Los sistemas de información geográfica (SIG) y el sistema de navegación global por satélite (GNSS)
Un ciclón tropical se acerca a la costa sur de Matanzas. En la Defensa Civil necesitan saber en minutos qué comunidades están en zonas bajas, por qué carreteras se puede evacuar y dónde queda cada refugio. Un mapa en papel ayuda, pero ¿cómo se combinan tantos datos a la vez y cómo se sabe la posición exacta de un grupo de rescate? Dos herramientas modernas lo hacen posible: los SIG y el GNSS. Al final de la página volverás a esta situación.
Qué es un SIG
Piensa en tu celular: cuando buscas una ruta, ves calles, tiendas y tu posición a la vez. Detrás hay información distinta (calles, lugares, ubicación) que se muestra junta sobre un mapa. Un SIG funciona con esa idea, pero para analizar el territorio.
Un SIG guarda dos tipos de datos relacionados:
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Datos espaciales: dónde está algo (su posición y su forma: un punto, una línea o un área).
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Datos de atributos: qué es o cómo es (nombre, población, tipo de suelo, altura, estado del camino…).
Por ejemplo, una presa es un área en el mapa (dato espacial) y tiene un nombre, un volumen de embalse y una fecha de construcción (atributos). Lo importante es que ambos tipos van enlazados: si pinchas la presa, ves sus datos; si buscas las presas llenas al 80 %, el SIG las marca en el mapa.
Explica qué es un sistema de información geográfica (SIG) y menciona dos tipos de datos que puede almacenar y relacionar.
Explica qué es un sistema de información geográfica (SIG) y menciona dos tipos de datos que puede almacenar y relacionar.
Las capas de información
La clave del SIG es que organiza el territorio por capas. Cada capa contiene un solo tema (ríos, carreteras, suelos, poblados, relieve…) y todas están referidas al mismo sistema de coordenadas, por lo que encajan una sobre otra como transparencias.
Trabajar por capas tiene ventajas:
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Puedes encender y apagar capas para ver solo lo que te interesa.
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Puedes combinar capas para responder preguntas (¿qué poblados están a menos de 500 m de un río?).
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Cada capa se actualiza por separado, sin rehacer todo el mapa.
Lisandra trabaja en un SIG con capas de información sobre la provincia de Matanzas: red de ríos, carreteras, tipos de suelo y áreas pobladas. Explica qué ventaja ofrece…
Lisandra trabaja en un SIG con capas de información sobre la provincia de Matanzas: red de ríos, carreteras, tipos de suelo y áreas pobladas. Explica qué ventaja ofrece el trabajo por capas y describe cómo podría usar el SIG para elegir un lugar adecuado donde construir una escuela lejos de zonas inundables.
Compara un mapa en papel con un SIG en cuanto a actualización de datos, posibilidad de combinar información y capacidad de análisis. Indica una ventaja del mapa en papel…
Compara un mapa en papel con un SIG en cuanto a actualización de datos, posibilidad de combinar información y capacidad de análisis. Indica una ventaja del mapa en papel que se mantiene en situaciones sin electricidad ni conexión.
Qué es el GNSS
Un SIG necesita saber dónde está cada cosa. Para obtener esa posición directamente en el terreno se usa el GNSS.
El GPS, de Estados Unidos, es el sistema más conocido, pero no el único: existen también GLONASS (Rusia), Galileo (Europa) y BeiDou (China). «GNSS» es el nombre general; «GPS» es uno de ellos. Los celulares actuales suelen usar varios a la vez.
Un sistema GNSS tiene tres partes:
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Segmento espacial: decenas de satélites que orbitan a unos 20 000 km de altura y emiten señales.
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Segmento de control: estaciones en tierra que vigilan las órbitas y los relojes de los satélites.
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Segmento de usuario: los receptores (celular, equipo de topografía, carro, barco, avión).
¿Qué significan las siglas GNSS? Describe en pocas líneas para qué sirve este sistema.
¿Qué significan las siglas GNSS? Describe en pocas líneas para qué sirve este sistema.
Cómo calcula su posición un receptor
Cada satélite emite constantemente una señal que contiene su posición y la hora exacta en que la envió. La señal viaja a la velocidad de la luz, así que llega al receptor con un pequeño retraso.
El receptor mide ese retraso y calcula la distancia al satélite:
$$d = c \cdot \Delta t$$donde $c \approx 300\,000$ km/s es la velocidad de la luz y $\Delta t$ el tiempo que tardó la señal. Una distancia al satélite significa que el receptor está en algún punto de una esfera centrada en ese satélite.
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Con un satélite, el receptor podría estar en cualquier punto de una esfera inmensa.
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Con dos, las esferas se cortan en una circunferencia: aún hay infinitos puntos posibles.
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Con tres, quedan solo dos puntos, y uno de ellos queda muy lejos de la Tierra: se descarta.
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Con un cuarto satélite se corrige el reloj del receptor, que es barato y poco preciso, y se obtiene también la altura.
Por eso hacen falta señales de al menos cuatro satélites para una posición fiable; en la práctica el receptor capta muchos más.
Explica cómo un receptor GNSS determina la posición de un punto sobre la Tierra a partir de las señales de los satélites. Indica por qué se necesitan señales de varios…
Explica cómo un receptor GNSS determina la posición de un punto sobre la Tierra a partir de las señales de los satélites. Indica por qué se necesitan señales de varios satélites y no de uno solo.
Aplicaciones y errores
| Herramienta | Vida cotidiana | Trabajo científico o social |
|---|---|---|
| SIG | Rutas de transporte, ubicar servicios (consultorios, escuelas) | Ordenamiento territorial, estudio de cuencas hidrográficas, seguimiento de la sequía, mapas de riesgo |
| GNSS | Navegar con el celular, ubicar una guagua o un carro | Levantamientos topográficos, seguimiento de ciclones y de fauna, medir el movimiento de fallas |
Ninguna herramienta es perfecta. El GNSS puede tener errores por:
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Atmósfera: la señal se retrasa al atravesar la ionosfera y la troposfera.
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Obstáculos: edificios, montañas o el bosque denso bloquean o rebotan la señal (error de multitrayectoria).
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Mala distribución de los satélites: si están todos juntos en el cielo, la posición es menos precisa.
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Calidad del receptor: un celular tiene un error de varios metros; un equipo de topografía llega a centímetros.
Un SIG, por su parte, depende de la calidad de sus datos: capas viejas, mal ubicadas o incompletas dan resultados poco fiables.
Menciona dos aplicaciones de los SIG y dos del GNSS en la vida cotidiana o en el trabajo científico.
Menciona dos aplicaciones de los SIG y dos del GNSS en la vida cotidiana o en el trabajo científico.
Un grupo de geólogos va a levantar en el terreno la posición de afloramientos de rocas en la Sierra Maestra para incorporarlos a un SIG. Plantea el procedimiento…
Un grupo de geólogos va a levantar en el terreno la posición de afloramientos de rocas en la Sierra Maestra para incorporarlos a un SIG. Plantea el procedimiento completo, desde la toma de coordenadas con el receptor GNSS hasta la elaboración de un mapa temático, y argumenta qué errores podrían afectar la calidad del resultado y cómo reducirlos.
SIG y GNSS trabajando juntos
El GNSS obtiene la posición; el SIG organiza y analiza la información de esas posiciones. Se complementan: el primero responde «¿dónde estoy?» y el segundo «¿qué hay aquí y qué conviene hacer?».
Volvamos a la llegada del ciclón a Matanzas:
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Datos que se integran: la trayectoria prevista del ciclón (INSMET), la altura del terreno, las zonas costeras bajas, los poblados con su número de habitantes, las carreteras y los refugios, y la posición en tiempo real de las brigadas y los vehículos (GNSS).
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Decisiones que permite: qué comunidades evacuar primero, por qué rutas, a qué refugios, y dónde enviar recursos.
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Limitaciones y riesgos: los datos pueden estar desactualizados; los apagones y la caída de las comunicaciones cortan el acceso al SIG y a los mapas en línea; el GNSS pierde precisión bajo la lluvia intensa o entre edificios; y un modelo de inundación siempre tiene incertidumbre. Por eso se mantienen mapas impresos y planes de respaldo.
Ante la llegada de un huracán, el Instituto de Meteorología (INSMET) y los organismos de protección civil necesitan decidir la evacuación de comunidades costeras.…
Ante la llegada de un huracán, el Instituto de Meteorología (INSMET) y los organismos de protección civil necesitan decidir la evacuación de comunidades costeras. Analiza cómo pueden combinarse un SIG y el GNSS en este caso: qué datos se integrarían, qué decisiones permitiría tomar y qué limitaciones o riesgos habría que considerar.