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Apuntes Curso SIG aplicado al Medio Ambiente
Paseo de la Habana nº200, bajo A
28016 Madrid
[email protected] – 913152395 – 654857951
Curso SIG aplicado al Medio Ambiente
- Breve manual -
Profesorado: Alejandro Gómez Villarino. Doctor Ingeniero Agrónomo. Susana Troitiño Pulido. Bióloga Ambiental. Especialista en Ordenación del Territorio.
Formación aplicada entre profesionales
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Apuntes Curso SIG aplicado al Medio Ambiente
INDICE
INTRODUCCIÓN Y CONCEPTOS BÁSICOS ............................................................................................... 3
SIG APLICADO AL MEDIO AMBIENTE ........................................................................................................ 7
EJERCICIOS ................................................................................................................................................... 8
PRIMER EJERCICIO: GEORREFERENCIACIÓN ....................................................................................................... 8 SEGUNDO EJERCICIO: ANÁLISIS VECTORIAL. RECLASIFICACIÓN Y COMBINACIÓN. ......................................... 12 TERCER EJERCICIO: ANÁLISIS VECTORIAL. MULTICRITERIO. MEJOR LOCALIZACIÓN. ........................................ 17 CUARTO EJERCICIO: ANÁLISIS VECTORIAL. MULTICRITERIO. MEJOR ALTERNATIVA. ........................................ 22 QUINTO EJERCICIO: ANÁLISIS RASTER. 3D. ....................................................................................................... 27 SEXTO EJERCICIO: ANÁLISIS RASTER. ÁLGEBRA DE MAPAS ............................................................................... 31
FUENTES DE INFORMACIÓN ........................................................................................................................... 35
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Apuntes Curso SIG aplicado al Medio Ambiente
INTRODUCCIÓN Y CONCEPTOS BÁSICOS
¿Qué es un Sistema de Información Geográfica?
Un Sistema de Información Geográfica (también conocido con los acrónimos SIG-
en español- o GIS -en inglés-) es un conjunto integrado de medios y métodos
informáticos, capaz de recoger, verificar, almacenar, gestionar, actualizar,
manipular, recuperar, transformar, analizar, mostrar y transferir datos espacialmente
referidos a la Tierra.
Por tanto un Sistema de Información Geográfica se compone de:
• Datos con información referida espacialmente.
• Software (programa) para su procesamiento y análisis.
¿Cuál es el origen de los SIG?
En 1854, el Dr. John Snow cartografió la
incidencia de los casos de cólera en un
mapa del distrito del Soho en Londres.
Gracias a este SIG rudimentario, el Dr.
Snow pudo delimitar las zonas de
mayor concentración de casos de
cólera y así localizar el pozo de agua
contaminado causante del brote.
No obstante, se acepta el año 1966 como fecha en la que se crea
el primer Sistema de Información Geográfica. Se trata del
Canadian Geographic Information System, cuyo objetivo era la
digitalización y análisis semiautomático de fotografía aérea. El
responsable y, por tanto, padre de los SIG fue Roger Tomlinson.
Funcionalidad de los SIG
Los SIG permiten:
1) Almacenar información de diverso tipo y diversas fuentes.
GPS
Imágenes satélite
Fotografía aérea
Bases de datos
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2) Visualizar los datos almacenados
3) Hacer consultas sobre los datos almacenados:
• Seleccionar un subconjunto de datos que el usuario necesita en
función de un conjunto de criterios previamente definidos.
• Presentarlo al usuario de forma útil, ya sea en tablas, gráficos o mapas.
4) Hacer análisis a partir de los cuales se pueden generar nuevas capas de
información.
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Tipos de datos geográficos:
• Datos vectoriales. Se emplean para la representación de fenómenos
discretos. Para la descripción de los objetos geográficos utilizan vectores
definidos por pares de coordenadas relativas a un sistema cartográfico.
Puntos
s
Líneas
Polígonos
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• Datos raster. Se emplean para la representación de fenómenos no discretos.
Divide el ámbito de trabajo de la base de datos en una retícula de
pequeñas celdas y atribuye un valor numérico a cada una como
representación de su valor temático. A mayor tamaño de las celdas menor
es la precisión o detalle.
El espacio geográfico es dividido en sectores de forma regular denominada
comúnmente píxel. De esta forma se establece una malla coordenada (con
el origen en la esquina superior izquierda) de píxeles en la que cada píxel va
a tomar el valor de la información geográfica que se encuentre en la
posición del píxel.
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Comparación de tipos de datos:
Vectorial Raster
Ve
nta
jas
• Ocupa menos espacio de memoria
• Precisión elevada en la definición de
entidades
• Permite cálculo de magnitudes
geométricas
• Representación adecuada de las
relaciones topológicas
• Mejores salidas gráficas
• Facilidad de captura
• Estructura de datos simple
• Sencillez en la manipulación y gestión
de la información
• Es más barato para una misma
extensión
• Tienen un amplio conjunto de
aplicaciones
De
sve
nta
jas
• Captura de datos más costosa
• Estructura de datos más compleja
• Mayor dificultad a la hora de realizar
ciertas operaciones (Comparación
de mapas)
• Menor precisión en el cálculo de
áreas y longitudes
• Ocupan mayor espacio de memoria
• Dificultad de representar relaciones
topológicas
SIG APLICADO AL MEDIO AMBIENTE
La aplicación de los SIG al medio ambiente es muy diversa dependiendo del
enfoque utilizado. A grandes rasgos las herramientas SIG aplicadas a los trabajos
habituales de la consultoría ambiental posibilitan la realización de:
Inventarios y cartografías ambientales. Los SIG facilitan la realización de
inventarios de recursos ambientales de un territorio o la realización de la
cartografía básica topográfica o temática.
Estudios ambientales y análisis del paisaje. Los SIG posibilitan el desarrollo de
análisis en el marco de proyectos que tienen como objetivo final conocer y
analizar algún aspecto ambiental o paisajístico determinado.
Análisis de riesgos e impactos ambientales. Los SIG permiten conocer,
estudiar y predecir los factores de riesgo ambiental en cualquiera de sus
formas, incluyendo los estudios de impacto ambiental y otros análisis de
riesgos tales como riesgo de inundación, peligrosidad sísmica, predicción de
movimientos de tierras, etc.
Modelos ambientales. Los SIG permiten modelizar procesos ambientales o
territoriales. Por ejemplo creando modelos digitales del terreno o elevaciones,
cuencas visuales, etc.
Planificación y gestión ambiental. Los SIG resultan herramientas muy útiles
para llevar a cabo trabajos cuya finalidad es la planificación y gestión
ambiental tanto pública como privada.
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A continuación se desarrollan 6 tipos de ejercicios aplicados para el desarrollo de
este tipo de trabajos.
EJERCICIOS
PRIMER EJERCICIO: GEORREFERENCIACIÓN
Introducción a la Herramienta: La barra de herramientas Georeferencing tiene
como finalidad dotar de coordenadas geográficas (georreferenciar) un mapa
escaneado, una ortofotografía digital o una capa raster que no está
georreferenciada.
Supuesto Ejercicio Práctico: Un cliente nos entrega una imagen en papel de unos
terrenos de su propiedad situados en el Término municipal de San Fernando de
Henares (Madrid), dentro de los límites del Parque Regional del Sureste.
Necesitamos saber en qué zona, de la zonificación existente en el Parque Regional,
se encuentran estos terrenos. Para lo que contamos además con un mapa de
zonificación en formato jpg (imágen).
Ninguna de estas imágenes cuenta con referencia espacial.
Identifica la imagen raster a
georreferenciar
Añade los puntos de control
Visualiza la tabla de
puntos de control
Rota o cambia la
imagen raster antes
de añadir los puntos
de control
Corrige
distorsiones
comunes que
presentan las
imágenes
Establece las
transformaciones
Guarda las
transformaciones
realizadas en la
imagen raster
Crea un nuevo
raster con las
transformaciones
realizadas
Ajusta en la
pantalla a medida
que se agregan los
puntos
Ajusta el raster a la
zona de
visualización
actual
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Material de partida:
La imagen raster que nos aporta el cliente –imagen escaneada en formato
jpg- que contiene las coordenadas UTM en el Sistema European Datum, Huso
30. Sin embargo, a pesar de contener las coordenadas la imagen –al haber
sido escaneada- no está georreferenciada.
Parcela_San_Fernando. jpg
El mapa de zonificación del Parque Regional en formato jpg, que no está
georreferenciado, y no contiene coordenadas.
Zonificacion_Parque_Regional_Sureste.jpg
Shape (polilínea) con la topografía vectorial (1:25.000) que si cuenta con
referencia espacial Sistema European Datum, Huso 30.
Topografico.shp
Pasos para la Resolución:
1) Georreferenciamos la imagen raster de la parcela aportada por el cliente
(Parcela_San_Fernando. jpg) según las coordenadas que aparecen en la
propia imágen.
Abrimos ArcMap.
Definimos el sistema de coordenadas en el que queremos trabajar. Data
Frame Propertis-Coordinate System
Predefined
Projected Coordinated Systems
UTM
Europe
Cargamos la imagen que vamos a georreferenciar ( Add Data):
Parcela_San_Fernando. jpg
Activamos la herramienta de georreferencing.
En la barra de herramientas de georreferencing pinchamos la herramienta
Add control points, botón izquierdo Input X and Y e insertamos las
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coordenadas que señala la imagen con varios puntos de control (al menos
3).
Comprobamos la calidad del ajuste.
Se guarda la georreferenciación realizada de forma permanente mediante
la opción de la barra de herramientas: Rectify.
2) Georreferenciamos la imagen del mapa de zonificación
(Zonificacion_Parque_Regional_Sureste.jpg) a partir del topográfico vectorial
georreferenciado.
Abrimos ArcMap.
Definimos el sistema de coordenadas en el que queremos trabajar. Data
Frame Propertis-Coordinate System
Predefined
Projected Coordinated Systems
UTM
Europe
Cargamos el shp con el mapa topográfico que nos servirá de guía ( Add
Data): Topografico.shp
Centramos el mapa en la zona dónde previsiblemente se encuentra el
ámbito que comprende la imagen a georreferenciar.
Cargamos la imagen raster con el mapa de zonificación que pretendemeos
georreferenciar ( Add Data): Zonificacion_Parque_Regional_Sureste.jpg
Hacemos un ajuste grosero mediante la opción disponible en la barra de
herramientas de Georreferencing: (Fit to display / Flipo or rotate -en su caso-).
Procedemos ahora a hacer un ajuste fino de la imagen. Para ello
identificamos un punto que podamos localizar bien en las dos capas
(imagen a georeferenciar y topográfico que sirve de base a la
georreferenciación). Pinchamos la herramienta Add control points y se
mueve la imagen usando varios puntos de control (al menos 3).
Si se comete algún error, se puede borrar un punto abriendo la tabla de
puntos de control, comando View Link Table de la barra de herramientas
de Georreferencing. Se selecciona el punto erróneo y se elimina con el aspa
situada a la derecha de la ventana.
Comprobamos la calidad del ajuste.
Guardamos la georreferenciación realizada: Update Georreferencing.
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3) Superponemos las dos imágenes georreferenciadas y mediante transparencia
comprobamos dónde se encuentra.
Cargamos las imágenes raster georreferenciadas ( Add Data):
Zonificacion_Parque_Regional_Sureste.jpg y Parcela_San_Fernando. jpg
En Layer Propertis-Display damos transparencia a una de las capas raster
georreferenciadas.
Solución del Ejercicio:
La parcela se encuentra en la zona D2 del Parque Regional del Sureste.
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SEGUNDO EJERCICIO: ANÁLISIS VECTORIAL. RECLASIFICACIÓN Y
COMBINACIÓN.
Introducción a las Herramientas y Comandos a utilizar: La reclasificación consiste en
modificar los valores de la capa vectorial por otros nuevos y salvar los cambios
efectuados en una nueva capa. La combinación consiste en aunar en una sola
capa vectorial la información contenida en dos o más capas.
Reclasificación, comandos a utilizar:
Análisis vectorial, cargar ventana
ArcToolbox: Standard-Show/Hide
ArcToolbox/Window ArcToolbox.
Análisis vectorial, Dissolve: ArcToolbox-
Data Management Tools –
Generalization-Dissolve.
El comando Dissolve permite simplificar
la información de una capa vectorial
convirtiendo en un solo polígono
aquellos que tengan alguna
característica común.
Análisis vectorial, Crear Tabla:
ArcToolbox- Data Management Tools –
Table-Create Table.
Este comando permite crear una tabla
de datos y añadirla a nuestra vista.
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Join…
Este comando permite anexar la
información de una tabla de datos a
la tabla de atributos de nuestra capa
vectorial a través de un campo
común.
Combinación, comandos a utilizar:
Análisis vectorial, Union:
ArcToolbox- Analysis Tools –Overlay-
Union.
Comando de gran tuilidad y
versatilidad que permite generar
una nueva capa vectorial a partir
de varias capas, uniendo toda la
información contenida en ellas.
Supuesto Ejercicio Práctico: Debemos elaborar el mapa de paisaje de un municipio
para lo que disponemos de una capa vectorial con la vegetación y los usos del
suelo -que debemos reclasificar para adaptarla a nuestras necesidades- y una
capa vectorial con las unidades fisiográficas.
Material:
Cartografía vectorial en formato shp de la vegetación y los usos del suelo del
municipio (polígono) en ETRS_1989_UTM_Zone_30N.
Vegetacion_usos_suelo.shp
Tabla Excel con la nueva clasificación (Realizada en Excel para agilizar el
ejercicio pero también la podemos crear desde ArcGis)
Tabla_reclasificacion.xls
Cartografía vectorial en formato shp de las unidades fisiográficas del
municipio (polígono) en ETRS_1989_UTM_Zone_30N.
Unidades_Fisiograficas.shp
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Pasos para la Resolución:
1) Reclasificación de la capa de vegetación y usos del suelo para hacerla más
operativa para elaborar nuestro mapa de paisaje.
Abrimos ArcMap.
Definimos el sistema de coordenadas en el que queremos trabajar. Data
Frame Propertis-Coordinate System
Predefined
Projected Coordinated Systems
UTM
Europe
Cargamos la capa de vegetación y usos del suelo ( Add Data):
Vegetacion_usos_suelo.shp
Abrimos la tabla de atributos del shp , sin editar, y
añadimos una nueva columna con el comando: Add Field. En esta nueva
columna se añadirán los nuevos registros (reclasificación). Será un campo de
texto que asignaremos un nombre reconocible.
Procedemos a la reclasificación conforme la tabla aportada. Este ejercicio
se puede afrontar de varias maneras.
1.a) Lo hacemos modificando registro a registro. Para ello se procede a
editar el shp y nos posicionamos en cada fila de la nueva
columna creada añadiendo el nuevo registro.
1.b) Lo hacemos modificando grupos de registro.
Utilizamos la herramienta: Pestaña Selection- Select by Atributtes
Seleccionamos el campo que contiene el registro que queremos
reclasificar.
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Utilizamos la herramienta Field Calculator de la tabla de atributos para,
una vez seleccionado el registro, asignarle el nuevo nombre en el campo
de reclasificación creado.
1.c) Lo hacemos registro a registro pero previamente agrupamos los mismos
según su tipología.
Utilizamos la herramienta: Arctoolbox- Data Magament Tools-
Generalization-Dissolve.
Seleccionamos el shp y el campo por el que vamos a realizar esta
agrupación y la herramienta Dissolve generará una nuevo shp con la
agrupación. A este nuevo shp le podemos llamar
Vegetacion_usos_suelo_dissolve.shp
En este nuevo shp creado podemos hacer la reclasificación registro a
registro dado que se han reducido notablemente el número de
polígonos.
1.d) Lo hacemos automáticamente mediante la tabla de reclasificación
elaborada.
Utilizamos el comando: join
Para ello, cargamos la tabla de reclasificación ( Add Data):
Tabla_reclasificacion.xls
Y realizamos un join entre esta tabla y la tabla de atributos del shp para
sumar la información de la primera a la última. El join es virtual por lo que,
una vez realizado, debemos copiar la información con los nuevos
registros en el campo creado a tal efecto mediante la herramienta Field
Calculator.
El join puede no ejecutarse correctamente cuando los registros
contienen tildes, ñ, barras inclinadas, etc. simbología poco reconocible
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para el programa. En ese caso, deben corregirse los fallos que se
detecten registro a registro.
2) Combinación de las capas: Vegetacion_usos_suelo.shp (reclasificada) y
Unidades_Fisiograficas.shp para obtener un nuevo shp con las unidades de
paisaje.
La combinación se materializa con la herramienta: ArcToolbox- Analysys
Tools-Overlay-Union. Se seleccionan los 2 shp que se van a unir (para sumar
espacio e información) y se obtiene como resultado un nuevo shp
(Unidades_paisaje.shp). Al abrir la tabla de atributos de este nuevo shp se
observa como contiene la información de las capas de origen
(Vegetacion_usos_suelo.shp y Unidades_Fisiograficas.shp ).
Para obtener un mapa de paisaje operativo añadimos ahora una nueva
columna de texto (Add Field) en la tabla de atributos del shp creado
(Unidades_paisaje.shp) y la rellenamos mediante la herramienta Field
Calculator sumando la información contenida en los campos de las capas
de origen (campo que contiene los usos del suelo reclasificados y campo
que contiene las unidades fisiográficas).
Solución del Ejercicio:
Obtenemos una capa con las unidades de paisaje del municipio pudiendo
elaborar el pertinente mapa.
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TERCER EJERCICIO: ANÁLISIS VECTORIAL. MULTICRITERIO. MEJOR
LOCALIZACIÓN.
Introducción a las Herramientas y Comandos a utilizar: Se trata de aprender a
realizar un análisis multicriterio para lo que se emplearán los siguientes comandos:
Análisis vectorial, Buffer: ArcToolbox-
Analysis Tools –Proximity- Buffer.
El comando Buffer permite obtener
una capa de polígonos, a partir de
una capa vectorial dada, incluyendo
el ámbito territorial comprendido a
una determinada distancia.
Análisis vectorial, Clip: ArcToolbox-
Analysis Tools –Extract- Clip.
Este comando recorta una capa
vectorial por los límites dados en otra
capa.
Análisis vectorial, Multipart to
singlepart: ArcToolbox- Data
Management Tools –Features-Multipart
to singlepart.
Este comando escinde, en una capa
vectorial, los polígonos agrupados en
una sola entidad (multipolígonos).
Análisis vectorial, Erase: ArcToolbox-
Analysis tools – Overlay- Erase.
Este comando es opuesto al Clip
borrando de una capa vectorial el
espacio contenido en otra capa
dada.
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Apuntes Curso SIG aplicado al Medio Ambiente
Análisis vectorial, Intersect: ArcToolbox-
Analysis tools – Overlay- Intersect.
Este comando crea una nueva capa
a partir de otras que se superponen.
La capa resultante contiene sólo la
información que comparten en el
área común.
Supuesto Ejercicio Práctico: Un municipio nos encarga localizar en su territorio las
mejores zonas para ubicar un camping. Se trata de establecer la mejor localización
posible para ubicar esta actividad atendiendo a una serie de condicionantes rentre
ellos:
1) Que el camping se encuentre a menos de 500 metros de un cauce de agua.
2) Que el camping se ubique fuera de las áreas con riesgo de sufrir avenidas e
inundaciones para un periodo de retorno de 100 años.
3) Que el camping se localice a menos de 2000 metros del núcleo urbano.
4) Que el camping se localice a menos de 300 metros de una carretera.
Material:
Cartografía vectorial en formato shp poligonal con el límite del término
municipal en Sistema de referencia ED_1950_UTM_Zone_30N.
Termino_Municipal.shp
Cartografía vectorial en formato shp: núcleo urbano (polígono), red
hidrográfica (polilinea), áreas con riesgo de inundación (polígono) y red
viaria (polilinea) en el sistema de referencia ETRS_1989_UTM_Zone_30N.
Nucleo_urbano.shp
Red_hidrografica.shp
Zona_riesgo_avenidas_inundaciones.shp
Red_viaria.shp
Pasos para la Resolución:
Abrimos ArcMap.
Definimos el sistema de coordenadas en el que queremos trabajar. Data
Frame Propertis-Coordinate System
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Predefined
Projected Coordinated Systems
UTM
Europe
Cargamos las diferentes capas vectoriales ( Add Data) y observamos
como al cargar Termino_Municipal.shp el programa nos informa que se
encuentra en otro sistema de referencia distinto al que hemos definido en el
proyecto y que debemos transformarlo para poder trabajar con el resto de
capas.
Hacer notar que las capas han sido extraídas y referidas al término municipal
con la herramienta ArcToolbox -Analysis tools – Extract- Clip.
Comenzamos a resolver con nuestras capas (shp) de trabajo el
condicionado expuesto:
o Resolvemos la primera condición o criterio impuesto: Selección de
zonas que se encuentren a menos de 500 metros de un cauce de
agua para lo que realizamos un buffer de 500 metros a partir de la
capa Red_hidrografica.shp con la herramienta: ArcToolbox-
Analysis tools – Proximity- Buffer.
Obtenemos una capa poligonal que denominaremos
500m_cauce.shp que representa superficies que quedan a 500 metros
de la capa Red_hidrografica.shp
Esta nueva capa excede los límites del término municipal por lo que
emplearemos la herramienta ArcToolbox -Analysis tools – Extract-
Clip para cortarla conforme a los límites, definidos por la capa
Termino_Municipal.shp.
El resultado del Clip será otro shp poligonal que nombraremos
Condicion1.shp por incluir aquellas zonas que cumplen con esta
primera condición de mejor localización del camping, es decir, estar a
menos de 500 metros de un cauce de agua.
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Apuntes Curso SIG aplicado al Medio Ambiente
o Resolvemos la segunda condición o criterio impuesto: De las zonas
que cumplen la primera condición, y por tanto son adecuadas para
instalar el camping, eliminaremos las zonas que presentan riesgos de
avenida o inundaciones. Para ello empleamos la herramienta de
ArcToolbox- Analysis tools – Overlay- Erase.
En la ventana que se abre en Input Features seleccionaremos el shp
Condicion1.shp y en Erase Features seleccionaremos el shp con la
superficie que vamos a eliminar, esto es,
Zona_riesgo_avenidas_inundaciones.shp.
El resultado del Erase será otro shp poligonal que nombraremos
Condicion1_2.shp por cumplir ambas.
o Resolvemos la tercera condición o criterio impuesto: De las zonas que
cumplen la primera y la segunda condición, siendo potencialmente
aptas para instalar el camping, nos quedaremos solamente con
aquellas que se encuentran a menos de 2000 metros del núcleo
urbano. Para ello, primero hacemos un buffer del núcleo urbano
(Nucleo_urbano.shp) de 2000 metros con la herramienta
ArcToolbox- Analysis tools – Proximity- Buffer. La capa resultante de
esta operación la denominaremos 2000m_n_urbano.shp.
Para garantizar el cumplimiento de las 3 condiciones simultáneamente
realizaremos un Clip ( ArcToolbox -Analysis tools – Extract- Clip). En
este caso, para el Input Features seleccionaremos Condicion1_2.shp y
en Clip Features seleccionaremos 2000m_n_urbano.shp.
El resultado del Clip será otro shp poligonal que nombraremos
Condicion1_2_3.shp por incluir aquellas zonas que además de
encontrarse a menos de 500 metros de un cauce, no presentan riesgos
de avenidas y se encuentran a menos 2000 metros del núcleo urbano.
o Resolvemos la cuarta condición o criterio impuesto: De las zonas que
cumplen la primera, la segunda y la tercera condición, siendo
potencialmente aptas para instalar el camping, nos quedaremos
solamente con aquellas que se encuentran a menos de 300 metros de
una carretera. Para ello, hacemos primero –una vez más- un buffer de
la carretera de 300 metros con la herramienta ArcToolbox -Analysis
tools – Proximity- Buffer. La capa resultante de esta operación la
denominaremos 300m_rd_viaria.shp.
Para garantizar el cumplimiento de las 4 condiciones simultáneamente
realizaremos un Intersect ( ArcToolbox -Analysis tools – Overlay-
Intersect). En este caso, para el Input Features seleccionaremos las 2
capas que vamos a integrar por su ámbito superficial común:
Condicion1_2_3.shp y 300m_rd_viaria.shp.
El resultado del Intersect será otro shp poligonal que nombraremos
Condicion1_2_3_4.shp por incluir aquellas zonas que además de
encontrarse a menos de 500 metros de un cauce, no presentan riesgos
de avenidas, se encuentran a menos 2000 metros del núcleo urbano y
a menos de 300 de una carretera.
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Apuntes Curso SIG aplicado al Medio Ambiente
Solución del Ejercicio:
Obtenemos una capa con las zonas que cumplen las condiciones establecidas
pudiendo elaborar, en consecuencia, un mapa con las zonas que, según los
criterios señalados, constituyen la mejor localización para ubicar el camping.
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Apuntes Curso SIG aplicado al Medio Ambiente
CUARTO EJERCICIO: ANÁLISIS VECTORIAL. MULTICRITERIO. MEJOR
ALTERNATIVA.
Introducción a las Herramientas y Comandos a utilizar: Se trata de aprender a
realizar un análisis multicriterio para seleccionar aquella alternativa que ocasiona un
menor impacto ambiental para lo que se emplearán los siguientes comandos:
Join…
Este comando permite anexar la
información de una tabla de datos a
la tabla de atributos de nuestra capa
vectorial a través de un campo
común.
Análisis vectorial, Intersect: ArcToolbox-
Analysis tools – Overlay- Intersect.
Este comando crea una nueva capa
a partir de otras que se superponen.
La capa resultante contiene sólo la
información que comparten en el
área común.
Análisis vectorial, Calculate Geometry.
Este comando calcula parámetros
geométricos en las capas (superficie,
longitud).
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Apuntes Curso SIG aplicado al Medio Ambiente
Summarize
Este comando agrega los datos de
uno o varios campos en una tabla que
aporta información resumida.
Análisis vectorial, Near: ArcToolbox-
Analysis Tools –Proximity- Near.
El comando Near calcula la distancia
desde cada punto de una capa hasta
el punto o línea más cercano de otra
dentro de un radio de búsqueda.
Supuesto Ejercicio Práctico: Una empresa de obra civil nos encarga realizar una
evaluación del impacto ambiental de tres trazados alternativos contemplados para
la construcción de una carretera. Realizado un primer análisis territorial y ambiental
del espacio determinamos que existen tres aspectos ambientales críticos para
determinar la afección ambiental de la carretera, a saber:
1) La vegetación, en función de su calidad ambiental y la valoración de su
potencial afección.
2) La ocupación de espacios de la Red Natura 2000.
3) La proximidad a yacimientos arqueológicos.
Material:
Cartografía vectorial en formato shp en el sistema de referencia
ETRS_1989_UTM_Zone_30N: vegetación (capa de polígonos), LIC (capa de
polígonos), yacimientos (capa de puntos), alternativas (capa de líneas).
Vegetacion.shp
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Apuntes Curso SIG aplicado al Medio Ambiente
LIC_RN2000.shp
PIG.shp
Alternativas.shp
Tabla para reclasificar la vegetación en función de su calidad ambiental.
Tabla_calidad_ambiental_vegetacion.xls
Pasos para la Resolución:
Abrimos ArcMap.
Definimos el sistema de coordenadas en el que queremos trabajar. Data
Frame Propertis-Coordinate System
Predefined
Projected Coordinated Systems
UTM
Europe
Cargamos la capa vectorial Alternativas.shp ( Add Data) y observamos
las diferentes alternativas que se nos presentan al trazado de la carretera.
Procedemos primero a reclasificar -a calidad ambiental- la capa
Vegetacion.shp con la información contenida en la
Tabla_calidad_ambiental_vegetacion.xls. En esta tabla se otorga calidad a
las distintas unidades de vegetación y un valor que pondera su potencial
afección (Entre 0-1). Para ello utilizaremos el comando join.
Ahora estamos en condiciones de evaluar el impacto ambiental de las
diferentes alternativas para poder elegir aquella de menor impacto, para
ello:
o Analizaremos el impacto sobre la vegetación y su calidad ambiental,
siendo el indicador la ocupación (metros, longitud) que cada
alternativa hace de la vegetación, considerando su calidad
ambiental.
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Apuntes Curso SIG aplicado al Medio Ambiente
Para cuantificar este impacto utilizaremos la herramienta intersect (
ArcToolbox- Analysis tools – Overlay- Intersect.) entre el trazado de
las carreteras (Alternativas.shp) y la capa Vegetacion.shp incluida la
información de su calidad ambiental. La capa resultante la
llamaremos Alternativas_I_CA. En la tabla de atributos de este nuevo
shp generado añadiremos una columna numérica (Add Field) que
llamaremos Long_T y con el comando Calculate Geometry y
calcularemos la longitud (length). Luego añadiremos otro campo
numérico denominado Imp_CA que será el resultado de ponderar el
valor de la longitud de cada alternativa atravesando unidades de
vegetación por el valor de la afección a las mismas en virtud de su
calidad ambiental. Nos posicionamos sobre ese nuevo campo y con
la herramienta se multiplica el campo Long_T por
el campo que contiene el valor de la afección a esa unidad (entre 0-
1).
Una vez realizada esta operación se lleva a cabo un Summarize para
obtener una tabla resumen de la afección ambiental que causa
cada una de las alternativas. Se selecciona el campo a resumir
(alternativ) y en el siguiente apartado se selecciona Imp_CA dando a
SUM. Se obtiene así una tabla resumen con el valor del impacto a la
vegetación. La tabla resultante la denominamos ImpA_CA y la
podemos agregar a la view.
o Analizaremos el impacto sobre los LIC de la RN2000, siendo el
indicador la ocupación (metros, longitud) que cada alternativa hace
de espacios de la Red Natura 2000.
Hacemos intersect ( ArcToolbox- Analysis tools – Overlay- Intersect.)
entre el trazado de las carreteras (Alternativas.shp) y la capa de LIC
(LIC_RN2000.shp). La capa resultante la llamaremos Alternativas_I_RN.
Al igual que en el caso anterior, en su tabla de atributos añadiremos
una columna numérica (Add Field) que llamaremos Long_T y con el
comando Calculate Geometry calcularemos la longitud (length).
Luego añadiremos otro campo numérico denominado Imp_RN que
contendrá la información numérica del campo Long_T entendiendo
que el indicador en este caso no necesita ponderación.
Ahora se lleva a cabo un Summarize para obtener una tabla resumen
de la afección ambiental que causa cada una de las alternativas. Se
selecciona el campo a resumir (alternativ) y en el siguiente apartado
se selecciona Imp_RN dando a SUM. Se obtiene así una tabla resumen
con el valor del impacto a la Red Natura 2000 de cada alternativa. La
tabla resultante la denominamos ImpA_RN y la podemos agregar a la
view.
o Analizaremos, por último, el impacto sobre los PIG, siendo el indicador
la proximidad de cada alternativa a los Puntos de Interés Geológico.
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Apuntes Curso SIG aplicado al Medio Ambiente
En este caso, utilizamos la herramienta Near ( ArcToolbox- Proximity-
Near) y las capas que actúan son el trazado de las carreteras
(Alternativas.shp) y la capa de PIG (PIG.shp).
Esta herramienta añade dos campos a la capa Alternativas.shp uno
identificando el elemento más próximo (Near Fid) y otro incluyendo un
indicador de la distancia a la que se encuentra (Near Dist).
Añadiremos un nuevo campo que se llamar Imp_PIG y que contendrá,
mediante Field Calculator, el siguiente valor:
(1/ [Near Dist]*100)
Esta fórmula permite transformar el valor del impacto de la proximidad
a los PIG en las unidades utilizadas en el resto de los impactos de
modo que puedan sumarse posteriormente para obtener un valor
total del impacto de cada una de las alternativas.
o Por último mediante un join se anexa a Alternativas.shp la información
contenida en las tablas anteriores con los impactos a la vegetación
(ImpA_CA) y a la Red Natura 2000 (ImpA_RN). Una vez hecho el join
creamos un nuevo campo numérico (Add Field) que llamaremos
Imp_total y mediante sumaremos el resultado de
los tres impactos obteniendo el calor total del impacto por alternativa.
Solución del Ejercicio:
La alternativa menos impactante es la Alternativa 3 y la más impactante la
Alternativa 1.
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Apuntes Curso SIG aplicado al Medio Ambiente
QUINTO EJERCICIO: ANÁLISIS RASTER. 3D.
Introducción a las Herramientas y Comandos a utilizar: El módulo de comandos de
3D Analyst permite la realización de modelos de elevaciones del territorio mediante
triangulación, a través del comando TIN (Triangulated Irregular Network). Para
realizar el TIN se parte de una capa vectorial que contenga el atributo z (altitud).
Create Tin from Features
Comando que permite elaborar
modelos digitales del terreno a partir
de una capa de curvas de nivel que
incluye datos de elevación.
Convert Tin to Raster
Transforma el TIn en un Raster
Desplegable
opciones del
menu 3D
Analyst
Crea
perfiles
Interpola
líneas
Interpola
polígonos Desplega Arc
Scene
Desplega
Arc Globe
Interpola puntos
Crea líneas
de visión
Crea
contornos
Crea líneas
pronunciadas
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Apuntes Curso SIG aplicado al Medio Ambiente
Hillshade: ArcToolbox- Spatial Analyst
Tools –Surface- Hillshade.
Crea un mapa de sombras a partir del
raster.
Aspect: ArcToolbox- Spatial Analyst
Tools –Surface- Aspect.
Crea un mapa de orientaciones a
partir del raster.
Slope: ArcToolbox- Spatial Analyst Tools
–Surface- Slope.
Crea un mapa de pendientes a partir
del raster.
Viewshed: ArcToolbox- Spatial Analyst
Tools –Surface-Viewshed
Crea un mapa de zonas vistas desde
una zona definida por un punto o una
línea de visión.
Supuesto Ejercicio Práctico: Estamos haciendo el estudio de paisaje de una zona y,
antes de realizar la visita de campo, necesitamos observar el modelo 3D del
terreno, apreciar el modelado, conocer las pendientes y la orientación de la zona
al tiempo que identificar la cuenca visual desde ciertos puntos y líneas de visión
(tramos de carretera).
Material:
Cartografía vectorial en formato shp ETRS_1989_UTM_Zone_30N: curvas de
nivel (líneas), red hidrográfica (líneas), puntos de observación (puntos) y
líneas de visión (líneas).
Curva_nivel.shp
Red_Hidrografica. shp
Observadores.shp
Linea_vision.shp
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Apuntes Curso SIG aplicado al Medio Ambiente
Pasos para la Resolución:
Abrimos ArcMap.
Definimos el sistema de coordenadas en el que queremos trabajar. Data
Frame Propertis-Coordinate System
Predefined
Projected Coordinated Systems
UTM
Europe
Cargamos las capas vectoriales ( Add Data): Curva_nivel.shp y
Red_Hidrografica. shp que como se encuentran en el mismo sistema de
referencia se cargan sin problemas.
Activamos la barra de herramientas de 3D Analyst. Si en la barra de
herramientas no se desplegan ciertos comandos los vamos a añadir en la
pestaña Customize-Customize Mode-Commands.
Con la herramienta Create Tin from Features creamos el TIN a partir de
Curva_nivel.shp y Red_Hidrografica. shp. El TIN se puede crear desde
ArcToolbox -3D Analyst Tools –TIN Management-Create TIN. La capa
resultante la llamaremos MDT y la guardamos en la carpeta de trabajo
correspondiente.
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Apuntes Curso SIG aplicado al Medio Ambiente
Con Arc Scene (de la barra de herramientas de 3D Analyst) podemos
visualizar en tres dimensiones el MDT creado desde múltiples puntos de vista y
cambiar las propiedades del MDT (sombreado, transparencia, exageración
de la dimensión vertical, etc.). Podemos jugar con otras herramientas del 3D
Analyst (interpolar líneas, crear perfiles, etc.).
Convertimos el TIN creado (MDT) a Raster con la herramienta Convert TIN to
Raster de la barra de herramientas o también puede hacerse con
ArcToolbox- 3D Analyst Tools –Convert- From TIN- TIN to Raster. La capa raster
la llamaremos GRID y la guardamos en la carpeta de trabajo
correspondiente.
Una vez tenemos el Raster (GRID) crearemos a partir de él:
o Capa de sombras ( ArcToolbox- Spatial Analyst Tools –Surface-
Hillshade).
o Capa de orientaciones ( ArcToolbox- Spatial Analyst Tools –Surface-
Aspect).
o Capa de pendientes ( ArcToolbox- Spatial Analyst Tools –Surface-
Slope).
Por último crearemos una capa con la cuenca visual (zonas vistas y ocultas)
desde un punto determinado – por ejemplo para establecer un mirador- o
desde una línea de visión ( ArcToolbox- Spatial Analyst Tools –Surface-
Viewshed). En Input raster cargamos el GRID y en Input poin ot polyline
observer features el shp con el punto de visión (Observadores.shp) o la línea
de visión (Linea_vision.shp).
Solución del Ejercicio:
Obtenemos una serie de capas raster que nos dan información suficiente sobre el
modelado de la zona y sobre aspectos paisajísticos relevantes como el potencial
de vistas o la incidencia visual.
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Apuntes Curso SIG aplicado al Medio Ambiente
SEXTO EJERCICIO: ANÁLISIS RASTER. ÁLGEBRA DE MAPAS
Introducción a las Herramientas y Comandos a utilizar: La herramienta Raster
Calculator (ArcToolbox- Spatial Analyst Tools –Map Algebra- Raster Calculator)
permite construir una expresión simple de álgebra de mapas generando como
resultado de las operaciones introducidas un nuevo ráster.
Herramientas
Botones de
operaciones
Capas y
variables
Expresión
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Apuntes Curso SIG aplicado al Medio Ambiente
Reclassify: ArcToolbox- Spatial Analyst
Tools –Reclas- Reclassify
Reclasifica (o cambia) los valores en
un ráster.
Principales comandos raster en ArcGis:
Fuente: http://oa.upm.es/1244/1/Mancebo_Quintana_SIG_2008a.pdf
Supuesto Ejercicio Práctico: Estamos realizando la evaluación ambiental estratégica
del planeamiento urbanístico de un municipio y queremos discernir entre las zonas
aptas y no aptas, desde un punto de vista ambiental, para implantar edificaciones
residenciales al objeto de determinar si la calificación del suelo urbanizable
realizada se ajusta a las características ambientales del municipio. Tras analizar el
territorio concluimos que existen tres variables determinantes:
Las pendientes: Las zonas con pendientes superiores al 20 % deben ser
descartadas para usos edificatorios residenciales–por el impacto ambiental
que ello supone-.
La orientación. Las zonas que presentan orientación norte debe ser
descartada por ser más frías y necesitar más consumo energético en el
periodo invernal.
33
Apuntes Curso SIG aplicado al Medio Ambiente
Las áreas con riesgo de avenidas e inundaciones. Aquellas zonas que
presenten este riesgo deben ser descartadas para usos edificatorios
residenciales.
Material:
Cartografía raster: pendientes, orientación y zonas inundables.
Pendientes.lyr
Orientacion.lyr
inundabilidad
Pasos para la Resolución:
Abrimos ArcMap.
Definimos el sistema de coordenadas en el que queremos trabajar. Data
Frame Propertis-Coordinate System
Predefined
Projected Coordinated Systems
UTM
Europe
Cargamos las capas raster ( Add Data): Pendientes.lyr, Orientacion.lyr e
inundabilidad.
Planificamos y pensamos como vamos a ajustar nuestros raster al objeto de
poder operar con ellos. El planteamiento seguido es el siguiente:
o Inundabilidad. Se contemplaran dos valores:
0, para zonas inundables (No Apto)
1, para zonas no inundables (Apto)
o Pendientes. Se contemplaran dos valores:
0, para las pendientes superiores al 20% (No Apto)
1, para las pendientes inferiores al 20% (Apto)
o Orientación. Se contemplaran dos valores:
0, para la orientación Norte (No Apto)
34
Apuntes Curso SIG aplicado al Medio Ambiente
1, para el resto de orientaciones(Apto)
Para obtener nuestros mapas con los valores predeterminados debemos
proceder a reclasificar aquellas capas que no lo están. Observamos que
inundabilidad si se encuentra ya reclasificada (valores entre 0 y 1) pero
Pendientes.lyr y Orientacion.lyr no lo están por lo que procedemos a
reclasificar estos raster entre los valores 0 y 1 según los criterios señalados
anteriormente. Para ello utilizamos la herramienta Reclassify ( ArcToolbox-
Spatial Analyst Tools –Reclas- Reclassify).
Las capas reclasificadas recibirán el nombre de rpend (pendientes
reclasificados) y rorient (orientación reclasficiado).
Una vez reclasificados los mapas conforme nuestro planteamiento
procedemos a utilizar la herramienta de álgebra de mapas: Raster
Calculator ( ArcToolbox- Spatial Analyst Tools –Map Algebra- Raster
Calculator) e insertamos la fórmula siguiente:
Aptitud edificación residencial = rpend * rorient * inundabilidad
De esta forma cuando algunos de los valores de las capas sea 0 (no apto) el
resultado final de la aptitud edificación residencial será 0.
Las capa resultante de esta operación la denominamos urbaniza y, en
consecuencia, contiene identificadas como 0 las zonas no aptas para la
urbanización y como 1 las zonas aptas para la urbanización.
Solución del Ejercicio:
Obtenemos un raster que identifica la aptitud del territorio para la edificación
residencial listo para superponerlo con la capa de suelo residencial del
planeamiento urbanístico y observar las discordancias o concordancias que
presenta.
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Apuntes Curso SIG aplicado al Medio Ambiente
FUENTES DE INFORMACIÓN
Visores, Wms y descarga de cartografía de interés:
Geoportal de la Infraestructura de Datos Espaciales de España (IDEE)
http://www.idee.es/
http://www.idee.es/web/guest/directorio-de-servicios (Servicios Web WMS)
http://www.idee.es/web/guest/centros-de-descarga (Centros de descarga)
Ejercicios y Tutoriales de ArcGis y otros software SIG
LibroSIG: aprendiendo a manejar los SIG en la gestión ambiental: Ejercicios
Departamento: Construcción y Vías Rurales
Escuela: E.T.S.I. Montes (UPM)
http://oa.upm.es/2080/
LibroSIG: aprendiendo a manejar los SIG en la gestión ambiental
Departamento: Construcción y Vías Rurales
Escuela: E.T.S.I. Montes (UPM)
http://oa.upm.es/1244/
Tutorial (nivel básico) para la elaboración de mapas con ArcGIS
Universidad Autónoma de Madrid
http://biblioteca.uam.es/cartoteca/documentos/CURSO_SIG_BASICO_I.pdf
Libro 'gvSIG: guía para el aprendizaje autónomo'
Universidad Politécnica de Cartagena
http://repositorio.bib.upct.es:8080/dspace/handle/10317/3262
Consulta, Edición y Análisis Espacial Con ArcGis 9.2. Tomo I: Teoría.
Junta de Castilla y León
http://www.gabrielortiz.com/descargas/2008_Manual_Teoria_ArcGIS92_VBCyJLVG.pdf
Consulta, Edición y Análisis Espacial Con ArcGis 9.2. Tomo II: Ejercicios.
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Apuntes Curso SIG aplicado al Medio Ambiente
Junta de Castilla y León
http://www.gabrielortiz.com/descargas/2008_Manual_Ejercicios_ArcGIS92_VBCyJLVG.pdf
http://www.gabrielortiz.com/descargas/2008_Datos_Ejercicios_ArcGIS92_CyL.rar
Tutoriales y ejercicios de Arc Gis
Universidad de Yale
http://www.library.yale.edu/MapColl/gis_workshop_materials.html
Biblioteca de ayuda de ArcGIS
ArcGIS Resource Center
http://help.arcgis.com/es/arcgisdesktop/10.0/help/#/na/00r90000001n000000/
Manual Básico de HEC-GeoRAS 10 (3ª edición)
Laboratorio de Urbanismo y Ordenación del Territorio
Universidad de Granada
http://www.urbanismogranada.com/administrador/archivos/17_04_13_manualHec
GeoRASv3_2013.pdf
Procesamiento de datos LiDAR con ArcGIS Desktop 10
Universidad Complutense de Madrid
Facultad de Geografía e Historia
http://eprints.ucm.es/13981/1/Procesamiento_LIDAR_ArcGIS10.pdf
Manual de G-Map en el entorno gvSIG
Tragsa-Junta de Andalucia
http://www.juntadeandalucia.es/agriculturaypesca/portal/export/sites/default/co
mun/galerias/galeriaDescargas/cap/agricultura-ganaderia/agricultura/produccin-
agricola/gps/Manual_GMap-gvSIG_1.9.pdf
Tutoriales varias herramientas ArcGis: Spatial Analyst, 3D Analyst, Geoestadistica con
ArcGis, Edición con ArcGis, Modelbuilder, Hidrología con ArcGis, Geodatabase y
topología, Geoprocesamiento, Shape y proyecciones
http://www.aguaysig.com/
Servidor de descarga de herramientas ETGeoWizards y ET GeoTools que facilitan y
hacen más operativo el uso de ArcGis.
http://www.ian-ko.com/