACIAL DE VARIABLES GEOESPACIALES . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . 20
UTILIZANDO MAPAS EN ANLISIS CUANTITATIVO . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . 21
MAPEO ASISTIDO POR COMPUTADORAS Y ANLISIS GEOESPACIAL . . . . .
. . . . . . . . 23
BIBLIOGRAFA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. 24
INTRODUCCINLos mapas son posiblemente una de las bases de datos
ms utilizadas en nuestros das. El turista que recorre un nuevo pas
o localidad, el edaflogo que realiza un estudio de suelos, el
poltico que desea conocer la distribucin de la poblacin mayor a 18
aos; todos requieren de mapas en diferentes escalas y grados de
complejidad. En un mapa es posible asociar una localidad con
mltiples fenmenos naturales y humanos. EL mapear el objeto de
estudio (Ej. distribucin de tipos de vegetacin o suelos, isoyetas,
etc) es esencial para entender tanto su distribucin espacial como
las interrelaciones entre dicha variable y su ambiente. Es difcil
imaginar a un especialista en recursos naturales del siglo XXI sin
un conocimiento apropiado de la cartografa digital y sus reas de
aplicacin.Aun cuando los mapas son esenciales para representar la
realidad y sus relaciones espacio- temporales, no debemos olvidar
que son solamente una aproximacin de la realidad y como tales no
estn exentos de distorsiones o errores geomtricos (Aranoff, 1989;
Burrough,1986). La palabra error se utiliza en el contexto
estadstico y por lo tanto un mapa exacto es aquel que representa
fielmente la realidad. La distorsin geomtrica en los mapas es el
resultado de representar una superficie curvilnea como la Tierra en
una lmina de papel plana.Los cartografa general y temtica es una de
las fuentes ms importantes de datos para los Sistemas de Informacin
Geogrfica; por esta razn dedicamos el presente fascculo a explorar
algunos conceptos bsicos de cartografa.
2Conceptos bsicos de Cartografa
LOS MAPAS Y SUS PROPIEDADESLa cartografa ha desempeado un papel
fundamental a lo largo de la historia de la Humanidad. En el Siglo
XX los mapas aunados a la tecnologa de los sistemas de informacin
geogrfica son excelentes herramientas que nos permiten comparar,
escoger y tomar decisiones basados en informacin actualizada e
integral. En
Tolomeo es considerado el padre de la cartografa y de la
geografa. En el siglo II perfeccion los mtodos para la medicin de
ngulos y distancias y adopt un sistema de localizacin basado en una
cuadrcula de coordenadas ortogonales.
los fascculos tres y cuatro estudiaremos cmo integrar la
informacin utilizando un SIG; sin embargo por el momento veamos cmo
se origin el arte-ciencia de elaborar mapas.La palabra cartografa
tiene su origen en los vocablos charta del Latn que significa papel
que sirve para comunicarse o carta y grapho del griego que
significa descripcin, estudio o tratado. La cartografa es la rama
del grafismo que se ocupa de los mtodos e instrumentos utilizados
para exponer y expresar ideas, formas y relaciones en un espacio bi
o tridimensional. La cartografa parte del principio de que los
seres vivos, los fenmenos fsicos y sus interrelaciones ocurren en
un contexto temporal y espacial y que por lo tanto es posible
mapearlos.Un mapa es la representacin grfica a una escala reducida
de una porcin de la superficie terrestre que muestra slo algunos
rasgos o atributos de la realidad. En este sentido el mapa es un
sustituto de la porcin de la superficie terrestre que deseamos
estudiar. El mapa tambin puede definirse como un instrumento
analgico diseado para el registro, clculo, exposicin, anlisis y, en
general, la comprensin de los hechos geogrficos y de sus relaciones
espaciales. Su funcin es representar visualmente una imagen. Tres
de las caractersticas ms importantes de los mapas son su control
geodsico y su precisin horizontal y vertical, los cuales responden
a los estndares utilizados en cada pas.Desde un punto de vista
geomtrico los mapas pueden concebirse como una representacin
bidimensional de la superficie terrestre que nos muestra atributos
tales como distancias, direcciones,
tamaos y formas. Los mapas son elaborados normalmente para
mostrar la distribucin espacial de uno o ms fenmenos geogrficos.
Por ejemplo, un mapa puede mostrarnos la distribucin de calles y
avenidas en un rea urbana, el nmero de lapas rojas (Ara macao) por
hectrea en el Pacfico Central o la densidad de poblacin por
distrito de la provincia de Heredia.En el mapa hacemos uso de
signos convencionales para representar detalles de la superficie
terrestre que dada la escala del mapa no es posible dibujar
utilizando sus formas y proporciones reales (Ej. tamao y forma de
escuelas y puentes en un mapa 1:50.000). Los mapas son elaborados
en muy diferentes estilos y escalas y cada uno de ellos cumple una
funcin especfica. Sin embargo para facilitar su uso todos deben
poseer ciertos elementos comunes (cuadro 1). La omisin de
cualquiera de estos elementos reduce su utilidad.
Titulo:
Cuadro 1: Elementos esenciales en un mapa
El ttulo expresa la esencia del mapa o sea su tema principal.
Debe incluir el rea o zona geogrfica que representa y el objeto de
estudio. Por ejemplo, Vas de comunicacin de Costa Rica Distribucin
de avistamientos de lapa roja (Ara Macao) en el Pacfico Central de
Costa Rica.
Fecha de los datos:Los mapas son representaciones estticas de un
fenmeno temporal y por lo tanto debe indicarse claramente la fecha
en que fueron recolectados los datos.
Fecha de publicacin del mapa: Da, mes y ao en que se publica el
mapa.
Leyenda:En los mapas se utilizan smbolos, tramados, colores o
tonos de gris para expresar cantidades, gradientes o proporciones
(Ej. nmero de escuelas por distrito, precipitacin media anual,
etc). An cuando algunos smbolos se explican por s mismos es
necesario incluir una leyenda explicativa en una esquina del
mapa.
Proyeccin y datum:La proyeccin y el datum son dos atributos del
mapa que definen sus caractersticas y propiedades geomtricas. Esta
informacin es esencial para referenciar y posteriormente manipular
un mapa utilizando un sistema de informacin geogrfica.
Escala:Indique la escala grfica y/o numrica de su mapa.
Autor(a)/Fuente:Indique si usted es el autor o si la informacin
utilizada para elaborar el mapa proviene de otra fuente. Recuerde
que usted debe dar crdito al autor(es) de la informacin
original.
Algunas otras formas de representar la realidad para usos
especficos son:
Plano: Los planos representan a gran escala, una porcin reducida
de la superficie terrestre y son elaborados por topgrafos. A
diferencia de los mapas, los planos, no requieren de la utilizacin
de smbolos; ya que los objetos o rasgos del terreno son expresados
utilizando sus formas y dimensiones reales. Otra diferencia con los
mapas es que no requieren de un control geodsico.
Carta: La carta es una representacin del espacio martimo o areo
y es utilizada con fines de navegacin (Ej. cartas nuticas y
aeronuticas). El diseo de las cartas tiene como fin facilitar su
lectura por parte del navegante y por esta razn no todas tienen la
misma escala. Dependiendo de su uso resaltarn estructuras tales
como aeropuertos (areos y nuticos), ciudades, carreteras, lneas
frreas, encalladeros, topografa, etc.
Concepto de escala: mostrando el mundo en una hoja cartogrficaYa
hemos mencionado que el mapa es una representacin a escala del
mundo real. Por esta razn es esencial dominar el concepto de escala
paraentender y utilizar correctamente las relaciones
espaciales (Ej. distancia y tamao) que nos muestran los mapas.El
conocer la escala de un mapa nos permite
medirdistancias,determinarreasyrealizar
La escala expresa la razn de ampliacino reduccin entre una
distancia en el mapa y una distancia equivalente en el terreno.
comparaciones entre diferentes objetos. Dada la naturaleza
esfrica de la Tierra, la escala no puede representarse sin errores
o sea la escala no es constante a lo largo y ancho del mapa. Sin
embargo cuando el rea representada es pequea las distorsiones son
lo suficientemente pequeas como para que el mapa sea aceptado como
libre de errores. En algunos sistemas de referencia como el UTM y
otros basados en la proyeccin Transversal de Mercator se requiere
de un factor de escala. Este factor refleja el hecho de que no es
posible transformar una superficie esfrica en una plana sin encoger
o alargar los elementos que se encuentran sobre ella. El factor de
escala es igual a:
FE: escala verdadera / escala principal o nominal
Para mapas de gran escala basados en la proyeccin Transversal de
Mercator el valor de FE para una zona de 6o puede variar entre
0.99960 y 1.00158.
La escala puede expresarse de la siguiente manera (Robinson,
Sale and Morrison, 1978):
Escala numrica: Es una fraccin o razn como se muestra a
continuacin en donde el numerador se denomina modulo y el
denominador fraccin representativa:
1:10 0001/10 000
En ambos casos la escala se lee uno en diez mil y su
interpretacin es la siguiente:
una unidad de distancia en el mapa (Ej. 1 mm 1 cm) equivale a 10
000 unidades en el terreno (Ej.10000 mm 10 000 cm).
Escala grfica lineal: Este tipo de escala se expresa como una
lnea o una barra que se ubica en la cartula explicativa del mapa.
La lnea se subdivide en segmentos de igual longitud para indicar la
distancia en el mapa. El error mximo permisible al elaborar la
escala grfica es de 0,127 mm. La escala grfica es til cuando se
desea reducir o ampliar un mapa ya que la relacin de escala se
mantiene.
En el cuadro 2 y la figura 1 se muestra la relacin entre escala
del mapa, la distancia en metros y el rea en metros cuadrados
representada por un centmetro en el mapa.Los elementos de la
realidad se representan en los mapas mediante lneas, puntos,
polgonos, colores, y tramados. Los tamaos relativos con que se
representan los objetos en el mapa definen si la escala es pequea o
grande. Por ejemplo, si dibujamos Centroamrica en una hoja tamao
carta, la escala del mapa es pequea; ya que representamos una gran
superficie en una pequea rea. Por otra parte, si representamos los
lmites de una parcela de una hectrea en la misma hoja, entonces la
escala ser grande.En los mapas de pequea escala la realidad se
representa de una forma muy simplificada o generalizada. La escala
debe seleccionarse considerando los elementos de la realidad
(puntos, lneas y polgonos) que se desean representar en el mapa.
Por otro lado los mapas de gran escala, aunque tambin representan
la informacin en forma selectiva, permiten mostrar la realidad en
una forma ms detallada. En general, no existe un lmite entre los
trminos grande, mediano y pequeo cuando se aplica a la escala de un
mapa. Sin embargo en aplicaciones cartogrficas se considera que un
mapa a una escala de 1:50 000 o menor (Ej. 1:25 000) es de gran
escala y que por encima de dicho valor (Ej.1:100 000) es de pequea
escala.
Cuadro 2 : Relacin entre escala del mapa, distancia y rea
representada por un centmetro en el mapa.
EscalaDist. representada por 1cmArea representada por 1 cm2mm2
Hs.
1:1 000101000,011:2 000204000,041: 10 00010010 0001,001: 20
00020040 0004,001: 25 00025062 5006,251: 50 000500250 00025,001:
100 0001 0001 000 000100,001: 200 0002 0004 000 000400,001: 500
0005 00025 000 0002500,001:1 000 00010 000100 000 00010 000,00
Fig. 1: rea equivalente requerida para representar 1 Km2 a
diferentes escalas.
Calculando la escala de un mapaPara determinar la escala de un
mapa o plano con escala desconocida debe procederse de la siguiente
manera :
1. Seleccione dos puntos prominentes en el mapa (Ej. cruce de
carreteras, unin de dos ros, etc.) y mida la distancia entre dichos
puntos utilizando una regla o un escalmetro.
2. Determine la distancia en metros o kilmetros entre los puntos
seleccionados en el paso anterior. Esta informacin puede obtenerse
de otro mapa de escala conocida o directamente del terreno.
3. Calcule la escala del mapa utilizando la siguiente relacin:
ESCALA=distancia en el terreno (m) entre distancia en el mapa
(mm)Por ejemplo si la distancia entre los dos puntos en el mapa es
10 mm y la distancia en el terreno es de 1.000 metros; la escala
es:
ESCALA = 10mm / 1.000.000mmESCALA = 1 / 100.000 y por lo tanto
la escala del mapa es 1:100 000.
La escala tambin permite determinar reas, permetros, longitudes
y otras variables derivadas a partir de dichas observaciones como
se observa en el cuadro 2 y las figuras 2 a 5.
Cuadro 2 : La escala y sus usos en el anlisis de
cartogrfico.
ESCALA Y SUS USOS Distancia en el mapa: Dist. en el
terreno/Fraccin representativa Distancia en el terreno: Dist. en el
mapa* Fraccin representativa
Clculo de reasEl rea de un polgono puede determinarse utilizando
una redde puntos con un espaciamiento de X mm y la siguiente
ecuacin:
A= E2 * 0,0000(X*X)* N
en donde: E es la fraccin representativa del mapa (Ej. 10.000,
50.000), N el nmero de puntos dentro del rea de inters y A el rea
en m2. Aquellos puntos que toquen el lmitedel rea de estudio se
contarn como 0,5 unidades. Si desea expresa el rea en hectreas
divida el resultado entre 10.0000 (1 ha=10.000 m)
Figura 2: Malla de puntos
Figura 3: Malla de puntos con un espaciamiento de 200 m. El
cuadrado del centro tiene un rea de 100 has (1km*1km). Si usted
desea conocer el rea de dicho cuadrado solo tiene que contar el
nmero de puntos contenido en el mismo. En este caso 25; cada punto
representa 4has y por tanto el rea es 100 hectreas. Qu pasara si se
desea estimar el rea de la salina? (indicada por la flecha).
Figura4: Malla de puntos con un espaciamiento de 100 y 75
metros, respectivamente. El cuadrado del centro tiene un rea de 100
has (1km*1km). Cuente el nmero de puntos para cada imagen y
determine el rea. Qu pasara si se desea estimar el rea de la
salina? (indicada por la flecha). Nota: el rea estimada con ArcView
es de 2.98 has.
Figura 5: Malla de puntos con un espaciamiento de 50 metros. El
cuadrado del centro tiene un rea de100 has (1km*1km). Cuente el
nmero de puntos para cada imagen y determine el rea. Qu pasara si
se desea estimar el rea de la salina? (indicada por la flecha).
Nota: el rea estimada con ArcView es de 2.98 has.
GENERALIZACIN: EFECTO DE LA ESCALA EN LA REALIDADAl observar un
mapa debemos reconocer que representa la realidad, sin embargo no
es la realidad. La escala representa el valor por el cual reducimos
el tamao de lo que se desea mapear. Al seleccionar la escala
estamos definiendo el grado de generalizacin que aplicaremos a
nuestro objeto de estudio. La generalizacin cartogrfica est en
funcin de cuatro elementos (Muehrcke and Muehrcke, 1992; Robinson,
Sale and Morrison, 1978):
1. SimplificacinEl concepto de simplificacin involucra el
determinar lo esencial o importante de los datos a cartografiar,
eliminando los detalles que no interesan y en algunos casos
exagerando las caractersticas que deseamos resaltar. Por ejemplo,
una carretera de 20 metros de ancho estar representada por una lnea
de 0,6mm de ancho en un mapa a escala 1:25.000; por 0,2mm en un
mapa a escala 1:100.000 y por una lnea prcticamente invisible a una
escala 1:500.000.Un objetivo de la simplificacin cartogrfica es
adaptar los rasgos y caractersticas del mundo real a la escala
elegida del mapa, manteniendo cuanto sea posible los fenmeno
representados en el mapa. Por esta razn los datos a representar en
el mapa deben seleccionarse cuidadosamente. Recordemos que el rea
disponible para representar la realidad en un mapa es funcin de la
escala y que la diferencia en reas entre dos escalas es una funcin
del cuadrado de la diferencia en escalas. Por ejemplo, la
diferencia lineal entre un mapa a escala 1:50.000 y otro a escala
1:200.000 es 4, sin embargo la diferencia en trminos de rea es de
16 veces. Las figuras 6 y 7 muestran la silueta de la isla chira a
escalas 1:50.000
y 1:1.000.000. Otro efecto de la generalizacin es que los lmites
o bordes de los elementos en los mapas no coinciden a diferentes
escalas. La figura 8 muestra un segmento del mapa de Costa Rica a
escalas 1:1.000.000 y 1.3.000.000. La discrepancia entre los
elementos es de aproximadamente 1.2Km.
N
2024 Kilometers
Fig. 6: Efecto de la generalizacin. Silueta de la isla Chira a
escala 1:1.000.000. Fuente: Digital Chart of The World. ESRI,
1993.
N
11/2
SC A LE 1:50 ,00001234 MI LES
3 0 00030 0060 0090 001 20 001 50 0018 00 021 00 0 F EET
11/2
012345 K ILO MET ER S
1 in c h eq u a ls a pp rox ima te ly 0. 8 mileFig.7: Silueta de
la isla Chira. Escala 1:50.000. Fuente: HojaBerrugate, Instituto
Geogrfico Nacional. 1989.
Figura 8: Efecto de la escala en el contorno de Costa Rica.
Fuente: ESRI, Digital Chart of the Wold.
2. ClasificacinLa clasificacin consiste en agrupar los datos
utilizando una escala de medicin y un conjunto de criterios. Por
ejemplo, podemos designar a las vas terrestres como carreteras y a
los cuerpos de agua como lagos. Los datos numricos pueden reducirse
utilizando estadsticos tales como el promedio o la desviacin
estndar. Un mtodo comn de clasificar variables cualitativas
consiste en agrupar los datos en categoras. Por ejemplo los usos
del suelo pueden clasificarse como tierras agrcolas, bosques y reas
urbanas (Fig.9).
3. SimbolizacinLa simbolizacin consiste en asignar diversos
tipos de signos a la informacin que hemos simplificado y
clasificado (Fig. 10). Por ejemplo, se puede utilizar un punto para
representar una ciudad o a un pueblo y una pala y un pico para
representar un rea minera. El objeto de la simbolizacin es
comunicar al lector la informacin contenida en el mapa.
Figura 9 : Clasificacin del uso-cobertura de la isla Chira.
Fuente: Basado en cartografa del IGN; hojaBerrugate, escala 1:
50.000 de 1989.
Figura 10: Librera desmbolos tpica de un software de SIG.
4. InduccinLa induccin es el proceso mediante el cual analizamos
la informacin contenida en el mapa. Por ejemplo a partir de las
observaciones puntuales de precipitacin es posible elaborar un mapa
de isoyetas, el cual provee mayor informacin que las observaciones
puntuales.
El mapa final es una mezcla de los factores anteriores y depende
de los siguientes aspectos:
Objetivo del mapa: EL objetivo del mapa expresa la razn o
finalidad por la cual se elabor. Por ejemplo est el mapa dirigido a
nios, adultos, cartgrafos? En qu ambiente se utilizar el mapa? Por
ejemplo es un mapa de referencia para estudios detallados se
utilizar por unos cuantos segundos en una conferencia para ilustrar
un aspecto especfico de la presentacin.
Escala: La escala es la relacin entre el mundo real y su
representacin en el mapa. Cuanto menor sea la escala del mapa mayor
ser el grado de generalizacin necesario para representar el mundo
real y por lo tanto menor ser su contenido de informacin.
Limitaciones grficas: Para lograr el objetivo de comunicar de
manera eficiente la informacin contenida en el mapa el cartgrafo
utiliza uno o ms de los siguientes elementos grficos bsicos:
color, tono, tamao, forma, espaciado, orientacin y localizacin
de los elementos grficos.
Por ejemplo una lnea que sea el doble de otra ser percibida como
tal por el lector, sin embargo un crculo cuya rea sea el doble de
otro ser percibido como ms pequeo de lo que es en realidad.
El detalle con que se presentan los datos en el mapa es una
funcin de la calidad de la informacin utilizada para elaboralo y
debe reflejarse en el grado de generalizacin utilizado. El ofrecer
mayor detalle que el permitido por la informacin original transmite
al lector una idea de exactitud y confianza ms alla de la que los
datos originales permiten. Al elaborar nuevos mapas a partir de
cartografa ya existente debemos recordar quepara mantener la
calidad y la exactitud del material original siempre debe
compilarse de mapas de gran escala (ej.1:25.000) a mapas de pequea
escala (ej. 1:50.000).
El efecto de la generalizacin cartogrfica es la prdida de
detalle en la forma y el tamao propios de las lneas o polgonos a
mapear. Cuanto mayor sea la escala mayor ser el grado de detalles
que mostrar el mapa y por lo tanto mayor ser su exactitud
geomtrica. Para clarificar el concepto de generalizacin cartogrfica
utilizaremos como ejemplo a la ciudad de Heredia expresada en tres
diferentes escalas: 1:10.000, 1:50.000 y 1:200.00 (Fig. 11).
Fig. 11: Efecto de la generalizacin en el grado de detalle que
muestra el mapa. Fuente: Instituto Geogrfico Nacional.
En el primer caso (1:10.000) es posible observar con claridad
las calles y avenidas de la ciudad; en el segundo caso (1:50.000)
las carreteras y ros son representados como lneas
sobredimensionadas; a escala 1:200.000 se observan los rasgos
generalizados del embalse arenal y finalmente a escala 1.5 millones
se observa la laguna arenal como un polgono sin ningn grado de
detalle. Una consecuencia de la generalizacin es que al ampliar un
mapa no es posible obtener ms detalle del presente en el mapa
original. En otras palabras dado el mapa de Heredia a escala
1:50 000 no es posible lograr el detalle del rea urbana cuando se
amplie a escala 1:10.000.
LOS MAPAS Y SU CLASIFICACINLa informacin contenida en los mapas
es muy diversa, sin embargo puede clasificarse de la siguiente
manera (Robinson, Sale and Morrison, 1978):
Mapas generales, base o topogrficosLos mapas generales muestran
diversos atributos de un rea geogrfica y su funcin es ubicar al
lector en su rea de trabajo (Fig. 12). Los mapas topogrficos son un
ejemplo de mapas de uso general ya que muestran tanto detalles
planimtricos como altimtricos de una determina zona. Elementos
tpicos de estos mapas son: carreteras, elevaciones, ros, lagos y
asentamientos humanos. Su elaboracin es mediante mtodos y tcnicas
fotogramtricas de alta precisin. En Costa Rica, los mapas
topogrficos de uso ms frecuentes son 1:10.000, 1:25.000, 1:50.000 y
1:200.000.
Figura 12: Segmentos de la hoja Berrugate del IGN-CR. Isla,
Chira. Golfo de Nicoya. Este mapa permite ubicar tanto elementos
naturales tales como ros, bosques, manglares como elementos
culturales (Ej. plaza, poblados, templo catlico. Tambin pueden
observarse las curvas de nivel.
Mapas cualitativosEstos mapas expresan variables de carcter
nominal u ordinal y normalmente se utilizan para representar
caractersticas del paisaje tales como uso-cobertura del suelo,
geologa, geomorfologa o suelos.(Fig.13).
Fig. 13: Cobertura boscosa de Costa Rica para 1996/97. Las lneas
rojas indican el lmite de las principales cuencas de Costa
Rica.
Mapas cuantitativos de superficieLos mapas cuantitativos de
superficie proporcionan tanto informacin cuantitativa del fenmeno
es estudio, como sobre su distribucin espacial. La informacin puede
mapearse utilizando lneas de igual valor denominadas isopletas,
isoaritmas o isolneas valores medios por unidad de rea
(coropletas).
Los mapas coroplticos muestran valores por unidad de rea y se
utilizan frecuentemente con unidades administrativas tales como
fincas, distritos, cantones, provincias o pases (unidades
estadsticas). Los mapas coroplticos exhiben las caractersticas del
rea en forma simple y concisa y tienen como objetivo transmitir una
impresin concreta de la realidad a partir del mapa (Fig. 14).
Fig. 14: Tasa de deforestacin anual (%) para el periodo
1981-1985 en Centroamrica. Fuente: Elaborado a partir de datos de
ESRI, 1992.
Los mapas isoplticos se elaboran a partir de puntos o centros de
observacin y muestran lneas con un valor constante. El valor de
cada lnea es estimado utilizando tcnicas estadsticas tales como la
interpolacin lineal, el inverso cuadrtico de la distancia Kriging y
su trazado puede hacerse manualmente o asistido por programas de
computacin (Ej. Surfer, 1994) o mdulos especficos en los sistemas
de informacin geogrfica (Ej. Interpol e Intercon en IDRISI). (Fig.
15). Cuando se elaboren mapas que muestren densidades por unidad de
superficie o relaciones entre atributos (Ej. porcentaje de bosque
por distrito) debe ponerse especial cuidado en la distribucin
espacial de la variable a mapear. El investigador debe asegurarse
mediante un sistema de muestreo apropiado que los valores puntalesa
partir de los cuales se realiza la interpolacin representan a
cabalidad la realidad.
Fig. 15: Visualizacin en perspectiva de la topografa de una
porcin de la isla chira, Golfo de Nicoya, Costa Rica.
En resumen, los mapas generales o temticos deben utilizarse en
forma conjunta y seleccionarse en funcin de su uso; ya que es
prcticamente imposible lograr una comunicacin eficiente utilizando
en forma aislada los elementos de cada uno de ellos. Los mapas son
considerados por especialistas de diversas reas del saber como un
excelente medio para organizar, analizar y expresar datos y
conceptos.
VARIABLES GEOESPACIALESCualquier fenmeno terrestre, ya sea
material (Ej. una carretera) o no material (Ej. una tradicin
religiosa o cultural) ocurre en el tiempo y en el espacio y por lo
tanto puede cartografiarse. Los fenmenos geogrficos pueden
clasificarse en cuatro categoras: puntuales, lineales, de rea y de
volumen (Muehrcke and Muehrcke,1992 ; Robinson, Sale and Morrison,
1978).
? datos puntualesEl dato puntual es aquel cuya existencia est
estrechamente relacionada con una localidad o puntoindividual. Por
ejemplo, un pozo de agua, una torre y una interseccin entre dos
carreteras son ejemplos naturales de datos puntuales. A un nivel de
abstraccin superior tambin pueden considerarse como datos puntuales
a una ciudad o la densidad de poblacin de una zona. Aunque en ambos
casos las variables ocupan una superficie prevalece el concepto de
representacin puntual. Los datos puntuales son adimensionales.
? datos linealesLa caracterstica bsica de los datos lineales es
su unidimensionalidad. La direccin y longitud sonlos atributos que
nos permiten determinar las funciones lineales. Una lnea telefnica,
una tubera de agua potable, o la lnea costera son ejemplos de datos
lineales.
? datos arealesLasreas o superficies son de naturaleza
bidimensional y pueden representar tanto variablestangibles como
abstractas. La religin de un pas o de una regin; el tipo de clima y
el tipo de vegeta- cin son ejemplos de datos areales.
Fig.16:Uso-cobertura (rea) y elementos lineales (vas) percibidos
a travs de una foto area.
? datos volumtricosLos datos volumtricos son tridimensionales y
expresan una cantidad que se extiende por encima opor debajo de una
superficie de referencia o nivel base (Ej. volumen de agua en un
lago). Algunas variables volumtricas pueden ser abstractas como por
ejemplo la densidad de poblacin de una ciudad o de un pas.
La clasificacin final de una variable geogrfica depender del
aspecto o atributo que se quiera resaltar. Por ejemplo, la ciudad
de Heredia puede clasificarse como un fenmeno puntual, si deseamos
enfatizar su ubicacin con respecto a San Jos. Tambin podemos
clasificarla como una superficie si nos referimos a aspectos
administrativos o limtrofes o como un volumen si deseamos
referirnos a su precipitacin anual en metros cbicos.
DISTRIBUCIN ESPACIAL DE VARIABLES GEOESPACIALESLa distribucin
espacial de una variable se evala desde la perspectiva de su
continuidad en una determinada superficie. As por ejemplo, un
edificio, una ciudad y un volcn estn definidos por ciertos
atributos y por su localizacin o posicin geogrfica. Las reas
adyacentes carecen de dicho fenmeno geogrfico. En este caso se dice
que la variable o fenmeno es discreto o discontinu. Por otra parte,
variables tales como temperatura y elevacin son continuas; ya que
cualquier punto en el rea de estudio posee un valor para dichos
atributos (no existen reas vacas o sin la presencia de la
variable).Otra caracterstica de las distribuciones espaciales es su
tendencia o patrn en el espacio; el cual se clasifica como uniforme
y no uniforme. Por ejemplo, la temperatura del aire vara entre San
Jos y Cartago, y es una variable uniforme porque los cambios no son
bruscos, sino ms bien graduales. Por otra parte, fenmenos tales
como la distribucin del uso de la tierra (Figs. 17 y 18) y las
estadsticas socioeconmicas cambian bruscamente de una clase a la
otra y por lo tanto se dice que son no uniformes. Al igual que para
las variables geogrficas, la tendencia espacial puede clasificarse
en forma uniforme no uniforme dependiendo del aspecto que se quiera
resaltar. Por ejemplo, la densidad de una especie por Km2 (dato
volumtrico) puede clasificarse como una distribucin de tipo
continua e irregular como una distribucin uniforme, dependiendo del
aspecto que se desee enfatizar.
Fig.17 : Patrones espaciales. A. Planicie de inundacin de un ro.
B. Arboles aislados. C. Pastos.
Fig. 18: Patrn del paisaje visualizado a travs de una composicin
en falso color delMapeador Temtico de Landsat. Bajo tempisque y
golfo de Nicoya. poca seca (marzo).
UTILIZANDO MAPAS EN ANLISIS CUANTITATIVOLa segunda mitad del
siglo XX se ha caracterizado por una abundante produccin de
informacin cartogrfica. Esta bonanza de informacin favoreci el
estudio de la distribucin espacial de muy diversos elementos y
caractersticas del paisaje natural y antrpico. El proceso se inici
con el inventario de los recursos existentes en diferentes partes
del mundo: observar, clasificar y registrar las caractersticas del
paisaje en estudio; actividad que todava persiste en nuestros das.A
pesar de la disponibilidad de informacin el estudio cuantitativo a
nivel cartogrfico no fue posible por las siguientes razones:
?Alto volumen de datos a analizar
?Ausencia de observaciones cuantitativas
?Ausencia de procedimientos matemticos para describir la
variabilidad espacial en forma cuantitativa
?En las dcadas de los aos 30 y 40 se dan los primeros pasos para
desarrollar estadsticos apropiados para resolver problemas
espaciales
?La ausencia de computadoras impidi el desarrollo de
aplicaciones prcticas
A partir de los aos 60?s, con la disponibilidad de computadoras
digitales se inici el desarrollo de aplicaciones en el rea de
anlisis espacial y mapeo temtico cuantitativo. La informacin
espacial y su anlisis numrico es necesario en diversas reas y
disciplinas de las ciencias naturales y sociales; veamos algunos
ejemplos:
# Ciencias de la tierra: manejo de recursos naturales renovables
y no renovables.
# Planificacin urbana y regional: estudios de ocupacin del suelo
y ordenamiento territorial;optimizacin de redes de distribucin de
agua, electricidad, telfono.
# Ingeniera civil: planificar rutas, canales y estudio de
costos.
# Salud pblica: diseo de sistemas de asistencia social y
distribucin espacial de enfermedades.
# Educacin: ubicacin ptima de centros de educacin.
# Defensa civil: diseo de planes de emergencia y evacuacin.
# Mercadeo: distribucin de poblacin y relacin con mercados
potenciales.
# Polica: distribucin espacial de diferentes tipos de
delitos.
Las primeras bases de datos cartogrficos (mapas y en algunos
casos la memoria o descripcin que le acompaaba) se expresaban en
forma analgica; o sea utilizando papel o algn otro medio como
pelculas (polmeros) y la informacin era comunicada mediante
tramados y colores.
Las bases de datos analgicas (mapas) tienes las siguientes
caractersticas:
# Volumen de informacin tiene que reducirse o clasificarse; el
efecto es una prdida de detalle.
# El mapa debe dibujarse con gran precisin y su presentacin
(diagramado) debe ser muy claro y altamente comunicativo.
# La informacin de reas extensas se representa utilizando un
mosaico. Usualmente el rea de inters puede estar contenida en tres
o ms mapas.
# Una vez creado el mapa es difcil y costosa su actualizacin y/o
modificacin.
# El mapa impreso es un documento esttico.
# Es difcil realizar un anlisis cuantitativo con la informacin
representada en un mapa.
# Es difcil extraer informacin especfica o parcial de un mapa
general. Ej. caminos o curvas de nivel de un mapa topogrfico.
# La informacin expresada en el mapa se desactualiza en poco
tiempo.
En resumen, podemos decir que el mapa es una percepcin
instantnea de una persona de una disciplina especfica ( Ej. Mapa de
distribucin de inundaciones en 1984). La necesidad de complementar
la informacin obtenida por sensores remotos, trabajo de campo y
cartografa existente dio origen a los sistemas de informacin
geogrfica.
MAPEO ASISTIDO POR COMPUTADORAS Y ANLISIS GEOESPACIALEn los aos
60?s y 70?s como respuesta a la disponibilidad de informacin
cartogrfica nacen dos formas de utilizar dicha informacin: la
evaluacin y planificacin de recursos naturales y la evaluacin del
uso de la tierra. Esta aproximacin metodolgica puso de manifiesto
la necesidad de realizar una evaluacin integral y desde una
perspectiva multi disciplinaria. Los enfoques utilizados
fueron:
1. Mtodo" Gestalte"El objetivo de este mtodo es encontrar
unidades naturales en el ambiente que puedan ser reconocidas,
descritas y mapeadas a partir de la interaccin de la totalidad de
las variables en estudio.
2. Inventario integrado de recursosEn este caso existen varias
escuelas de pensamiento como las representadas por el ITC de
Holanda, la Divisin de Recursos Terrestres del Reino Unido, y el
Sistema de Inventario de Tierras de Australia.Aun cuando la
aproximacin metodolgica era vlida, los resultados generados con
dichos estudios tenan las siguientes limitantes :
# Los resultados son muy generales para algunas aplicaciones
especficas. Al abarcar todos los elementos del paisaje no se
realizaban estudios de aspectos especficos. Por ejemplo, no se haca
un estudio detallado de suelos o de asociaciones vegetales.
# Una vez completados los mapas era difcil extraer informacin
para un atributo especfico del paisaje(Ej. suelo de origen
sedimentario).
# En la prctica el enfoque terico deriv en la produccin de mapas
mono temticos pero sin la integracin deseada. Por ejemplo se
elaboraron mapas de uso del suelo, edafologa, geologa,
geomorfologa, etc.
Los usuarios en el campo de los recursos naturales reconocieron
la necesidad de integrar la informacin segregada y dispersa en un
slo mapa para obtener una visin global del rea en estudio.
McHarg (1969), arquitecto paisajista de los Estados Unidos,
utiliz en 1966 la tcnica de sobreposicin de mapas con la ayuda de
una mesa de luz. Este rstico sistema le permiti combinar varios
niveles informacin para una misma rea. El resultado fue la
integracin deseada de
informacin. En 1963, Howard T. Fischer, arquitecto y
planificador urbano de los Estados Unidos utiliz una computadora y
el programa SYMAP ("SYmagraphic MAPping System") para imprimir
mapas simples utilizando una cuadrcula y valores para cada una de
las celdas. El programa deriva su nombre del vocablo Griego
Symagein que significa "juntar". Este programa adems inclua mdulos
para analizar datos y generar mapas coroplticos y de isolneas
utilizando tcnicas de interpolacin (Burrough,1986).El equipo de
investigadores del Laboratorio de Grficos Computarizados de la
escuela de posgrado en Diseo Grfico de Harvard, dirigido por Howard
T. Fisher, desarroll programas tales como GRID e IMGRID (Coppock,
and Rhind 1991). Estos programas permitan realizar en el computador
lo que McHarg haba hecho utilizando transparencias y una mesa de
luz. Aunque estos primeros programas no permitan realizar funciones
y operaciones adicionales a las realizadas por McHarg manualmente,
s lo hacan en forma ms rpida y el procedimiento era repetible por
otros investigadores. Este ltimo aspecto, repitibiliad, es esencial
para la validacin de resultados en el proceso de planificacin y
monitoreo de recursos naturales. Estas primeras experiencias
marcaron el nacimiento de lo que hoy se conoce como Sistemas de
Informacin Geogrfica, tema que tratamos en el prximo fascculo.
BIBLIOGRAFA
Aranoff, S. 1989. Geographic information systems: a management
perspective. WDL Publications, Ottawa, Canada.
Bugayevskiy, L. M. and Snyder, J. P. 1995. Map projections. A
Reference Manual. Taylor& Francis. UK. 328p.
Burrough, P.A. 1986. Principles of geographical information
systems for land resources assessment. Monographs on Soil and
Resources Survey N0.12., Oxford University Press. 193p.
Coppock, J.T. and Rhind, D.W. 1991. The history of GIS. En.
Maguire D.J. ; Goodchild, M.F. and Rhind, D.W. (eds). Geographical
Information Systems: principles and aplications. Longman, London,
pp.21-43.
ESRI. 1994. Map Projections. Georeferencing spatial data.
Redlands, CA. USA.
ESRI. 1993. Digital Chart of the World for use with ARC /INFO.
Data dictionary. Redlands, CA. USA. ESRI. 1992. Arc World 1:3M.
User?s guide and data reference. Redlands, CA. USA.McHarg, I. L.
1969. Design with nature. Doubleday, New York.
McKnight, T. L. 1984. Physical Geography A Landscape
Appreciation .Printice-Hall. Englewood Cliffs, New Jersey, USA.
Pp.22-33.
Muehrcke, P.C. and Muehrcke, J. O.1992. Map Use. Reading,
analysis interpretation.Third Ed. Madison, Wisconsin,USA. 631p.
Robinson, A; Sale, R. and Morrison, J. 1978. Elements of
cartography. Fourth Ed. John Wiley andSons. New York, USA.
448p.