SIG: analizando el mundo en 3D

SIG: una perspectiva espacial

Desde hace más de 2500 años, la gente ha estado fascinada por la geografía, el estudio de nuestro planeta. La geografía es también la ciencia del pensamiento espacial - como los fenómenos interactúan entre sí y cambian con el espacio, a escalas local, regional y mundial. Hoy en día, esta ciencia espacial es particularmente significativa en temas como el cambio climático, la pérdida de biodiversidad, la agricultura sostenible, la calidad y cantidad del agua, la energía y los riesgos naturales que no sólo crecen en importancia, sino que también afectan a nuestra vida cotidiana. Para lidiar con estos problemas, tenemos que ver los patrones y las tendencias a cualquier escala, desde el nivel mundial hasta una comunidad local.

Para investigar estas tendencias, los geógrafos emplean los sistemas de información geográfica (SIG). A diferencia de los mapas tradicionales, los SIG van más allá de los aspectos estáticos, analizando los objetos en dos dimensiones: además, los mapas individuales pueden ser manipulados y combinados con otros mapas, gráficos, bases de datos y fuentes multimedia.

La G de SIG representa la Geografía - el mapa: por ejemplo, un mapa topográfico 2D o 3D, un mapa de pH del suelo, los ecosistemas o cuencas hidrográficas, o una imagen de satélite. La I representa la Información contenida en el mapa, que se almacena en una base de datos. Para los ríos, por ejemplo, la información podría indicar si el río es perenne o intermitente, o cómo su conductividad o salinidad varía con el tiempo o a lo largo de su curso. La S - el Sistema - conecta el mapa y la base de datos. Al seleccionar los componentes en el mapa, el usuario selecciona al mismo tiempo los atributos asociados en la base de datos (y viceversa), lo que les permite ser manipulados.

Con la ayuda de cientos de herramientas SIG específicas, los datos pueden ser manipulados y combinados de muchas maneras diferentes. Por ejemplo, la herramienta de proximidad puede encontrar todos los terremotos que se produjeron a menos de 100 km de Frankfurt am Main, Alemania, y la herramienta de superposición puede reducir la búsqueda a los terremotos que tuvieron lugar en suelo aluvial y que se encuentran en tierras altamente pobladas.

Usando SIG en el aula

En las aulas, los SIG pueden utilizarse no sólo en la Geografía, sino también in Biología, Química, Ciencias de la Tierra, Ciencias del Medio Ambiente, Historia, Matemáticas y otras materias. Puede ayudar a los estudiantes de todos los niveles a pensar críticamente y a usar datos reales, así como atractivo visual para el aprendizaje.

Se pueden tratar una gran variedad de temas: las relaciones entre las personas, el clima, el uso del suelo, la vegetación, los sistemas fluviales, acuíferos, las formas de la tierra, los suelos, los riesgos naturales y muchos más. Por ejemplo, ¿cómo afectará el cambio climático a la producción mundial de alimentos? ¿Cuál es la relación entre la tasa de natalidad y la esperanza de vida? ¿Cómo afecta el drenaje ácido de minas en una cadena de montañas a la calidad del agua río abajo? ¿Cómo afectan a la expansión urbana los cambios demográficos asociados con familias de menor tamaño? ¿Cuál es la mejor ubicación de los nuevos parques de energía eólica? ¿Cómo va a influir un centro comercial en construcción en las pautas del tráfico de una comunidad y en el uso de la tierra?

Los SIG pueden ser empleados de tres formas.

1. Usando un programa SIG, como el software profesional ArcGIS o los programas de libre distribución ArcGIS Explorer^w1 y ArcExplorer Java Edition para la Enseñanza^w2, los estudiantes pueden analizar los datos que han recogido y se almacena localmente. Por ejemplo, se podría analizar la altura y las especies de árboles en los terrenos de su escuela.
2. Usando un SIG a través de un navegador web, los estudiantes podrían analizar una gama mucho más amplia de datos, por ejemplo, podría utilizar la web This Dynamic Planet website^w3 para estudiar la relación entre los terremotos y los volcanes en los límites de placas litosféricas y la tasa de movimiento de las placas. Podrían utilizar Worldmapper^w4 para ver la distribución de más de 700 variables a través de la web, incluyendo la pérdida de bosques y la distribución y extracción de minerales, o descargar esos datos.
3. Finalmente, los estudiantes podrían combinar el software SIG en el ordenador y sus herramientas asociadas con los datos descargados de Internet. Por ejemplo, para analizar el potencial de inundación de los ríos en su comunidad y los incendios forestales en curso en todo el mundo a partir de datos reales y los mapas base en tres dimensiones, podrían utilizar ArcGIS y descargar imágenes de satélite y mapas topográficos locales de ArcGIS Online^w5.

Cada uno de los métodos tiene sus ventajas. El programa de ordenador ofrece un conjunto de herramientas analíticas más potentes, mientras que los SIG basados en la web es más fácil de usar y sólo requiere un explorador web.

A continuación se muestran dos ejemplos de los análisis con el SIG que podrían llevarse a cabo en la escuela.

El análisis de los terremotos recientes con SIG

Digamos que usted ha leído un artículo afirmando que el terremoto y sus réplicas de  Haití en enero de 2010 eran inusuales, ya que tuvieron una magnitud muy elevada y que los terremotos son poco frecuentes en Haití. ¿Quieres comprobar si esto es verdad? Esto se puede hacer con el software SIG y de los datos descargados de Internet.

1. Debido a que los terremotos son fenómenos intrínsecamente tridimensionales, tendrá que descargar un software de SIG 3D, por ejemplo ArcGIS Explore^w1 (gratuito; sólo para Windows).
2. Desde el Catálogo sísmico del Servicio Geológico de EE.UU. (USGS)^w6, puede acceder a un archivo de texto separado por comas con datos sobre terremotos que cubre de enero y febrero de 2010. Para ello, seleccione “terremotos” de la izquierda, y luego en “Buscar un terremoto". Ejecute una búsqueda global, seleccionando el formato de hoja de cálculo (delimitado por comas), con magnitudes 6 y superiores (utilizar 10 como la magnitud máxima), desde 1 enero a 28 febrero de 2010. Copie y guarde el resultado de datos de texto, que incluirá las fechas, lugares, magnitudes y profundidades de los epicentros de los terremotos en todo el mundo.
3. En un editor de texto, quite las líneas por encima y por debajo de los datos, excepto la línea de cabecera. En la línea de cabecera, quitar el paréntesis y vuelva a guardar el archivo.
4. En ArcGIS Explorer, utilice el menú Herramientas para añadir sus datos de terremoto como Coordenadas XY en sus posiciones correctas (ver imagen inferior).

 

¿Qué notas en el patrón espacial de la localización de terremotos a escala global? ¿Por qué los terremotos no se distribuyen uniformemente en todo el mundo?

5. Desde ArcGIS Online^w5, abra la capa de los límietes de las placas y la capa "Terremotos deenero 2004 a abril de 2007” en ArcGIS Explorer para que pueda investigar la relación entre los límites de placas y los lugares, las magnitudes y las profundidades de más de 60.000 terremotos. Al hacer clic en un terremoto, se puede ver la fecha, hora, magnitud, ubicación y profundidad de ese terremoto (ver imagen inferior).

¿Por qué algunos límites de placas sufren abundantes los terremotos, mientras que otros son relativamente tranquilos? ¿A lo largo de qué tipo de límites de placas son más profundos los terremotos? ¿Y los menos profundos? ¿Por qué?

Verá que las cordilleras oceánicas tienen un número moderado de terremotos que tienen menos de 10 km de profundidad, mientras que las zonas de subducción (cuando una placa se hunde debajo de otra) se asocian con más frecuencia con terremotos que son a la vez más profundos e intensos.

Al acercarse a Haití verá que el artículo del periódico estaba en lo cierto: la mayoría de los terremotos de la región ocurridos en el período de tres años se produjeron siguiendo un patrón amplio y disperso en la costa noreste de La Española (que se muestra por los puntos púrpura en la imagen de abajo), pero en enero y febrero de 2010 los terremotos se localizaron en un área muy cercana en el lado occidental de la isla, en Haití (mostrado por los puntos amarillos). ¿Cuáles serían para ti los terremotos réplica, y por qué?

Otras preguntas que podrían abordar los estudiantes son:

1. ¿Cómo y por qué se diferencian los límites de placas?, y  ¿cómo sus movimientos dan lugar a diferentes tipos y número de terremotos?

2. ¿Cómo influyen los movimientos de las placas en las poblaciones que viven en sus proximidades?, ¿y en aquellas poblaciones situadasmás lejos (a través de maremotos)?

3. ¿Cuál es la distancia media a la costa a la que ocurren la mayoría de los terremotos que se producen en la zona de subducción a lo largo del borde occidental de América del Sur?, ¿y qué te dice esta distancia y la profundidad de los terremotos acerca del tipo de límite de placa que existe allí?

4. ¿Cree usted que el hecho de que no ha habido terremotos en Haití entre 2004 y 2007 contribuyó de alguna forma a la presión tectónica que produjo el terremoto de magnitud 7,0 del mes de enero de 2010?

5. ¿Cómo son de communes las réplicas?

6. El terremoto que ocurrió un mes más tarde en Chile era mucho más grande que el terremoto de Haití, pero el número de muertos fue mucho menor. ¿Qué efecto tienen los códigos de construcción en los daños producidos por un terremoto en una determinada región? (Véase también Marazzi & Tirelli, 2010.)

Analizando el clima mundial con SIG

Otra investigación para el aula usando SIG sería el análisis de los climas del mundo.

1. Descargar gratis el software GIS ArcExplorer Java Edition para la Educación^w2 (para Windows o Mac).
2. Abra el proyecto worldclimate_hd para ver las capas de datos, que incluyen la vegetación, temperatura máxima y mínima para julio, temperaturas máximas y mínimas de enero, la precipitación media, altitud, paises y una rejilla de 30 grados de latitud y longitud (ver imagen inferior).
3. Haga clic sobre la capa de paises y utilize el menú que aparece para etiquetar los distintos países.

¿Por qué es diferente el patrón de las temperaturas máximas para los meses de julio de enero? En el mapa, ¿puedes ver en qué época del año es verano en el hemisferio norte y cuando es verano en el hemisferio sur? ¿Qué influencia tiene la latitud en la temperatura?

¿Cuál es la diferencia entre las temperaturas mínimas y máximas de julio? ¿Hay alguna región del mundo que experimente oscilaciones diarias de temperatura de más de 20 ° C? ¿Dónde están estas regiones? ¿Cuál es el efecto del océano en los cambios de temperatura diaria y las temperaturas máximas en todo el mundo?

4. Encienda la capa de mapa de elevación (ver imagen inferior).

¿Qué efecto tiene la elevación en la temperatura? ¿Es tan importante la elevación como la latitud como factor determinante de la temperatura?

5. A continuación, examinar la capa del mapa de vegetación (ver imagen inferior).

¿Qué tipos de vegetal primaria existen en Gabón, Omán y Japón? ¿Cómo es la relación entre el clima y la vegetación? ¿Cuál es la vegetación predominante en las regiones situadas a más de 2000 m de altitud? Mueve el ratón hasta situalo sobre el ecuador, y describir cómo va cambiando la vegetación a medida que se mueve a través de América del Sur, África y el sudeste asiático a lo largo del ecuador. ¿Cómo cambia la vegetación y el clima a medida que avanza hacia el norte a lo largo del Meridiano de Greenwich desde Ghana hasta el Reino Unido?

Acérquese a la región en la que vive. Determine las variaciones diarias de temperatura en enero y en julio y luego compare las temperaturas máximas para enero y Julio para su región.

¿Cómo son la temperatura, la precipitación, la vegetación y la elevación comparadas con las de otras regiones del mundo? ¿Hay alguna otra parte del mundo que experimente un clima elevación y vegetación similares a los de su región? Si es así, ¿dónde está?