Este ítem traza una visión retrospectiva y prospectiva sobre la tecnología de Geoprocesamiento, donde consideramos la existencia de tres generaciones de sistemas de información geográfica.
La primera generación (“CAD cartográfico”) se caracteriza por sistemas herederos de la tradición de la Cartografía, con soporte de bancos de datos limitado y cuyo paradigma típico de trabajo es el mapa (llamado de “cubierta” o de “plano de información”). Desarrollados a partir del inicio de la década del 80 para ambientes de la clase VAX, y a partir de 1985, para sistemas PC/DOS, esta clase de sistemas es utilizada principalmente en proyectos aislados, sin la preocupación de crear archivos digitales de datos. Esta generación también puede ser caracterizada como sistemas orientados a proyecto (“project-oriented GIS”).
La segunda generación de SIGs (“banco de datos geográfico”) llegó al mercado a inicios de la década del 90 y se caracteriza por ser concebida para uso en ambientes cliente-servidor, acoplado a gerenciadores de bancos de datos relacionales y con paquetes adicionales para procesamiento de imágenes. Desarrollada en ambientes multiplataforma (UNIX, OS/2, Windows) con interfaces basadas en ventanas, esta generación también puede ser vista como sistemas para soporte a las instituciones (“enterprise-oriented GIS”).
Es posible prever, para el final de la década del 90, el surgimiento de una tercera generación de SIGs (“bibliotecas geográficas digitales” o “centros de datos geográficos”), caracterizada por la gerencia de grandes bases de datos geográficos, con acceso a través de redes locales y remotas, con interfaz vía WWW (World Wide Web).
Para esta tercera generación, el crecimiento de los bancos de datos espaciales y la necesidad de ser compartidos con otras instituciones requiere el recurso de tecnologías como bancos de datos distribuidos y federativos. Estos sistemas deberán seguir los requisitos de interoperabilidad, de manera que permitan el acceso a informaciones espaciales por diferentes SIGs.
La tercera generación de SIG puede ser vista aún como el desarrollo de sistemas orientados para el intercambio de informaciones entre una institución y los demás componentes de la sociedad (“society-oriented GIS”).
La próxima figura ilustra la evolución de la tecnología de Geoprocesamiento.
Evolución de la tecnología SIG.
Introducción al
Geoprocesamiento
La primera generación de SIG se caracteriza por sistemas con operaciones gráficas y de análisis espacial sobre archivos (“flat files”). Su conexión con gerenciadores de bancos de datos es parcial (parte de las informaciones descriptivas se encuentran en el sistema de archivos) o es inexistente.
Más adecuados para la realización de proyectos de análisis espacial sobre
regiones de pequeño y mediano porte, estos sistemas enfatizan el aspecto del
mapeo. El sistema permite la entrada de datos sin definición previa del esquema
conceptual, asemejándose así a ambientes de CAD que poseen la capacidad de
representar proyecciones cartográficas y de asociar atributos a objetos
espaciales. Por fuerza de su concepción, tales ambientes no poseen soporte
adecuado para construir grandes bases de datos espaciales.
APLICACIÓN: La primera y natural aplicación de los SIGs en la mayoría de las
organizaciones es como herramientas para la producción del mapeo básico. Dada
la carencia de informaciones adecuadas para la toma de decisiones sobre
problemas urbanos y ambientales en Brasil, esta manera de utilizar la
tecnología de Geoprocesamiento ya representa una valiosa contribución. Desgraciadamente,
muchas instituciones toman poco cuidado en mantener una base de datos digital
de sus resultados. Como consecuencia, muchos trabajos de gran importancia son
inaccesibles.
Para citar apenas un ejemplo, el proyecto “SOS Mata Atlântica” realizó uno
de los mayores estudios mundiales con la tecnología SIG. Fueron producidas más
de 200 mapas en escala 1:250.000, conteniendo el levantamiento de todos los remanecientes
de la floresta tropical original, a partir de la fotointerpretación de imágenes
de satélite. A pesar del excelente resultado obtenido, no hubo el cuidado de
consolidar los resultados en un banco de datos geográficos.
Introducción al
Geoprocesamiento
La segunda generación de sistemas se caracteriza por sistemas concebidos para operar como un banco de datos geográfico, entendiendo como un banco de datos no convencional aquel donde los datos tratados poseen, además de atributos descriptivos, una representación geométrica en el espacio geográfico.
La segunda generación de sistemas aún está en desarrollo, con nuevos
productos siendo proyectados y lanzados. Ningún producto disponible hoy en el
mercado atiende plenamente los requisitos aquí discutidos, a pesar de los
principales fabricantes de sistemas hayan indicado planos en direcciones
compatibles con las que serán discutidas a continuación.
REQUISITOS
La extensión de la tecnología de bancos de datos para tratar datos geográficos
requiere avances en varios puntos, inclusive:
Aplicación
A pesar de los grandes beneficios de los sistemas de segunda generación para
las aplicaciones de Geoprocesamiento, su uso efectivo aún es muy limitado en
Brasil. Las principales razones son de orden institucional.
El uso de ambientes cliente-servidor requiere el concurso de competencia en
administración en Bancos de Datos y en Redes de Computadores, muchas veces no
disponible en instituciones usuarias de Geoprocesamiento. También exige una
mayor inversión para adquirir, instalar y operar sistemas gerenciadores de
bancos de datos (SGBD) de mercado. Adicionalmente, el gran potencial integrador
del SIG solo podrá ser ejercido cuando el sistema se integra al proceso
productivo. Esto requiere que las bases de datos corporativas sean
transformadas para el mismo ambiente de SGBD utilizado por el SIG.
Un excelente ejemplo del uso de un SIG en ambiente cliente-servidor es el
sistema SAGRE, desarrollado por el CPqD/TELEBRÁS. A partir del soporte ofrecido
por un SIG (VISION) y por un SGBD con campos largos (ORACLE), fueron
construidas facilidades para la operación y gerencia de la red telefónica. Este
ambiente está siendo instalado en concesionarias telefónicas en todo Brasil.
Introducción al
Geoprocesamiento
Una biblioteca geográfica digital (o un “centro de datos geográfico”) es un banco de datos geográfico compartido por un conjunto de instituciones. Esta biblioteca debe ser accesible remotamente y almacenar, además de los datos geográficos, descripciones sobre los datos (“metadatos”) y documentos multimedia asociados (texto, fotos, audio y vídeo).
Este nuevo paradigma es motivado por el refinamiento de nuestra percepción
de los problemas ecológicos, urbanos y ambientales, por el interés en entender,
de forma cada vez más detallada, procesos de cambios locales y globales y por
la necesidad de compartir datos entre instituciones y la sociedad.
El núcleo básico de una biblioteca geográfica digital es un gran banco de datos
geográficos. Para ilustrar, imaginemos dos escenarios: un gran centro ambiental
brasilero y una secretaría de planeamiento de una prefectura de mediano porte
(cerca de 1.000.000 de habitantes): ·
Escenario 2 (“Prefectura de Curitiba”): Este banco contendría todas las informaciones necesarias para el planeamiento de la ciudad, incluyendo: lotes, cuadras, calles, equipamientos urbanos (hospitales, escuelas), redes de agua, alcantarillado y luz. Podría ser consultado on-line por las diversas secretarias municipales, por concesionarias de servicio y por ciudadanos.
En los dos escenarios, el ambiente debe garantizar el acceso concurrente a una comunidad de usuarios, con diferentes métodos de selección, incluyendo el "browsing" y el lenguaje de consulta.
Un ejemplo de esta tecnología es el sistema EOSDIS (EOS Data and Information
System), proyectado por la NASA para atender al programa EOS (“Earth
Observation System”), que incluye un conjunto de satélites con enorme capacidad
de generación de datos (2 Tb/día). Teniendo en vista el panorama general, las
próximas secciones presentan los principales requisitos de la nueva generación
de SIG, divididos en grandes áreas: disponibilidad de metadatos, acceso vía
WWW, browsing e interoperabilidad.
Requisitos: Metadatos
La idea de metadatos (o “datos sobre los datos”) es crear un ambiente que
presente descripciones generales sobre los conjuntos de datos disponibles
localmente o en centros asociados. Ejemplo es el “Master File Directory” (MFD)
de la NASA, que incluye referencias para conjuntos de datos en diferentes
instituciones y agencias espaciales en otros países. Uno de los principales
desafíos con la construcción de ambientes de metadatos es balancear el esfuerzo
requerido para describir las colecciones de datos, pues la información final
debe ser suficiente para guiar la búsqueda (Abel and O’Callaghan, 1992). El MFD
de la NASA adopta la filosofía de proveer un conjunto mínimo de descriptores
obligatorios, con campos en texto libre para información adicional; esta
estrategia minimiza tanto el esfuerzo requerido para elaborar el informe cuanto
la capacidad de búsqueda disponible.
Otro aspecto deseable en ambientes de metadatos es la disponibilidad de
datos síntesis, en forma de mapas en escala reducida que puedan ser utilizados
para localizar geográficamente los conjuntos de datos disponibles.
Lo ideal es permitir un refinamiento del proceso de consulta, estableciendo
un camino continuo entre el nivel más abstracto de metadatos y los datos (Smith
and Frank, 1989). Así, a partir de una información de carácter general (“Banco
de Datos de la Amazonia”), pasamos a visiones de carácter regional (“Estado de
Roraima”), específico (“Mapas de Vegetación de Roraima”) hasta llegar al dato
propiamente dicho (“Mapa de Vegetación de la Región del Río Demene en Roraima
en escala 1:100.000”).
Requisitos: Acceso vía WWW
La disponibilidad de interfaces multimedia vía Internet, proporcionada por el
ambiente WWW, permite que los datos geográficos sean representados de forma
pictórica (a través de mapas reducidos e imágenes “quick-look”).
Sin embargo, el ambiente WWW (con el uso de HTML - Hyper Text Mark-up
Language) presenta algunos problemas para el uso con bancos de datos geográficos,
principalmente porque el lenguaje HTML es de navegación y no soporta la noción
de transacción. Para poder combinar de forma apropiada la tecnología WWW/HTML
con un ambiente de consulta típico de bancos de datos geográficos, es
inevitable acudir, además de los recursos pictóricos del HTML, a un lenguaje de
consulta con restricciones espaciales.
Requisitos: Navegación Pictórica
La navegación pictórica (browsing) puede ser vista como una selección basada en
apuntamiento: una interfaz interactiva permite al usuario recorrer el banco de
datos.
Proveer mecanismos de navegación es importante, pues no se puede suponer que
el usuario sepa a priori cuales son los tipos de datos disponibles y como hacer
para tener acceso a los mismos. Las herramientas de navegación permiten al
usuario tener acceso a los datos con base en su localización espacial. La
próxima figura muestra una posible partición por mapas índice de un país, que
podría ser utilizada en el proceso de navegación.
Estructura de mapas índice para navegación.
El mayor desafío al montar un ambiente de navegación es garantizar rapidez de respuesta e interactividad. Para garantizar rapidez, es necesario disponer de mecanismos de generalización, que deben ser diferentes conforme los formatos de datos subyacentes. Puede ser necesario, por razones de desempeño, precomputar los datos necesarios al proceso de browsing.
Requisitos: Interoperabilidad
El compartir datos y procedimientos entre bancos de datos geográficos basados
en SIGs diferentes es un desafío considerable. Como no existe un modelo de
datos geográficos universalmente acepto (al contrario del modelo relacional
para aplicaciones convencionales), los diversos SIG del mercado presentan
diferencias significativas en la manera de operar y en los formatos internos de
almacenamiento.
Para intentar remediar estos problemas, varios países han establecido
padrones cartográficos de transferencia de datos, que procuran preservar la
riqueza de la información geográfica (topología y atributos). Estos padrones
buscan una “neutralidad” con relación a los diferentes fabricantes, e incluyen
el SDTS (Spatial Data Transfer Standard) en los EUA y el SAIF (Spatial Archive
and Interchange Format) en Canadá.
No obstante, mismo que se establezca una transferencia de datos entre bancos
de datos geográficos con diferentes formatos, vale recordar que, en
aplicaciones complejas como Geoprocesamiento, parte sustancial de la
información está contenida en los procedimientos de consulta, manipulación y
representación. Así, el intercambio de datos no garantiza la interoperabilidad.
En el contexto de esta ayuda, no tenemos condición de explorar con más
detalles este asunto fascinante, que esperamos poder tratar posteriormente.
EVOLUCIÓN DE LA TECNOLOGIA
Con base en el panorama de la evolución de la tecnología de Geoprocesamiento
presentada anteriormente se pretende actuar en dos perspectivas:
El objetivo del SPRING 2.0 es ser un SIG que satisfaga a todas las
necesidades de un sistema de segunda generación, o sea, un “Bancos de Datos
Geográficos”, pues creemos que la existencia de un banco de datos geográfico
completo es fundamental para que podamos construir bibliotecas geográficas
digitales eficientes.
Evolución del
Geoprocesamiento
Introducción al
Geoprocesamiento