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Presentación realizada dentro del Master en Planificación y Desarrollo Territorial Sostenible del Departamento de Geografía de la Universidad Autónoma de Madrid en diciembre de 2012
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Aplicación de herramientas libres en el manejo de sistemas de información
geográfica y bases de datos espaciales
Master en Planificación y Desarrollo Territorial Sostenible
Departamento de Geografía – UAMCreación y Gestión de Bases de Geodatos
18 de diciembre 2012
GRASSQuantum GIS
PostGIS
SpatiaLite
OSGeo
gvSIG CE
OSGeo
Consultor freelance e investigadorColaborador del Instituto Pirenaico de Ecología - CSICColegiado nº698, Colegio Oficial de Geógrafos
Miguel Sevilla CallejoDoctor en Geografía
índice
● introducción y objetivos● aspectos teóricos sobre SIG y BDE● herramientas SIG libres● bases de datos espaciales libres● otras consideraciones
INTRODUCCIÓN
objetivos
● mostrar alternativas a las herramientas que generalmente se usan– ámbito laboral– ámbito académico– en la investigación
● basadas en software libre y de fuentes abiertas– Free Open Source Software
● experiencia personal en análisis territorial y uso de tecnologías de la información geográfica– consultoría– tesis doctoral– IPE-CSIC– nuevos proyectos
● conceptos clave
introducción y referencia a las herramientas libresaplicadas a manejo de la información geográfica
investigación doctoral
● Organización territorial y campesinado en el Parque Nacional y Área Natural de Manejo Integrado Cotapata (Bolivia)
● análisis territorial de un área de montaña tropical– amplio trabajo de campo y utilización de
múltiples herramientas; SIG y teledetección entre otras
● más sobre mi tesis en la web:http://www.uam.es/cotapata
Paleo-IPEInst. Pirenaico de Ecología - CSIC● Paleoambientes cuaternarios
– estudios paleoambientales – mayormente en registros lacustres– orientación multidisciplinar
● sedimentología, hidroquímica, polen, carbones, quironómidos, ostrácodos, etc.
– comenzando con componente espacial– uso de herramientas libres– construcción de una base de datos
integral (incluidos aspectos espaciales)
● web: http://www.ipe.csic.es/...
otros proyectos
● especialización en herramientas libres aplicadas al análisis territorial
● creación, mantenimiento y gestión de servidores de datos geoespaciales
● docencia en aplicación de las TIG● consultoría ambiental y territorial● asesoramiento técnico
HERRAMIENTAS LIBRES
¿qué es el software libre?● según CENATIC “es una forma de construir y distribuir aplicaciones
de software cuyo tipo de licencia ofrece más libertades a quien las usa”
● cuatro libertades del software libre:– libertad de usar (ejecutar) el programa, con cualquier propósito.
● privado, educativo, público, comercial, militar, etc.– libertad de estudiar cómo funciona el programa y modificarlo
● adaptándolo a tus necesidades y a través de un código fuente público– libertad de distribuir copias del programa
● de manera que se ayude a los demás– libertad de mejorar el programa y hacer públicas esas mejoras
● de modo que toda la comunidad se beneficie y a través de un código código fuente conocido
● más información: Free Software Foundation | CENATIC
ventajas delsoftware libre
● ahorro de costes – de adquisición y
renovación de software● mayor seguridad y calidad
– comunidad abierta de desarrolladores > bajas vulnerabilidades
● independencia del fabricante● desarrollo tecnológica local
– las grandes empresas de software son extrajeras
– soporte técnico más accesible
● mayor grado de adaptación y flexibilidad
● menores requerimientos de hardware
● tecnología 100% legal● para todos los ámbitos:
profesional, académico y de la investigación
● genera y promuevemodelos colaborativos– intercambio aplicaciones– desarrollo comunitario
aumenta la libertad, el espíritu crítico, la independencia y la autonomía de la comunidad
herramientas libres alternativas reales● I+D+i
– investigación, desarrollo e innovación● emprendimiento● alternativas reales
– GNU/Linux, Android, Firefox, Chrome– mayoría servidores: Apache + MySQL + PHP– Google, Amazon, Facebook, Twitter, AOL...– HP, IBM, Dell, General Electric, Chevron...– Iniciativas nacionales, regionales y locales
● Brasil, Extremadura, Munich, Zaragoza● e.g. list of Linux adopters [wikipedia]
ejemplos en ciencia
23 FEBRUARY 2012 | VOL 482 | NATURE | 485
ejemplos en negocios
SEPTEMBER 6, 2012 | THE WALL STREET JOURNAL | p. B4 US Edition
copia de artículo en cache de Google
SISTEMAS DEINFORMACIÓN GEOGRAFÍCA YBASES DE DATOS ESPACIALES
¿qué es un SIG?
● Tomlin (1990) definió un SIG como un elemento que permite “analizar, presentar e interpretar hechos relativos a la superficie terrestre” ó “un conjunto de software y hardware diseñado específicamente para la adquisición, mantenimiento y uso de datos cartográficos”
● es un conjunto de herramientas que permiten el tratamiento y manipulación de datos que poseen una localización y dimensión espacial conocida
● datos particulares: geográficos, espaciales, georeferenciados, geodatos
● tecnología para manipular información geográfica: Tecnologías de la Información Geográfica
¿qué hace un SIG?
● gestión de datos espaciales– lectura, edición, almacenamiento
● análisis de dichos datos– de consultas sencillas a complejos modelos
● generación de resultados– mapas, informes, gráficos, etc.
● manipula datos espaciales que a través de su interpretación constituyen la información geográfica
componentes de la información geográfica● componente espacial - ¿dónde?
– elementos ubicados espacialmente● componente temática - ¿qué?
– datos alfanuméricos
Y
X
Z
B
C
A A
B
C
atrib1 atrib2 atrib3 ...
valor1 valor2 valor3 ...
valor4 valor5 valor6 ...
valor7 valor8 valor9 ...
componente espacialráster y vectorial
● rásterretícula donde cada píxel recibe un valor identificativo
● dos paradigmas de representación
Comparación entre los esquema del modelo de representación(a) vectorial y (b) ráster (Olaya, 2011).
● vectorialelementos geométricos definidos por nodos
componente espacialreferencia geográfica● elipsoide y geoide● datum● sistemas de coordenadas
– coordenadas geográficas● latitud, longitud y altura
– proyecciones cartografícas● X,Y,Z
● su interpretación y correcto uso son fundamentales para la adecuada manipulación de la información geográfica
Figuras: Olaya, 2011
¿qué es unabase de datos?● un conjunto de datos estructurados y
almacenados de forma sistemática con objeto de facilitar su posterior utilización
● modelo más extendido:– bases de datos relacionales
● esta tecnología permite: – manejar gran cantidad de datos interrelacionados,– realizar consultas complejas – y obtener resultados sintéticos relevantes
● componentes:– tablas de datos (relaciones): registros + atributos– interrelaciones: diversos tipos
¿qué son las basesde datos espaciales?● son bases de datos con el componente espacial de
la información incluido dentro de datos estructurados > siguen codificación del OGC
● ventajas:– mayor independencia e interoperatibidad– mayor facilidad y velocidad de acceso– menor redundancia y mayor coherencia de los
datos > centralización de los datos– mayor seguridad > eficiencia en el respaldo– mayor eficiencia de la captura, codificación y
entrada de datos– mayor valor informativo
sistemas gestores de bases de datos● DBMS - data base management system● son las herramientas usadas para almacenar y
manipular los datos de un sistema de información● tareas:
– almacenar, modificar y extraer información– permiten al usuario añadir, borrar, acceder,
modificar y analizar datos almacenados en una tabla o consulta (localización)
– alta seguridad, recuperación ante fallos– gestión centralizada– estandarización del lenguaje de consulta
● SQL, Structured Query Language > más extendido– otras funciones complejas
ejemplo estructura de una base de datos
Fig.: Tesis - M. Sevilla, 2010
metadatos
● se podría hablar del componente adicional de la información geográfica– ¿dónde? ¿qué? … y ¿cómo?
● datos útiles para interpretar la IGquién , qué, cuándo, dónde, cómo y porqué
● sistema de coordenadas, el origen de los datos y técnicas usadas para su obtención, la configuración y el lenguaje, autor, licencia de uso, etc.
● equivale a las anotaciones al margen de los mapas● parte fundamental de una IDE
infraestructura de datos espaciales– datos espaciales + tecnología + normas (políticas)– encaminados a facilitar el uso de la IG
etapas proyecto SI [G]
1.- análisis de condicionantes y requisitos previos – definir unos objetivos claros– establecer fuentes, disponibilidad y calidad de los
datos2.- diseño de la estructura lógica
– generar modelo conceptual de la información geográfica
– tablas numéricas, temáticas y elementos espaciales– mantener consistencia e interoperatividad– proporcionar metadatos
3.- composición física4.- puesta en marcha y explotación
– uso, mantenimiento y actualización
fundamental para buenfuncionamiento y la
obtención de resultados
organizaciónde datos y archivos● estructura clara● directorios sugeridos:
– directorio raíz● archivos de proyecto
– capas definitivo
● ráster, vectorial y otros– pruebas temporal
● organiz. por temas o modelos– fuentes solo copia
– mapas e informes definitivo
archivos más frecuentes
● archivos de datos – vectorial: Shapefile
● shp – espacio● shx – índice● dbf – tabla datos● prj – sist. geogr.
– ráster: GeoTIFF– tablas: CSV y DBF– integrado en la BDS
● sobre un archivo● en el servidor
● mapas e informes– SVG ó PDF– PNG ó JPEG
● metadatos– XML y TXT– integrado en la BDS
● otros– GML– WMS ó WFS
SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRAFÍCA LIBRES
OGCOpen Geospatial Consortium
● consorcio de 483 organizaciones compañías, agencias públicas y universidades
● vela por el desarrollo de estándares a usar dentro de los SIG y el manejo de datos espaciales
● da soporte a la interoperabilidad dentro del mundo de las tecnologías de la información geográfica
● esencial para el intercambio de datos● INSPIRE - Infrastructure for Spatial Inf. in the Eur. Com.
– directiva europea sobre el uso de las TIG sobre la base de estándares abiertos > OGC
● más información – OGC - http://www.opengeospatial.org/– INSPIRE - http://inspire.jrc.ec.europa.eu/
OSGeoOpen Source Geospatial Foundation
● fundación no gubernamental e independiente constituida en 2006
● objetivos: dar soporte y promover el desarrollo colaborativo de tecnologías geoespaciales (TIG) y datos abiertos
● apoyo financiero, legal y organizativo a la Comunidad geoespacial del software libre y el software de código abierto
● más info: http://www.osgeo.org/● capítulo español: http://es.osgeo.org/
biblioteca GDAL/OGR
● Geospatial Data Abstraction Library es una biblioteca de software escrito en C++ y publicado bajo una licencia libre que permite la lectura, escritura, traducción y procesado de diferentes formatos de datos geoespaciales
● presenta un único modelo abstracto de datos al uso que llama para todos los formatos soportados
● biblioteca de acceso a datos geoespaciales más usada– tanto por herramientas libres (e.g. QGIS) – como privativas (e.g. ArcGIS)
● web: http://www.osgeo.org/gdal
herramientas SIG libres
● GRASS1 http://grass.osgeo.org/● QGIS1 http://qgis.osgeo.org/● SAGA http://www.saga-gis.org/● SEXTANTE3 http://www.sextantegis.com/● gvSIG2/ gvSIG CE: http://gvsigce.org/● OpenJump http://openjump.org/● WxGIS https://code.google.com/p/wxgis/
1 proyectos veteranos dentro de OSGeo2 proyectos piloto OSGEO3 biblioteca de software
Quantum GIS (1)
● paquete completo para la gestión de sistemas de información geográfica
● software libre● en constante desarrollo● muy intuitivo y ligero● manipula gran diversidad de
datos y/o archivos● múltiples posibilidades
extensible por complementos y enlazable con otros paquetes
Quantum GIS (2)
● interfaz principal– menús– barras de
herramientas– leyenda/mapa/explor
ador archivos– vista de mapa– barra de estado
● gestor de impresión● navegador de
archivos
● algunas tareas:– cargar multitud de
tipos de capas– manejar vista– consultar atributos– representación
espacial– edición– georeferenciación– manipulación básica
y análisis espacial avanzado
QGIS - extensiones
● gran cantidad de extensiones desarrolladas por una amplia comunidad de expertos
● más destacadas:– GRASS– GDAL Tools– fTool– DBManager– conexión con R– SEXTANTE
GRASS
● GIS libre veterano● completo compendio de
herramientas GIS para el tratamiento general de datos vectoriales, raster, teledetección, manipulación datos LIDAR, modelización...
● la mayor parte de sus módulos se pueden ejecutar desde Quantum GIS
SEXTANTE
● biblioteca de software integradora de otras herramientas– gestión ráster en gvSIG– recientemente integrada en QGIS
● módulos y algoritmosSEXTANTE, GRASS, GDAL/OGR, SAGA...
● construcción de modeloswebs:http://www.sextantegis.com/http://qgissextante.blogspot.com.es/
ejemplos mapas
Algunos ejemplos de mapas y figuras recientes que he realizado con herramientas libres para la investigación de nuestro equipo en el IPE-CSIC
● Basa de La Mora● Villarquemado● 3D Portalet● Blasskranz & Mirabib
HERRAMIENTAS DE GESTIÓN DEBASES DE DATOS ESPACIALES LIBRES
sistemas de gestión de BBDD espaciales libresAutocontenidos
– SQLite http://www.sqlite.org/
● SpatiaLite
Cliente-Servidor– PostgreSQL
http://www.postgresql.org/● PostGIS
– MSQL / MariaDB● MSQL Spatial
http://dev.mysql.com/...● MariaDB Spatial
http://blog.mariadb.org/...
SpatiaLite
● SQLite– todo en un archivo
● capacidad vectorial y ráster (rasterLite)● reciente actualización a ver. 4.0
● web: https://www.gaia-gis.it/...
● ¿futuro estándar abierto?– http://quantumofgis.blogspot.com.es/...
SpatiaLite en QGIS
● añadir capa SpatiaLite
● Extensión:– QspatiaLite
● permite crear nuevos archivos
● importar desde QGIS● cargar en QGIS● in/out OGR
PostGIS
● PostgreSQL– arquitectura cliente-servidor– desde ver. 2.0 también capacidad raster
● web: http://postgis.refractions.net/
● instalación sencilla de PostGIS– tutorial para Linux:
http://linfiniti.com/...– tutorial para Windows:
http://www.gpsfiledepot.com/...
PostGIS en QGIS
● añadir capa PostGIS
● extensión– PostGIS Manager– PostGIS Raster
● importar/exportar● crear y editar tablas● otras funciones
QGIS DBManager
● extensión QGIS● SpatiaLite● PostGIS● importar/exportar
desde explorador● cargar sentencias
SQL
>> permite arrastrar-soltar desde el explorador para importar capas directamente a la BDS (SpatiaLite y PostGIS)
OTRAS CONSIDERACIONES
Portable GISver. 3.1
● ¡¡TODO lo anterior y más sin instalaciones corriendo directamente desde un flashdrive!!
● web http://www.archaeogeek.com/portable-gis.html● contenido:
– desktop GIS packages ● Quantum GIS + GRASS + QGIS Server version 1.8
– PostgreSQL 9.0 + PostGIS 1.5– Python 2.7 con bibliotecas GDAL 1.9– FWTools (GDAL & OGR toolkit)– servidor DHTML: Apache2 and Php5– Mapserver 5.6 y 6 + OpenLayers– Otras herramientas: Firefox, lector PDF & editor txt
problemas software libre
● poca práctica general de uso– aunque se está cambiando
● amplio inmovilismo de los usuarios– las aplicaciones en SL requieren de un cambio de
mentalidad y tener espíritu innovador● dudas respecto a la asistencia técnica
– se busca tener una empresa “solvente”– “no existen” grandes empresas
● presión de las grandes empresas de software– e.g. prácticas de monopolio
referencias útiles
● libro libre SIG– Victor Olaya & OSGeo.es
http://wiki.osgeo.org/wiki/Libro_SIG ● curso BBDD espaciales con PostGIS
– Looking4Mapshttp://www.lookingformaps.com/curso-postgis
● manuales de Quantum GIS– http://www.qgis.org/.../manuals.html
● … y mucho más en tu buscador favorito
http://bit.ly/sevillacallejo
muchas gracias
Miguel Sevilla-Callejomsevilla00 [ arroba ] gmail.com
@msevilla00
http://bit.ly/sevillacallejo(cc) diciembre de 2012
presentación bajo licenciaCreative Commons
Recuerda que Quantum GIS y los otros proyectos citados son programas de desarrollo colaborativo por lo se agradece su difusión, traducción de documentación, proporcionar fallos y ayudar en el desarrollo del código del programa.
obra cultural librehttp://freedomdefined.org/
se autoriza la copia, distribución y comunicación pública de la obra así como la realización de obras derivadas bajo las condiciones de reconocimiento (debe citarse siempre la fuente) y cuyos trabajos derivados se distribuyan con licencia igual o similar. http://bit.ly/cc-by-sa
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