Manual del estudiante de Ingeniería en Sistemas de UTN/Sistemas de Información Geográficos/Unidad 4, Proyecto SIG

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Diseño del Proyecto[editar]

Objetivo[editar]

El uso de un SIG requiere que se creen grandes bases de datos espaciales, y que se compre hardware y se compre y/o desarrolle software apropiado. Además, el uso del SIG deberá ser integrado y probado. Estas tareas requieren un planeamiento.

Las tareas involucradas en el inicio de un SIG se pueden clasificar como organizacionales o tecnológicas. El alcance de la implementación de un proyecto SIG está relacionado al impacto final sobre la organización.

Los cambios organizacionales normalmente incluyen:

  • Desarrollo de un concepto de negocio e identificación de objetivos
  • Estimación de tareas comunes, usuarios, datos y flujo de datos
  • Evaluaciones financieras: análisis costo-beneficio
  • Descripción del flujo de datos futuros

Los cambios tecnológicos corresponden a todos los aspectos relacionados con los procesos de datos involucrados, y puede incluir:

  • Diseño de requerimientos y especificaciones de sistema
  • Proyecto piloto y estudios de benchmark
  • Implementación
  • Operación y mantenimiento

Beneficios Esperados[editar]

La necesidad de un SIG en una entidad pública puede radicar en diferentes razones, las cuales pueden ser clasificadas en las siguientes categorías:

  • Mantenimiento de registros públicos.
  • Respuesta a consultas de contribuyentes.
  • Soporte para realizar estudios y realizar recomendaciones
  • Administración de facilidades y servicios públicos.

Las tareas del SIG que satisfacen esos usos son:

  • Suministrar mapas comunes
  • Realizar consultas espaciales
  • Realizar análisis espacial complejo

Algunas de estas tareas se pueden realizar de manera manual, y el SIG es capaz de realizarlas de forma más eficiente; otras no pueden ser realizadas sin una computadora debido a su tamaño y complejidad.

Para las primeras, el SIG produce un ahorro de tiempo de personal. Los beneficios en cuanto al segundo caso, son más dificultosos de estimar. Aunque no son fácilmente medibles, los beneficios de esas aplicaciones pueden ser sustanciales. Generalmente se categorizan como:

  • Mejor planeamiento.
  • Mejor o más efectiva toma de decisión.


Recursos necesarios para desarrollar un SIG[editar]

Desarrollar un SIG involucra invertir en cinco áreas:

  • Hardware.
  • Software.
  • Datos geográficos.
  • Procedimientos.
  • Personal entrenado.

Los desarrollos de bases de datos geográficas pueden responder a un 60-80% del costo de desarrollo de un SIG. Los costos de operación y mantenimiento también son dominados por los costos de datos.

Si un organismo local desarrolla todos los datos desde los mapas, este costo puede alcanzar hasta el 70 - 80 % del costo total del sistema. Debido a esto, adquirir datos digitales desde otros sistemas SIG, o desde fuentes gubernamentales o del sector privado puede constituir un ahorro significativo de costo.

La coordinación de programas SIG, especialmente entre varios organismos del gobierno, pueden minimizar el costo de construcción y mantenimiento de la base de datos.

Requerimientos de personal para un SIG[editar]

Existen tres áreas donde se necesitan expertos:

  • Administración del proyecto SIG (administrador del proyecto SIG)
  • Experiencia en base de datos SIG (administrador de base de datos)
  • Desarrollo de aplicaciones para base de datos y para usuarios (analista de software SIG)

Es importante involucrar a todos los usuarios potenciales en todas las etapas de desarrollo de un SIG. Esto produce un beneficio considerable a saber:

  • Describir sus necesidades hacia los analistas SIG.
  • Aprender que el SIG será capaz de cumplir con ellas.

Los 11 pasos del ciclo de desarrollo de un SIG son:

  • Análisis de Requerimientos.
  • Diseño Conceptual del SIG.
  • Relevamiento de Datos Disponibles.
  • Relevamiento de HW y SW SIG.
  • Diseño y Planeamiento Detallado de la base de Datos.
  • Construcción de la Base de Datos.
  • Estudio Piloto / Benchmarking.
  • Adquisición de HW y SW SIG.
  • Integración del Sistema SIG.
  • Desarrollo de la Aplicación SIG.
  • Mantenimiento y Uso del SIG.

El uso de sistemas de información geográfica por organismos estatales cae dentro de cinco categorías:

  • Navegación.
  • Presentación Simple (cartografía automatizada).
  • Consulta y Visualización.
  • Análisis de Mapas.
  • Modelado Espacial.

Existen diversos tipos de datos usados por gobiernos locales que se pueden incluir en un SIG. Los datos de un SIG pueden ser de dos clases: datos espaciales y datos no espaciales. Los datos espaciales se obtienen de los mapas, fotografías, etc., y están compuestos de entidades espaciales, con sus relaciones y atributos. Los datos no espaciales son datos tabulares vinculados a una o más entidades espaciales, y son obtenidos desde tablas, listas, etc.

Los datos espaciales se representan comúnmente por objetos geométricos (puntos, líneas y polígonos). Los datos alfanuméricos contienen una referencia espacial que se considera también un dato espacial; una de las formas más comunes de este tipo de dato son registros y archivos referenciados por códigos de calles.

Las operaciones requeridas en un SIG deben satisfacer los requerimientos correspondientes a manipulación de la información de datos espaciales así como datos alfanuméricos.

Modelado de Datos[editar]

Casi todos los proyectos SIG deberían comenzar con un análisis cuidadoso de cómo se ingresarán los datos.

Los datos deben ser estructurados usando el siguiente procedimiento:

  • Definir áreas de aplicación.
  • Tareas.
  • Requerimientos.
  • Representación Geométrica vectorial y/o raster.
  • Relaciones entre objetos.
  • Calidad (precisión, exactitud, resolución, actualidad).

El diseño de la base de datos usualmente se divide en tres actividades principales:

Modelado Conceptual de Datos

Identifica los datos y los describe en un nivel abstracto.

Diseño lógico de la Base de Datos

Traducción del modelo conceptual en un modelo de un sistema de software específico.

Diseño Físico de la Base de Datos

Representación del modelo lógico de datos en el diseño del software.

El término entidad se usa para representar objetos a ser incluidos en la base de datos; atributos serán los que representen las características o dimensiones de las entidades. Otros términos que se usan para describir la organización de entidades y atributos en un SIG son capa, cobertura, mapa base, tema, y otros.

La identificación de una entidad para un dato espacial incluye la definición de una entidad física o abstracta y la definición de una entidad espacial correspondiente.

Entidades[editar]

El modelo de datos en los últimos SIG se basa aún sobre la vista cartográfica. Otros modelos han ido evolucionando, pero aún se encuentran limitados. Los modelos de datos geográficos actuales y con potencialidad incluyen:

  • El modelo de datos de la Cartografía: puntos, líneas y polígonos (codificados topologicamente) con atributos vinculados.
  • Modelo de datos Geográficos expandido con atributos: objetos geométricos con más atributos y más complejos.
  • Modelo Conceptual de datos espaciales /objetos: reconocimiento explícito de objetos definidos por el usuario, cero o más objetos espaciales asociados, y conjuntos de atributos para obtener objetos definidos.

Objetos conceptuales / Objetos espaciales complejos.

Las relaciones espaciales se definen por medio de tres tipos de símbolos de relaciones. El símbolo del rombo tradicional puede ser usado para relaciones normales de la base de datos. Un hexágono alargado y un hexágono alargado doble, se definen para representar relaciones espaciales. El hexágono alargado representa relaciones espaciales definidas por medio de la topología (conectividad y contigüidad) y el hexágono alargado doble representa relaciones espaciales definidas a través de coordenadas x,y y operaciones espaciales relacionadas (coincidencia, contención y proximidad).

Planificación, Diseño y Construcción de una Base de Datos[editar]

Los mapas, fotos, y demás datos obtenidos remotamente son probablemente la mayoría de las fuentes y deberían ser evaluadas con:

  • Escala apropiada
  • Sistema de coordenadas y proyección
  • Disponer de puntos de control geodésicos
  • Cobertura aérea
  • Integridad y consistencia
  • Representación de entidades
  • Calidad de líneas y símbolos
  • Cantidad de corrección manual necesaria antes de realizar la conversión
  • Igualar bordes entre hojas de mapas
  • Exactitud de atributos y posiciones

El software SIG a ser usado guía el diseño físico de la base de datos. La estructura y formato de los datos en un SIG ha sido determinada por cada vendedor. El diseño físico de la base de datos para la entidad espacial ha sido completamente definido por el vendedor. Los atributos de las entidades pueden ser almacenados en un sistema de base de datos relacional vinculado al SIG. Si este es el caso, el analista del SIG necesita diseñar las tablas relacionales para la información de los atributos.

En este punto se aplican los conceptos de Recolección de datos.

Proyecto Piloto[editar]

Objetivos del Estudio Piloto[editar]

Un estudio piloto puede determinar si el SIG puede ser útil en la conducción cotidiana del negocio, si es así, además realizar un test de benchmark para determinar la combinación del mejor hardware y software para satisfacer las necesidades específicas. Un estudio piloto es un test focalizado para probar la utilidad del SIG dentro de una organización.

Un estudio piloto ejecutado y planeado apropiadamente debería:

  • Crear un ejemplo de la base de datos
  • Realizar pruebas de:
    • Calidad de documentos fuentes
    • Aplicaciones
    • Administración de datos
    • Procedimientos de mantenimiento
  • Estimar:
    • Volúmenes de datos
    • Costos para conversión de datos
    • Costos para entrenamiento del staff

El estudio piloto debería ser una aplicación que se limite a un número pequeño de departamentos o funciones SIG y un área geográfica pequeña.

Procedimientos para la ejecución de un estudio piloto:

  • Seleccionar aplicaciones y determinar el área de estudio
  • Rever el diseño conceptual de la base de datos
  • Determinar la estrategia de conversión
  • Desarrollar el diseño físico de la base de datos
  • Proporcionar servicios de conversión y desarrollar un plan de trabajo para el desarrollo de la conversión
  • Comenzar la preparación y limpieza de las fuentes de datos
  • Desarrollar el criterio de aceptación y el plan de control de calidad
  • Desarrollar los procedimientos para la administración y mantenimiento de datos
  • Realizar las pruebas
  • Evaluar y cuantificar resultados
  • Preparar las estimaciones de costos

Como es el caso de todas las tecnologías, las facilidades de operar con SIG caen dentro de tres clases amplias:

  • Estado del arte: generalmente pocas organizaciones son innovadoras ya que resulta costoso mantener los últimos desarrollos y enfoques que no han sido probados.
  • Probado: hardware y software adaptados para tareas específicas y probados en operación.
  • Obsoleto.

Test de Benchmark[editar]

La performance del estudio piloto debe ser evaluada en términos medibles.

Los objetivos del benchmark deberían definirse claramente y comunicarse a todas las partes involucradas. Los objetivos propuestos para cada uno de los tipos de benchmarks incluyen probar:

  • Métodos de conversión
  • Hardware
    • Performance
    • Interoperatividad y Compatibilidad de la red
    • Escalabilidad
  • Software
    • Performance
    • Funcionalidad SIG
    • Portabilidad
    • Facilidad de uso
    • Modificabilidad
    • Costos de licencia y mantenimiento.

Desarrollo de Aplicaciones SIG[editar]

El desarrollo de aplicaciones no significa volver a escribir software SIG, sino que las aplicaciones se adaptan para satisfacer necesidades específicas. Las aplicaciones no se restringen a necesidades definidas por el usuario. Las necesidades colectivas, relacionan funciones de amplios sistemas, que no son identificadas por usuarios individuales. Las más importantes son las funciones de administración de datos para mantener la calidad e integridad de la base de datos, tales como control de calidad, verificación, edición, rutinas de backups, y seguridad.

Las aplicaciones más complejas, ya sean de base de datos o análisis espacial, requieren desarrollo usando un lenguaje de programación SIG.

Mantenimiento y uso de SIG[editar]

Después de integrar y probar el hardware y los componentes de software, existen dos procesos los cuales quedan bajo responsabilidad del usuario:

  • Construcción de una base de datos maestra o librería (integración de bases de datos).
  • Integración de la base de datos con hardware y software SIG.

Luego de esto, se deberá realizar un paso de verificación de consistencia y validación.

El último paso en la implementación del SIG es poner el sistema en uso.

Dos amplias categorías de actividades deben tener lugar en este momento:

  • Soporte y servicio a los usuarios
  • Mantenimiento del sistema (base de datos, hardware y software).

Los tres componentes de mantenimiento y cambio son: mejoras en el sistema, expansión de la BD, mantenimiento de las rutinas del sistema (actualizaciones).