3 - Datos Georeferenciados

Dr. Lorenzino Vaccari

Dr. Juan Pane

23/07/2014 ERTIC - 2014 1

Programa

• Introducción• Referenciamiento de datos espaciales• Sistemas de Información Geográficos (GIS)• Representación de Datos con GIS• Mapas y análisis de datos espaciales: hands

on• Infraestructura de datos espaciales (SDI)• Datos Abiertos Geográficos (Open Geo –

Data)

23/07/2014 ERTIC - 2014 2

INTRODUCCIÓN

23/07/2014 ERTIC - 2014 3

La tabla de Dispilio – Región de Grecia - 5,000 AC

23/07/2014 ERTIC - 2014 4

Los mapas con mas viejos que la escritura

Mapa Pavlov (República Checa), 24000-25000 AC

Moseo arqueológico, Dolni Vestonice

23/07/2014 ERTIC - 2014 5

No tan lejos (en distancia) unos de otros…

23/07/2014 ERTIC - 2014 6

¿Cómo?

GIS & SDI

23/07/2014 ERTIC - 2014 7

REFERENCIAMIENTO DE DATOS ESPACIALES

23/07/2014 ERTIC - 2014 8

Representando la Tierra

23/07/2014 ERTIC - 2014

Cartografía

Geodesia

Topografía

Fotogrametría

http://www.ezilon.com/

http://www.unrealsolutions.co.uk/

9

Cartografía?

Generalmente, un mapa es una representación en dos dimensiones de la superficie de la Tierra

• Los mapas son dibujados en una escala, expresado como una razón, ej.: 1:10,000

• Los mapas son aproximaciones

• Los objetos en los mapas se representan mediante símbolos

23/07/2014 ERTIC - 2014

http://www.nationsonline.org/

10

Geodesia

Geodesia es la ciencia que posibilita el posicionamiento global. Geodesia quiere decir literalmente ciencia de medición y monitoreo del tamaño y forma de la Tierra y de los puntos en su superficie.

23/07/2014 ERTIC - 2014 11

Systemas de Referencia Geográficos - WGS 84

• Las coordenadas geográficas (latitud y longitud) definen una posición sobre la superficie de la Tierra. Las coordenadas son unidades de medida angulares.

• La latitud varía entre −90° y 90°. La latitud del Ecuador es 0°; la latitud del Polo Sur es −90°; La latitud de Polo Norte es 90°.

• La longitud se cuenta desde el primer meridiano (IERS Reference Meridian para WGS 84) y varía entre −180° y 180°. Longitudes positivas corresponden a ubicaciones al Este del primer meridiano (abbrev. E). Longitudes negaticascorresponden a ubicaciones geográficas al Oeste del primer meridiano (abbrev. W).

• WGS 84 es la última revisión del Sistema Geodético Mundial (World Geodetic System), que es usado para mapeo y navegación, incluyendo Navegación Satelital por GPS (Global Positioning System).

• WGS 84 corresponde a EPSG 4326 (EuropeanPetroleum Survey Group),

23/07/2014 ERTIC - 2014 12

UTM WGS 84 – Los datos espaciales requiren de una proyecciónen una superficie plana

• Sistemas de Coordenadas Geográficas

– La coordenada de origen de WGS 84 se debería ubicar en el centro de masa de la Tierra; se cree que el error es de menos de 2 cm.

– El meridiano cero de WGS 84 es el IERS Reference Meridian, a 102.5 metros al este del meridiano de Greenwich en la latitud del Observatorio Real.

– La superficie del datum WGS 84 es una esferoide achatado (oblate spheroid) o elipsoide con un radio (ecuatorial) a = 6378137 m en el ecuador y una achatamiento f = 1/298.257223563.

– Actualmente, WGS 84 usa el modelo EGM96 (EarthGravitational Model 1996) que es un geoide, revisado en 2004.

23/07/2014 ERTIC - 2014 13

3D a 2D

• Requiere una proyección en una superficie plana(un cilindro transversal)

23/07/2014 ERTIC - 2014 14

Universal Transverse Mercator (UTM)

– Cada 6 grados el cilindro se rota

23/07/2014 ERTIC - 2014 15

http://www.professores.uff.br/cristiane/Estudodirigido/Cartografia.htm

Universal Transverse Mercator – WGS84

23/07/2014 ERTIC - 2014 16

http://www.professores.uff.br /

UTM WGS84 corresponde a EPSG:1188 para Paraguayhttp://epsg.io/1188-area

¿Dónde está Asuncion?

23/07/2014 ERTIC - 2014 17

UTM WGS-84• Latitud: 25° 18’ 02” S

• Longitud: 57° 38’ 09”

• Elevación (altitud): 124 m

UTM WGS-84• Latitud: 7201556.69 S

• Longitud: 435954.93 E

• Elevación (altitud) : 124 m

SISTEMAS DE INFOMACIÓN GEOGRÁFICAGEOGRAPHIC INFORMATION SYSTEMS

23/07/2014 ERTIC - 2014 18

Qué es un Sistema de Información Geográfica (GIS)?

23/07/2014 ERTIC - 2014 19http://www.jacksoncountygov.com/Modules/ShowImage.aspx?imageid=401

Un GIS es cualquier sistema manual o

computacional diseñado para

almacenar y manipular datos espacialmente

referenciados.

Text source: Longley et al (2005) Geographic Information Systems and Science. 2nd Edition. John Wiley and Sons Ltd. (Chapter 14, pages 317-319)

GIS en nuestas vidas de cada día

23/07/2014 ERTIC - 2014 20

Características Geográficas

23/07/2014 ERTIC - 2014 21

http://librodigital.oupe.es/

Representan sean características geográficas como fenómenos: georeferenciados & multidimensionales, en donde al menos dos coordenadas deben ser especificadas para definir una ubicación

Coordenadas Geográficas

23/07/2014 ERTIC - 2014 22

http://en.wikipedia.org/wiki/Geographic_coordinate_system

Relaciones espaciales

23/07/2014 ERTIC - 2014 23

http://en.wikipedia.org/wiki/Spatial_relation

Requiere distintos tipos de representaciones

23/07/2014 ERTIC - 2014 24

http://www.cookbook.hlurb.gov.ph/

Métodos de análisis e integración de datos voluminosos & únicos

23/07/2014 ERTIC - 2014 25

http://www.tuflow.com/

¿Cuáles son las características peculiares de un GIS?

Los GIS son diferentes de otros sistemas de información por lo que requiere de métodos especiales para ser analizar los datos. Éstas son algunas características que hacen a los GIS diferentes:

• Representa ya sea características geográficas o fenómenos: georeferenciados & multidimensionales, se deben especificar al menos dos coordenadas para definir una ubicación.

• Las características (features) tiene relaciones topológicas específicas.

• Requieren de proyecciones sobre superficies planas.

• Representaciones diversas- y su implementación puede influenciar fuertemente la facilidad de análisis de los datos para obtener resultados.

• Requiere de métodos únicos de análisis e integración de datos.

• Manejo de grandes volúmenes de datos – normalmente una base de datos geográficos puede alcanzar terabytes.

23/07/2014 ERTIC - 2014 26

23/07/2014 ERTIC - 2014 27

Capturar Gestionar Analyzar Visualizar

http://www.jacksoncountygov.com/Modules/ShowImage.aspx?imageid=401

Un Sistema de Información Geográfico (GIS) se integra con hardware, software, datos y servicios para capturar, gestionar, analizar y visualizar información geo-referenciada.

GIS Informáticos

GIS – Tres perspectivas

Datos

23/07/2014 ERTIC - 2014 28

Biodiversity

Temperature

Altitude

Modelos – Análisis

Mapas

23/07/2014 ERTIC - 2014 29

Conocimiento interdisciplinario específico

Geografía

Architectura Informática

Matemática Ingeniería Civil

Medición y Topografía

Sensorescercanos y remotos

Estadística

GIS

23/07/2014 ERTIC - 2014 30

http://www.directionsmag.com/images/newsletter/2011/01_week1/world_lg.jpg

Aplicaciones típicas de GIS

Some of the most used GIS packages

23/07/2014 ERTIC - 2014 31

ArcGIS• A complete platform to create and manage data, maps an analytical models• Commercial• http://www.esri.com/software/arcgis

QGIS• A user friendly Open Source GIS licensed under the GNU General Public License. QGIS is an official project of the Open Source Geospatial

Foundation (OSGeo)• Free, Open Source

• http://www.qgis.org/

gvSIG• A desktop GIS known for having a user-friendly interface, being able to access the most common formats, both vector and raster ones. It

features a wide range of tools for working with geographic-like information (query tools, layout creation, geoprocessing, networks, etc.), which turns gvSIG into the ideal tool for users working in the land realm.

• Free, Open Source• http://www.gvsig.org

GRASS• A GIS suite used for geospatial data management and analysis, image processing, graphics and maps production, spatial modeling, and

visualization• Free, Open Source• http://grass.osgeo.org/

ENVI• ENVI combines advanced spectral image processing and proven geospatial analysis technology with a modern, user-friendly interface. Whether

you use panchromatic, LiDAR, SAR, multispectral or hyperspectral imagery, ENVI has the latest processing and analysis tools to help you extractmeaningful information to make better decisions

• Commercial

• http://www.exelisvis.com/

REPRESENTACIÓN DE DATOS CON GIS

23/07/2014 ERTIC - 2014 32

Representación de Datos

• Los datos de GIS representan objetos del mundo real (ej.: rutas, uso de suelo, elevaciones, árboles, ríos, etc)

• Existen dos métodos para el uso y almacenamientos de datos en GIS:– Modelos de Datos Vectoriales

– Modelos de Datos Raster

23/07/2014 ERTIC - 2014 33

Representación de Datos Vectoriales

Es un modelo de datos basado en coordenadas que representa características geográficas como ser puntos, líneas y polígonos

23/07/2014 ERTIC - 2014 34

1. Puntos (ubicación de pozos, escuelas, puntos de interés, etc.)

2. Líneas (rutas, ríos, calles, etc.)

3. Polígonos (parcelas, límites de ciudades, lagos, uso de suelo, etc.)

Representación de Datos Raster

A spatial data model that defines space as an array of equally sized cells arranged in rows and columns. Each cell contains an attribute value and location coordinates

23/07/2014 ERTIC - 2014 35

Formatos de Datos Espaciales más usados

Vectores:– Shape (ESRI)

– GML (Geographic Markup Language)

– RDF (Resource Description Format)

– KML (Keyhole Markup Language)

Raster:– Geo TIFF (Geo Tagged Image Format)

– ASCII GRID (ESRI)

– TIN (ESRI)

– NETCDF

23/07/2014 ERTIC - 2014 36

ESRI Shape File (SHP)

ESRI Shape (SHP)

23/07/2014 ERTIC - 2014 37

Geographic Markup Language (GML)Altitud 200 metros

23/07/2014 ERTIC - 2014 38

Resource Description Framework Altimetria 100 metri

Resource Description Framework (RDF)Altitud (100 metros)

23/07/2014 ERTIC - 2014 39

Keyhole Markup Language (KML)Red de Rutas (Trento, Italy)

23/07/2014 ERTIC - 2014 40

Geo-JSON• GeoJSON es un formato estándar abierto

para la codificación de colecciones de características geográficas simples con sus respectivos atributos no espaciales usando JavaScript Object Notation.

• GeoJSON difiere del resto de los formatos GIS en que no está escrito y mantenido por una organización que define estándares, sino por un grupo de trabajo y desarrollo de Internet.

23/07/2014 ERTIC - 2014 41

{ "type": "FeatureCollection", "features": [ { "type": "Feature",

"properties": { "AREA": 106108212.951, "PERIMETER":

68989.797325199993793, "AMMCVA_ID": 2, "COMUNITA": 12.0,

"PROV": 22, "DESC_": "ALTOPIANO DI FOLGARIA, LAVARONE

E LUSERNA", "SEDE": "LAVARONE" }, "geometry": { "type":

"Polygon", "coordinates": [ [ [ 675637.822153610293753,

5092701.614028975367546 ], [ 675664.081253610318527,

5092701.25292897503823 ], [ 675722.99965361028444,

5092705.847128975205123 ], [ 675797.273453610250726,

5092719.951428974978626 ], [ 675831.628553610295057,

5092699.166328974999487 ], [ 675886.317453610361554,

5092663.147228974848986 ], [ 675960.927253610338084,

5092620.204128975048661 ], [ 676021.709153610281646,

5092604.064628975465894 ], [ 676066.975453610299155,

5092598.400228975340724 ] ……..

NetCDF (Network Common Data Form)

23/07/2014 ERTIC - 2014 42

Tabla Comparativa

Formato Representación Especificaciones

Shape Vector ESRI

GML Vector / Metadata OGC

RDF Vector / Linked Data W3C

KML Vector Google

GeoJSON Vector Grupo de desarrolloindependiente

NETCDF Multidimensional data – Array scientific Data OGC

23/07/2014 ERTIC - 2014 43

INFRAESTRUCTURAS DE DATO ESPACIALESSPATIAL DATA INFRASTRUCTURE (SDI)

23/07/2014 ERTIC - 2014 44

“SDI constituye la base para descubrir, evaluar, y crear aplicaciones para los usuarios y proveedores de datos espaciales a todos los niveles del gobierno, el sector

comercial, sin fines de lucro, academia y ciudadanía en general”

-- The SDI Cookbook

http://www.gsdi.org

Douglas NebertU.S. Federal Geographic

Data Committee Secretariat

Qué es una infraestructura de Datos espaciales (SDI)?

23/07/2014 ERTIC - 2014 45

Componentes de una Infraestructura de Datos Espaciales (SDI)

• Políticas y Acuerdos Institucionales (gobernanza, privacidad de dato y seguridad, intercambio de datos, recuperación de costos)

• Personas (usuarios y proveedores: capacitación, desarrollo profesional, cooperación, divulgación (outreach))

• Datos (Base de mapas digitales, temáticos, estadísticos, nombres de lugares) y Metadatos

• Servicios de Acceso (mapas, descargas, catálogo, procesos,…)

• Tecnología (hardware, software, redes, bases de datos, planes de implementación técnicos)

23/07/2014 ERTIC - 2014 46

Implementación Tecnológica de SDI

23/07/2014 ERTIC - 2014 47

Los Metadata se aplican a datos, servicios, y otros tipos de recursos

• Inventario

• Catálogo

• Documentación

• ISO 19115/TS19139 es un estándar internacional para metadatos

23/07/2014 ERTIC - 2014 49

Servicios de Datos

Incluye capacidades que extienden y mejoran la entrega de datos a través de procesos:

Catalog Services (OGC CSW)

Mapping Services (OGC WMS)

Download Services (OGS WFS)

Symbolization (OGC SLD)

Coordinate Transformation (OGC WCTS)

Processing services (OGC WPS, e.g. analysis ortopologic overlay services)

23/07/2014 ERTIC - 2014 50

Directiva INSPIREEuropean Commission Issues

- Falta de estándares

- Datasets faltantes

- Enfoques diferentes

- Heterogeneidad y fragmentación

- Falta de coordinación

- Tecnologías diferentes

23/07/2014 ERTIC - 2014 51

Directiva INSPIRE: es un Instrumento Legislativo Europeo

• Reglas generales para establecer un SDI a nivel europeo para:

• Políticas ambientales de la comunidad EU• Políticas o actividades con impacto en el

ambiente

• INSPIRE se construye sobre los SDIsestablecidos y operados por los Estados Miembros de la EU

• Los datos espaciales son mantenidos en nombre de las autoridades públicas.

• No requiere recolección de nuevos datos• INSPIRE es una Directiva Marco

– Disposiciones técnicas detalladas para las reglas de implementación

23/07/2014 ERTIC - 2014 52

Reglas de implementación vs. Guías técnicas

23/07/2014 ERTIC - 2014 53

INSPIRE Thematic Scope

Annex I

Coordinate referencesystems

Geographical gridsystems

Geographical names

Administrative units

Addresses

Cadastral parcels

Transport networks

Hydrography

Protected sites

Annex II

Elevation

Land cover

Ortho-imagery

Geology

Annex III

Statistical units Area management/restriction/regulation zones & reporting units

Buildings Natural risk zones

Soil Atmospheric conditions & Meteorologicalgeographical features

Land use Oceanographic geographicalfeatures

Human health and safety Sea regions

Utility and governmentalservices

Bio-geographical regions

Environmental monitoringfacilities

Habitats and biotopes

Production and industrialfacilities

Species distribution

Agricultural and aquaculturefacilities

Energy resources

Population distribution –demography

Mineral resources

Also Generic Conceptual Model, Observations & Measures23/07/2014 ERTIC - 2014 54

Componentes para la implementación de INSPIRE

23/07/2014 ERTIC - 2014 55

Directiva de implementación INSPIRE

23/07/2014 ERTIC - 2014 56

2007 EU Directive 2007/2/EC

2011 2012 2013 2015-2017-2018

Directiva de implementación INSPIRE

15/05:

Implementation of

provisions for

monitoring and

reporting

09/05: Member

States shall

Provide discovery

and view services

03/12: Metadata

availability: spatial

data sets and

services (Annex I

and II)

2010

30/06: The EC

establishes and runs

a geo-portal at

Community level

19/10: IR as regards

the access to spatial

data sets and service

9/11: Discovery and

view services

operational

28/06: Member States

shall provide the

Download and

Transformation

Services

23/11: implementation

of interoperability of

spatial data sets and

services for newly

collected and

extensively

restructured Annex I

spatial data sets

available

28/12: Download and

Transformation

services operational

04/02: Implementation of

amends of

interoperability of spatial

data sets and services

for newly collected and

extensively restructured

Annex I spatial data sets

19/10: Implementation of

Regulation as regards

the access to spatial data

sets and services under

harmonised conditions

for existing

arrangements

28/12: Metadata available

for spatial data sets and

services corresponding

to Annex III

21/10/2015: Newly

collected and extensively

restructured Annex II and

III spatial data sets available

23/11/2017:

Implementation of

interoperability of spatial

data sets and services for

other Annex I spatial data

sets still in use at the date

of adoption

04/12:2018: Implementation

of interoperability of spatial

data sets and services for

other Annex I spatial data

sets still in use at the date

of adoption

2020

21/10: ther Annex II

and III spatial data

sets available in

accordance with IRs

for Annex II and III

DATOS ABIERTOS GEOGRÁFICOSGEO OPEN DATA

23/07/2014 ERTIC - 2014 57

58

El ecosistema de Datos Abiertos

ERTIC - 2014 21/07/2014Maurizio Napolitano

59

El ejemplo de OpenStreetMap

ERTIC - 2014 23/07/2014Maurizio Napolitano

OpenStreetMap es un mapa gratuito y

libre del mundo, creado por los

usuarios

“OpenStreetMap es un proyecto colaborativo

para crear mapas libres y editables. Los mapas

se crean utilizando información geográfica

capturada con dispositivos GPS móviles,

ortofotografías y otras fuentes libres. Esta

cartografía, tanto las imágenes creadas como los

datos vectoriales almacenados en su base de

datos, se distribuye bajo licencia abierta Open

Database License (ODbL)”

http://tools.geofabrik.de/mc

60ERTIC - 2014

Mapas detallados creado por voluntarios

23/07/2014

¿Cómo?

61ERTIC - 2014 23/07/2014Maurizio Napolitano

COMPARTIENDO DATOS GEOGRÁFICOS GLOBALMENTE

23/07/2014 ERTIC - 2014 62

Desafíos del siglo 21

http://www.slideshare.net/angeled/geoss © GEO secretariat

23/07/2014 ERTIC - 2014 63

Grupo de Observación de la Tierra

http://www.slideshare.net/angeled/geoss © GEO secretariat

23/07/2014 ERTIC - 2014

GEOSS: Habilitando la integración de Sistemas de Observación de la Tierra (EO)

GEOSS promueve las interacciones y

conecciones científicas entre los sistemas

de observación que constituyen el

sistema de sistemas

GEOSS promueve también la introducción

de técnicas y tegnologías innovativas

científicas en un sistema federado de

observación.

El Sistema Global de Observación de la Tierra

(GEOSS: Global Earth Observation System of

Systems ) provee el marco fundamental para

integrar los esfuerzos de observación de la

tierra de 84 miembros de GEO y 61

organizaciones participantes en 9 áreas de

beneficio social

23/07/2014 ERTIC - 2014

The GEOSS SDI

23/07/2014 ERTIC - 2014 66

Principios de Intercambio de Datos en GEOSS

• Intercambio de datos completos y abiertos

• Datos y productos con el retardo mínimo

• Gratuito

http://www.geoportal.org/web/guest/geo_home

23/07/2014 ERTIC - 2014

¿Cómo usar datos Geo-referenciados?

23/07/2014 ERTIC - 2014 68

Ejercicio

Quién es John Snow?

gracias a:

http://blog.rtwilson.com/john-snows-cholera-data-in-more-formats/

23/07/2014 ERTIC - 2014 69

Quiero decir…

“Antes ” de Game of Thrones…

23/07/2014 ERTIC - 2014 70

Dr. John Snowand the 1854 Cholera outbreak in London's Broad Street region

Source: John Snow Inc. www.jsi.com Source: UCLA http://www.ph.ucla.edu/epi/snow/snowmap1_1854_lge.htm

23/07/2014 ERTIC - 2014 71

Ejercicio

Descargar los datos de:

http://blog.rtwilson.com/john-snows-cholera-data-in-more-formats/

Zip Shp files:

- Colera_Death.zip

- Pumps.zip

23/07/2014 ERTIC - 2014 72

Abrir CartoDB

http://docs.cartodb.com/

Crear un usuario

Mi Cuenta: ertic2014.cartodb.comPassword: topsecret

Demo: https://ertic2014.cartodb.com/dashboard

23/07/2014 ERTIC - 2014 73

23/07/2014 ERTIC - 2014 74

Importar los Shape files en CartoDB

23/07/2014 ERTIC - 2014 75

Personalizar los mapas

23/07/2014 ERTIC - 2014 76

Crear una Visualización

Ahora con GIS (1)

• Descargar datasets de Paraguay Pobreza de GeoCommons: http://geocommons.com/searches?query=Paraguay

23/07/2014 ERTIC - 2014 77

Open GVSIG

23/07/2014 ERTIC - 2014 78

1. Dar un nombre el proyecto

2. gVSIG maneja tres objetos:

- Vistas: para gestionargeo data

- Tablas: para gestionaratributos

- Mapas: para producirmapas en papel

3. Crear una vista y darle un nombre

Agregar capas a la vista

23/07/2014 ERTIC - 2014 79

No olvidar de especificar EPSG…

23/07/2014 ERTIC - 2014 80

1. Para la Vista

2. Para cada capa

Especificar la visualización de la capa

23/07/2014 ERTIC - 2014 81

1. Seleccionar Layerproperties

2. SeleccionarSymbology

3. SeleccionarCategories, Unique Values

4. SeleccionarClassificationfield: Poverty

5. Click Add all6. Click Apply7. Click OK

¿Dónde está el mapa?

23/07/2014 ERTIC - 2014 82

Zoom en la capa (layer)…

Agregar etiqueta

23/07/2014 ERTIC - 2014 83

1. Seleccionar Layerproperties

2. SeleccionarLabelling

3. SeleccionarEnable Labelling

4. Seleccionar labelfield: Poverty

5. Seleccionar FixedHeight : 10000

6. Seleccionar FixedColour

7. Click Apply8. Click OK

Guardar el proyecto

23/07/2014 ERTIC - 2014 84

Hacer los mismo con el archivo shapefile de límitesadministrativos:

gadm_first_level_administrative_boundaries_paraguay_2008

First level administrative boundaries

23/07/2014 ERTIC - 2014 85

Historias Geo

23/07/2014 ERTIC - 2014 86

WebMap

23/07/2014 ERTIC - 2014 87

http://www.webmapp.it/maps/dolomiti/map.html

http://hot.openstreetmap.org

88ERTIC - 2014

Aplica principios de open source y datos abiertos para la respuesta humanitaria y el desarrollo económico

Humanitarian OpenStreetMap Team [HOT]

Terremoto de Haití

23/07/2014

http://mappeelettorali.it/

23/07/2014 ERTIC - 2014

Mapas de acuarela

http://content.stamen.com/files/cartography/index_watercolor.html#18.00/46.07204/11.12097

90ERTIC - 2014 23/07/2014Maurizio Napolitano

De mapas a frazadas…

http://softcities.net

ERTIC – 2014 23/07/2014Maurizio Napolitano

…y zapatos…

ERTIC – 2014 23/07/2014Maurizio Napolitano

Muchas gracias!

Preguntas?

Dr. Lorenzino Vaccari lorenzino.vaccari@gmail.com

Dr. Juan Pane jpane@ceamso.org.py

23/07/2014 ERTIC-2014 93