ES:GIS for Dummies (written by a dummy)

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Esta página pretende ser una breve introducción a algunos conceptos de SIG/Geografía para gente como yo, que no son, ni geógrafo, ni especialista en SIG y que llegó a OSM por una variedad de razones.

Todo lo que se escribe a continuación lo aprendí mientras desarrollaba el programa Merkaartor. No dude en corregir cualquier cosa estúpida que haya dicho ;-)

Datums, o qué es esta cosita de WGS84

Todo el mundo sabe que la Tierra es redonda, ¿es así? Bueno, como ya sabrán, no lo es. Debido a diversas fuerzas, la Tierra es en realidad achatada en los polos y por lo tanto se parece a un elipsoide. Más que eso, la forma en realidad se encuentra en constante cambio!

Como bien saben, cualquier punto en la Tierra puede hacer referencia a la longitud (Este-Oeste) y latitud (Norte-Sur). El problema es que esas coordenadas se definen desde un punto (0,0)°, que está en constante movimiento! Para poder tener un sistema común de referencia, se requiere tener una definición precisa de las métricas de la tierra y eso es lo que datums describen.

La norma más reciente (y la que utilizan tanto los receptores GPS como OSM) es WGS 84.

  • Una buena colección de artículos y la terminología relacionada con los datum y las proyecciones de los mapas se pueden encontrar en el Wiki del SIG libre GRASS bajo el título: "SIG conceptos básicos - Basic GIS concepts. Exhaustiva documentación matemática se puede encontrar en el sitio web: PROJ.4.

Proyecciones, o ¿qué es Mercator?

Como la Tierra es redonda (bueno, no tan redonda pero asumamos que lo es), tenemos que encontrar una manera de mostrar nuestro planeta en 3D en nuestra pantallas 2D (o en mapas impresos en 2D). Ahí es donde entran en juego las proyecciones. Usando matemáticas simples o muy complicadas dependiendo de la proyección, el globo terrestre se proyecta sobre una superficie 2D.

Existe una gran cantidad de proyecciones diferentes, cada uno se utiliza para diferentes propósitos. Para OSM, la más importante son las proyecciones de Mercator y Carrée Platte por razones que aprenderá más tarde, pero en realidad cualquier proyección se puede aplicar a los datos de OSM.

Para su conocimiento general, Gerardus Mercator fue un cartógrafo flamenco belga del siglo 16.

TMS (Tile Map Service) - Especificaciones cartográficas

TMS es una norma que contiene especificaciones para un protocolo de comunicación de datos espaciales que permite almacenar y compartir datos cartográficos a través de Internet, el cual fue desarrollado por OSG. Aunque los detalles reales de la aplicación puede variar, vamos a decir que el denominador común es que un mapa es prerenderizado en los distintos niveles de zoom, cada imagen de cada nivel de zoom del mapa se corta en cuadrados como si fuese una cuadrícula (a estos cuadrados se les llama teselas, azulejos, baldosas o tiles en inglés), generalmente de un tamaño de 256x256 píxeles, y se sirve a través de un servidor Web simple.

La proyección comunmente usada para generar mapas se llama Mercator, o más bien un tipo especial de Mercator que llamaremos "la proyección de Google". La particularidad de esta proyección es que tiene un tope en la latitud de unos 85° norte y sur y que, cuando todo el globo se muestra el mapa completo es un cuadrado. Esta proyección generalmente sólo es útil para mapas visuales.

  • Los cuadros de Mapa de Google y los cuadros de mapa de OSM también llamados Slippy map tilenames difieren de las especificaciones TMS en que los cuadros se comienzan a contar con el cuadro 0,0 desde la parte superior izquierda de la cuadrícula de los cuadros y no de la parte inferior izquierda.

WMS (Web Map Service) - Servicios de Mapa Web

WMS es otro estándar para la entrega de imágenes de mapas. Es muy diferente de la especificación TMS en que lo que se entrega al cliente se procesa (renderiza) en el acto, dependiendo de numerosos parámetros especificados en la URL. Básicamente, se especifica lo que se quiere ver (las capas), el área que desea que se muestre (cuadro delimitador) y el formato de la imagen que se desea obtener (codificación y tamaño).

La "proyección" que generalmente se usa en WMS es EPSG: 4326. Pongo entre comillas la proyección, porque EPSG: 4326 no es en realidad una proyección, simplemente dice que va a utilizar longitud y latitud, con el datum WGS84. La proyección equivalente se llama "Platte Carrée", que es un bonito nombre para decir claramente que, sin tener en cuenta la escala, 1° = 1 píxel. Como resultado, la longitud va de -180° a +180° y la latitud va de -90° a +90°, una proyección de la Tierra completa es un rectángulo con una escala de 2:1.

Vías, puntos y polígonos

Aquí OSM difiere de la mayoría establecida por los programas SIG de software y los formatos de datos. OSM representa la mayoría de sus datos de mapas con dos tipos de elementos o primitivas: los nodos y las líneas (o vías). La mayoría de otros formatos tienen "polígonos" que representan áreas de dos dimensiones. En OSM las vías cerradas, esto es, las que comienzan y finalizan en un mismo punto, serían los polígonos.

Formatos de archivo - ¿Qué es un "shape"?

El archivo de formato más común para el intercambio de datos SIG es el formato .shp también conocido como Shapefile ( en inglés Shapefile). Fue introducido por ESRI (la compañía que comercializa ArcGIS) y hoy en día se convirtió en el formato estándar de facto en la industria. La mayoría de los programas SIG permiten trabajar con shapefiles o al menos pueden convertir datos de shapefile en otro formato que funcione para ellos. Un shapefile es un formato multiarchivo, esto es, debe existir por lo menos tres tipos de archivos reales para que sea válido:

  • .shp: que almacena las entidades geométricas de los objetos.
  • .shx: que almacena el índice de las entidades geométricas.
  • .dbf: que es la base de datos donde se almacena la información de los atributos de los objetos.

Debido a esto no es difícil destruir un shapefile si en algún momento eliminamos alguno de estos archivos que lo componen.

Capas - ¿estamos en GIMP o qué? (GIMP - GNU Image Manipulation Program)

La mayoría de los programas SIG poseen dentro de su funcionalidad un algo llamado "capas" - un concepto que muchas personas puedan conocer de los editores de imagenes como Photoshop o GIMP. La idea general es relativamente simple: en vez de poner todos los datos en el mismo plato, se apilan los diferentes tipos de datos uno encima de otro. Esto puede hacer que las cosas sean más fáciles o más poderosas para ciertos tipos de datos para su uso, manipulación y análisis. Para utilizar un ejemplo de los SIG en el mundo:

Unos científicos tienen una imagen de satélite de la región del Sahel, en África. Para su trabajo, desean usar esta imagen para identificar: a) caminos importantes y b) láminas de agua. Por lo tanto, se utiliza la imagen como su CAPA BASE y crea dos capas adicionales por encima de la capa base con lo siguiente: Una capa para las vías (los caminos), una capa para los puntos (los cuerpos de agua). Esto es necesario hacerlo así por dos razones:

  1. Para mantener los datos organizados: carreteras y cuerpos de agua son dos aspectos diferentes, así que poner ambos en una misma capa no sería muy ordenado.
  2. Debido a que muchos formatos para almacenar datos georreferenciados (.shp siendo el más común) sólo puede manejar un tipo de datos por archivo (o puntos, o líneas, o polígonos, pero no todos juntos).

En OpenStreetMap se mantiene todo muy simple. Es un aspecto crucial del proyecto, que los nuevos editores puedan llegar a manejar el software de edición de una manera tan rápida y fácil como sea posible. Generalmente se considera que los datos del mapa se agrupan todos en una sola capa. Algunos editores permiten el manejo de diferentes capas, pero esto es solo para su uso como un mecanismo de manejo e integración de fuentes de datos. ¡Esto no es realmente una limitación! Es sólo una manera diferente de pensar sobre la construcción de un mapa. Los mapas basados en OSM a menudo seleccionan ciertas etiquetas OSM para mostrarlas como capas separadas (por ejemplo, el mapa mostrado en la web con posibilidad de hacer marcas haciendo clic). Igualmente, cualquier proceso de convertir datos OSM a shapefiles implicará dividir los datos por etiquetas.

Nota: Aquí hablamos de las capas como se ven en los programas SIG. La palabra "Capa - Layer" se utiliza en otros contextos.