Tecnologías de Información Geoespacial (TIG) aplicadas al estudio y gestión de Espacios Singulares
En las Jornadas divulgativas del Parque Nacional de la Sierra de Guadarrama: Hombre, naturaleza y desarrollo.
Sobre Tecnologías de Información Geoespacial (TIG) Aplicadas al Estudio de Espacios Singulares
- Presentación
- Tecnologías de Información Geoespacial y Espacios Singulares
- Algunos datos y antecedentes
- Actuaciones y experiencias
- Posibles líneas de trabajo
- Referencias bibliográficas
- Glosario
1. Presentación
En primer lugar quiero agradecer a los responsables de la organización de estas jornadas la invitación para participar en las mismas. Entiendo mi participación como responsable del Grupo de Investigación sobre Geovisualización, Espacios Singulares y Patrimonio (GESyP), labor que compatibilizo con la de profesor de la Universidad Politécnica de Madrid en el área de ingeniería cartográfica, geodesia y fotogrametría.
2. Tecnologías de Información Geoespacial y Espacios Singulares
Denominamos Tecnologías de Información Geoespacial al conjunto de sistemas, instrumentos y técnicas que nos proporcionan datos e información que se caracterizan por su componente espacial en el sentido geográfico. También se conoce a esta actividad como geomática o ingeniería geomática, en resumen, obtener y capturar información de diferente naturaleza, tratarla, analizarla, interpretarla, almacenarla y difundirla. Hoy se da por cierto que más de la mitad de la información que cualquier organización utiliza tiene algún tipo de relación espacial con su posición geográfica.
También se puede decir que las propuestas y las soluciones en este campo no son únicas. En unas jornadas divulgativas como estas y con tan variada participación, sí que puede haber un denominador común para este ámbito: el empeño por conseguir para los diferentes agentes y técnicos la capacidad para aplicar la información geoespacial como instrumento para evaluar, identificar y representar estos espacios en distintas escalas y soportes. Relacionar y sintetizar información en un proceso de geovisualización para una adecuada toma de decisiones. Al menos, sirva como debate e intercambio de ideas en relación a la planificación territorial.
El esquema que acompaña estas líneas de texto (ver en presentación) tiene como objetivo repasar algunos hitos y fechas señaladas referidas al conjunto de Tecnologías de Información Geoespacial y técnicas complementarias o afines. Observamos como en algo más de medio siglo las sociedades avanzadas y el mundo en general han dado un salto sin procedentes en este campo. Primero con la carrera espacial en plena guerra fría (USA/URSS), que para muchos fue el motor y principal impulsor de nuevas técnicas e instrumentos. Después aparecieron dispositivos capaces de utilizar un nuevo tipo de luz, así nació el Láser en 1960. A continuación vimos su constante penetración en numerosos sectores y actividades, pasando por la rápida expansión de la informática a partir de los años 80 del pasado siglo, hasta la aceleración experimentada por este conjunto tecnológico con la irrupción de la web global a finales de los años 90. La sociedad del conocimiento ahora en 2015 acoge con expectación la denominada web 3.0 (semántica), así se conforma a grandes rasgos un escenario tecnológico que, aún hoy, estamos tratando de asimilar o digerir.
Algunas de estas tecnologías ya han servido para estudiar y conocer mejor el nuevo Parque Nacional de la Sierra del Guadarrama. Estamos ante un espacio muy singular, finalmente por ello ha obtenido ese máximo reconocimiento como Parque Nacional. Señalaba, ya hace más de 10 años, Eduardo Martínez de Pisón director del equipo que elaboró el Plan de Ordenación de los Recursos Naturales (PORN) que «Guadarrama es para mí el islote donde me salvo de muchos naufragios, una reserva de felicidad al lado de una ciudad muy dura y pensar que la felicidad la tienes sólo a 60 kilómetros de casa es algo extraordinario”.
3. Algunos datos y antecedentes
Las casi 34 mil hectáreas que forman el Parque Nacional junto a las 62 mil hectáreas de la denominada Zona Periférica de Protección (ZPP) tienen una influencia socioeconómica directa, según se desprende de los datos del PORN, sobre un espacio próximo a las 176 mil hectáreas, hablamos de alrededor de 1.700 km2 en los límites de Segovia y Madrid. Están incluidos 19 municipios en Segovia y 16 en Madrid en la ZPP.
Desde el punto de vista del Patrimonio Cultural la Sierra de Guadarrama contiene recursos y espacios únicos, visitables y construidos. Desde rutas de senderismo conocidas, hasta viales rurales de diferente uso y tipología. Destacan algunos parajes singulares, también montes públicos y vías pecuarias que surcan el territorio, junto con puentes, iglesias, fuentes, molinos, lavaderos, y otras edificaciones en sus proximidades. En ocasiones se trata de un patrimonio cultural, quizás, no tan conocido y por ello susceptible de ser olvidado, modificado o deteriorado.
Es preciso recordar la existencia de un Plan Director de la Red de Parques Nacionales que indica la necesidad de establecer un marco de colaboración y asesoramiento con la comunidad científica y desarrollar un programa de investigación propio de la Red. El Organismo Autónomo Parque Nacionales (OAPN) desarrolla, desde 2002, el Programa de Investigación de la Red de Parques Nacionales. Informan en su memoria que se han financiado más de 100 proyectos de investigación en el marco del citado programa (2012).
Según se desprende de la información publicada en la memoria de 2012 para la Red de Parques Nacionales en el contexto que aquí tratamos:
- En Cartografía el objeto fundamental del trabajo es generar una cartografía continua, homogénea, comparable y general de la Red de Parques Nacionales, que represente los sistemas naturales geológicos (a escala 1:25.000) y los sistemas naturales vegetales (a escala 1:10.000), estableciendo las relaciones correspondientes por tesela con los hábitats de interés comunitario y las asociaciones fitosociológicas del Atlas Nacional de Hábitats.
RESULTADOS: Se están cartografiando los sistemas naturales de la Ley 5/2007 y los de la clasificación más detallada que se ha elaborado en el marco del plan piloto de seguimiento y evaluación de la Red de Parques Nacionales. En el caso de la cartografía de los sistemas geológicos, el trabajo se lleva a cabo mediante fotointerpretación, mientras que los sistemas vegetales se están cartografiando con fotointerpretación y también trabajo de campo.
- En Teledetección el objetivo es dotar a la Red de Parques Nacionales de un sistema que permita evaluar las tendencias a largo plazo y detectar anomalías espaciales y temporales en el funcionamiento de los ecosistemas, en una primera fase a través de índices de verdor e indicadores de la productividad, estacionalidad y fenología.
RESULTADOS: Se están creando funcionalidades informáticas para desarrollar un sistema semiautomático de seguimiento mediante el análisis de información sistemática y actualizada, proveniente de datos de imágenes satélite de observación de la Tierra MODIS. Ha finalizado la fase de diseño del proyecto, y en el 2012 se ha iniciado la fase de ejecución.
- En el uso de Tecnología LÍDAR (Láser Imaging Detection and Ranging) existen algunos proyectos que, enmarcados en el Plan de Seguimiento y Evaluación, disponen de datos procedentes de vuelos LIDAR, que mediante haces de rayos láser obtienen datos de alturas de una enorme cantidad de puntos sobre el terreno, de manera que se puede conocer de manera muy precisa la estratificación vertical y horizontal de la vegetación, y a su vez se pueden generar modelos digitales de superficies, de terreno, de vegetación y de edificaciones de gran precisión.
RESULTADOS: En octubre de 2012, se presentaron y entregaron en el Parque Nacional de Monfragüe los productos resultantes de la cartografía de los sistemas naturales que se obtuvieron apoyándose en un vuelo LIDAR y otro fotogramétrico específicos (la presentación se complementó́ con una jornada de formación a los técnicos del Parque).
- Una de las principales herramientas de apoyo al Plan de Seguimiento es el Sistema de Información Geográfica (SIG) de la Red de Parques Nacionales, con líneas de trabajo dirigidas a los profesionales de la Red de Parques y Centros y al público en general. Este Sistema de Información Geográfica es muy dinámico e incluye información muy específica, tanto básica de los parques nacionales como relacionada con el Programa de Investigación y con el Plan de Seguimiento y Evaluación de la Red de Parques Nacionales.
A la vista de estos datos podemos decir que el uso de estas tecnologías al servicio de la gestión de los Parque Nacionales constituyen un recurso importante, existiendo una base sobre la que ampliar e incorporar otras técnicas.
4. Actuaciones y experiencias
Este tipo de espacios singulares y patrimonio cultural son objeto de estudio y puesta en valor por parte de diferentes técnicos y científicos, nuestro grupo de investigación, surgió de la necesidad de buscar nuevos enfoques y trabajos integrados para este ámbito.
En este sentido, indicaré algunas actuaciones en las que venimos trabajando relativas al estudio e interpretación de paisajes y del territorio. También, en otro orden de escala, nos hemos centrado en espacios ocupados por montes públicos, vías pecuarias e infraestructuras ganaderas, en otras ocasiones han sido objeto de nuestro trabajo elementos específicos del patrimonio cultural construido, como molinos, túneles, cuevas o bodegas subterráneas.
- Buenas prácticas para la observación del paisaje agrario como espacio patrimonial. La construcción del lugar (1).
La Guía de Buenas Prácticas para la Observación del Paisaje Agrario como Espacio Patrimonial en el Occidente Peninsular ha sido promovida por el MAGRAMA, actual Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente y el estudio relativo al Paisaje Agrario Transfronterizo: Estudio Comparado Tierra de Sayago/Concelho de Miranda coordinado por Eduardo Martínez de Pisón, ha sido promovido por el Instituto del Paisaje y el Centro Luso Español de Patrimonio de la Fundación Duques de Soria, dentro de sus actividades de trabajos luso-españoles sobre Patrimonio Paisajístico
- Actualización topográfica y cartográfica mediante técnicas GPS y SIG del Monte Público “Aguas Vertientes” El Espinar (Segovia) (2)
Este trabajo realizado en el Monte Público Aguas Vertientes situado en la ZPP, fue previo a la ejecución del PORN y respondía a necesidades que fueron aplazándose temporada tras temporada. Límites sin identificar e intrusiones varias. Cartografía difusa.
- Aspectos técnicos para el estudio y delimitación de vías pecuarias (3).
Las vías pecuarias no conforman una infraestructura impactante o un elemento del medio geofísico sobresaliente, pero si integran el patrimonio histórico, geográfico y cultural de la Península Ibérica, por ello es relevante rescatar y documentar su presencia en legajos y expresiones gráficas desde su origen hasta la actualidad. Ha habido varios intentos para organizar y elaborar una documentación gráfica y cartográfica de éstos originales viales, finalmente, los resultados no fueron precisos.
En los últimos años, desde las diferentes administraciones, se han hecho indudables esfuerzos por recuperar y preservar las vías pecuarias, en unos casos con más éxito que en otros. Profesores e investigadores de la Universidad Politécnica de Madrid trabajamos con el objetivo de dar respuestas actualizadas a la cuestión de la delimitación e integración paisajística de diferentes trazados viarios.
La normalización en la aplicación de técnicas CAD, GIS, GNSS, EFD, LIDAR, VHR, UAV, así como la geovisualización de procesos relacionados y su implementación en la red mediante protocolos web 2.0/3.0, son retos aún por resolver en este ámbito. Esperamos contribuir en este terreno y entre todos ofrecer soluciones eficaces.
Un proyecto abierto que afecta a la ZPP del PNG: El grupo de investigación GESyP junto con el grupo del Observatorio para una Cultura del Territorio (OCT), miembros de Ecologistas en Acción de Madrid, ganaderos de la Sierra y personal técnico de Vías Pecuarias de la Comunidad de Madrid participan en este proyecto que ayudará a que el ganado y los ganaderos se desplacen de forma más eficiente por las vías pecuarias, en definitiva, se trata de que estos espacios, a veces marginales, en otras, borrados del territorio, sigan vivos y útiles.
- Patrimonio Rural Construido (4) y (5):
A partir de la Convención del Patrimonio Mundial adoptada por la conferencia general de La Organización de las Naciones Unidas para la Educación, la Ciencia y la Cultura (UNESCO) en 1972 se creó un instrumento internacional único que reconoce y protege el patrimonio natural y cultural de valor universal excepcional. Desde entonces siguiendo unos criterios culturales se establecieron unas categorías de paisajes culturales.
Nuestro trabajo, en este ámbito, materializado en diferentes proyectos I+D+i, tesis doctorales, trabajos fin de carrera y artículos publicados en revistas de referencia, trata de dar respuestas válidas ante la necesidad de conocer cuál es la metodología adecuada para geovisualizar y obtener una imagen y/o cartografía precisa. Un objetivo es poder catalogarlas, así como realizar estudios exhaustivos tanto en superficie como volumétricamente, de forma que sirva de guía para la toma de decisiones de planificadores y técnicos, se trata de conservar estas construcciones que son tan características de nuestros paisajes y tradiciones.
- Estudio gráfico y geovisualización de molinos (4).
Los molinos de viento son construcciones que dan testimonio de la actividad industrial en otras épocas, del esfuerzo humano por controlar las fuerzas de la naturaleza y explotar sus recursos. Como reflejo de ese proceso de la historia industrial han permanecido algunos de estos edificios singulares o restos de ellos. La documentación histórica, gráfica y tecnológica se puede obtener mediante diferentes técnicas digitales (TLS, EFD, GNSS, CAD, Infografía). Uno de los objetivos es la preservación y divulgación de este Patrimonio Histórico Nacional.
- Caracterización de cuevas y bodegas subterráneas mediante técnicas GPR, TLS y GNSS (5).
En España, uno de los problemas de estas construcciones vernáculas, es la correcta identificación, ubicación y/o delimitación, tanto en el Catastro como en las cédulas de propiedad, donde solamente hay referencias con escasos datos e imprecisos, en este estudio se pretendía obtener una representación gráfica completa y cartografía adecuada, desde la puerta de entrada hasta la zarcera. Para lograrlo se implementaron las tres técnicas instrumentales referidas en el título: Global Navigation Satellite System (GNSS), Terrestrial Láser Scanning (TLS) y Ground Penetrating Radar (GPR). Se realizó la captura de información tanto en el interior como en el exterior de la bodega, en su tratamiento y análisis posterior se obtuvieron, en buena medida, las respuestas esperadas.
5. Posibles líneas de trabajo
La gestión de espacios con estas especiales características parte de unas bases e hitos ya conseguidos, se presupone que ahora es importante lo que se está haciendo o lo que se pueda hacer para mejorar esa gestión.
Desde la óptica de las tecnologías aquí descritas nos encontramos con numerosas experiencias que aportan valor, pero desde nuestro punto de vista sería conveniente aplicar metodologías con enfoque global en la planificación, tal y como sugieren algunos expertos en planificación, es el caso del Prof. Carl Steinitz, quien recientemente estuvo en Madrid presentando el libro GEOdiseño, todo un ejemplo paradigmático para este sector, “el geodiseño modifica el territorio a través del proyecto”.
Se trata de una obra que en realidad es un marco de actuaciones configurado como conjunto de metodologías donde caben todas las escalas y todos los instrumentos.
En este sentido, cada sistema de información o proyecto se pueden beneficiar, por ejemplo, con los datos procedentes de la nueva generación de satélites y sensores de altas prestaciones. España dispone del Programa Nacional de Observación de la Tierra (PNOT) coordinado por el IGN que incluye tres subprogramas: el Plan Nacional de Ortofotografía Aérea (PNOA), el Plan Nacional de Teledetección (PNT) y el Sistema de Información de Ocupación del Suelo (SIOSE).
Por otra parte el Ministerio de Defensa encargó a la empresa HISDESAT el desarrollo de un programa de observación de la Tierra, así nació el satélite PAZ (tecnología RADAR, militar) y el satélite INGENIO (tecnología ÓPTICA, civil). A esto podemos unir desarrollos miniaturizados con capacidad para operar en el segmento RÁDAR o LÍDAR, en bandas espectrales del infrarrojo, térmico o multiespectral adecuados para operar en plataformas y unidades aéreas no tripuladas (UAV). El conjunto de datos e informaciones obtenidas convenientemente tratadas, pueden interactuar con otras técnicas de representación 3D, modelización y realidad aumentada (RA) dando lugar a la generación de modelos y escenarios virtuales. Cada día aparecen aplicaciones y sectores que se benefician de la versatilidad de esta tecnología, en este sentido los Parques Nacionales no son espacios ajenos a este tipo de dispositivos y podrán aprovecharse de este impulso.
La integración de datos e información geoespacial para su análisis y explotación es actualmente un sector de actividad en pleno desarrollo. Un ejemplo a tener en cuenta es la metodología de trabajo BIM (Building Information Modeling), que en los últimos años ha cobrado protagonismo en estudios y proyectos sobre patrimonio. Para finalizar una breve referencia al término Big Data, en nuestro caso “GeoBigData”, sí parece existir un cierto acuerdo en la caracterización y utilidad de este sector también emergente. Por tanto, volumen de datos, variedad de los mismos y velocidad en la transmisión (3V) deberían tenerse en cuenta en futuras actuaciones. El MAGRAMA, según han indicado algunos responsables del mismo, impulsará una normativa que afrontará este tipo de retos, afectando a su propio banco de datos e infraestructura verde, y alineados con el Catálogo de Información Pública.
6. Referencias bibliográficas
Referencias al Paisaje como recurso patrimonial (1):
Prada Llorente, E., Riesco Chueca, P. and Herrero-Tejedor, T. (2013). Paisaje e imagen: formas y herencias en la construcción cultural del territorio agrario. Estudios Geográficos, Volumen LXXIV, Nº 275, pp. 557-583 ISSN: 0014-1496 eISSN: 1988-8546 doi: 10.3989/estgeogr.201320
►Buenas prácticas para la observación del paisaje agrario como espacio patrimonial. La construcción del lugar.
Referencias Monte Público (2):
Herrero-Tejedor, T. y Pérez-Martín, E. (2002). Actualización topográfica y cartográfica mediante técnicas GPS y SIG del Monte Público “Aguas Vertientes” El Espinar (Segovia). Libro de Actas del XIV Congreso Internacional de Ingeniería Gráfica, Santander, España.
Referencias vías pecuarias (3):
►Comité Científico-Técnico del I Congreso Nacional de Vías Pecuarias
http://www.mma.es/secciones/biodiversidad/vias_pecuarias/recuperacion_vias/comites.htm
►Aspectos técnicos para la determinación de Vías Pecuarias
►Historiografía de las vías pecuarias: Representación Gráfica
file:///C:/Users/user/Downloads/Comunicacion17198.pdf
►Una propuesta para deslindar Vías Pecuarias
►Recuperación de espacios que han modelado el paisaje de la Península Ibérica durante siglos: Las Vías Pecuarias
http://infodigital.opandalucia.es/bvial/bitstream/10326/212/1/CL6.pdf
►Las Vías Pecuarias: Marco geográfico, histórico y legal
http://www.eia.es/nueva/memorias_programas_coneias/coneia4_memoria.pdf
►Impacto de las grandes infraestructuras lineales sobre las Vías Pecuarias
http://www.infoaec.com/numero130/sector-coneia.pdf
►Aplicación de Tecnologías de Información Geográfica (TIG) para el estudio y gestión de las
Vías Pecuarias del término municipal de Colmenarejo (Comunidad de Madrid)
►Herrero-Tejedor.; M., C.; Pérez-Martín.; Medina S., L.. Assessment of mobile mapping system: A GIS-based support methodology. Global Journal on Technology, North America, 328 06 2013
http://www.world-education-center.org/index.php/P-ITCS/article/view/1957
Referencias Patrimonio Rural Construido (4)(5) :
Pérez-Martín, E., Herrero-Tejedor, T., Gómez-Elvira, M.A., Rojas-Sola, J.I. and Conejo-Martin, M.A. 2011. Graphic study and geovisualization of the old windmills of La Mancha (Spain). Applied Geography, Volume 31, Issue 3, 941–949, DOI: 10.1016/j.apgeog.2011.01.006. (SCI FI: 3.049)
Referencias Patrimonio Cultural Subterraneo (5):
T. Herrero-Tejedor; E. Pérez-Martín; M. A. Conejo-Martín; J. L. de Herrera; A. Ezquerra-Canalejo; J. Velasco-Gómez (2014). Assessment of underground wine cellars using geographic information technologies. Survey Review, V (0): e09 Print ISSN: 0039-6265 Online ISSN: 1752-2706
10.1179/1752270614Y.0000000104
Miguel Ángel Conejo-Martín, Tomás Ramón Herrero-Tejedor, Javier Lapazaran, Enrique Perez-Martin, Jaime Otero, Juan F. Prieto, Jesús Velasco (2014). Characterization of Cavities Using the GPR, LIDAR and GNSS Techniques. Pure Applied Geophysics, V (0): e15, ISSN: 0033-4553 (Print) 1420-9136 (Online) 10.1007/s00024-014-0985-6
7. Glosario (Índice alfabético de acrónimos)
- BIM – Building Information Modeling.
- CAD – Computer Assisted Drawing.
- CECAF – Centro Cartográfico y Fotográfico del Ejército del Aire.
- CLI – Canada Land Inventory.
- CNIG – Centro Nacional de Información Geográfica.
- CSW – Catalogue Service for the Web (OpenGIS).
- EFD – Estación Fotogramétrica Digital (WPS).
- ED50 – European Datum 1950.
- ESRI – Enviromental Systems Research Institute (ArcGIS).
- ETRS89 – European Terrestrial Reference System 1989.
- GIS – Geographic Information System.
- GESyP – Geovisualización de Espacios Singulares y Patrimoniales.
- GML – Geography Markup Language.
- GNSS – Global Navigation Satellite System.
- GPR – Ground Penetrating Radar.
- GPS – Global Positioning System.
- IDE – Infraestructura de Datos Espaciales.
- IGN – Instituto Geográfico Nacional.
- IMU- Inertial Measurement Unit.
- JPNG – Jornadas Parque Nacional del Guadarrama.
- KML – Keyhole Markup Language.
- KMZ – Versión comprimida de los archivos KML.
- LIDAR – Light Detection And Ranging o Laser Imaging Detection and Ranging.
- MAGRAMA- Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente.
- MARM – Ministerio de Medio Ambiente Rural y Marino.
- MCA – Mapa de Cultivos y Aprovechamientos.
- MDE- Modelo Digital de Elevaciones.
- MDT – Modelo Digital del Terreno.
- MFE – Mapa Forestal de España.
- MOOC – Masive Online Open Course.
- MTN – Mapa Topográfico Nacional.
- OAPN – Organismo Autónomo de Parques Nacionales.
- OGC – Open Geospatial Consortium.
- OCT – Observatorio para una Cultura del Territorio.
- PNG – Parque Nacional del Guadarrama.
- PNOA – Plan Nacional de Ortofotografía Aérea.
- PNOT – Plan Nacional de Observación de la Tierra.
- PNT – Plan Nacional de Teledetección.
- RA – Realidad Aumentada.
- RINEX – Receiver INdependent Exchange.
- SA – Disponibilidad Selectiva (Selective Availability).
- SHP – Acrónimo de los archivos Shapefile que almacenan datos de identidad geométrica.
- SIOSE – Sistema de Información de Ocupación del Suelo.
- TIG – Tecnologías de Información Geoespacial/Geográfica.
- TLS – Terrestrial Laser Scanning.
- SIG – Sistema de Información Geográfica.
- UAV – Vehículo Aéreo noTripulado (Unmanned Aerial Vehicle).
- UPM – Universidad Politécnica de Madrid.
- UTM – Universal Transverse Mercator.
- VHR – Very High Resolution.
- VP – Vía Pecuaria.
- VVPP – Vías Pecuarias.
- WCS – Web Coverage Service.
- WFS – Web Feature Service.
- WMS – Web Map Service.
- WGS84 – World Geodetic System 1984.
- WV3 – World View 3.
- ZPP – Zona Periférica de Protección.
Tomás Ramón Herrero Tejedor
Profesor Titular de Universidad / Responsable del Grupo de Investigación GESyP
tomas.herrero.tejedor@upm.es / tomasr.herrero@gmail.com / @tomasramon