ANALISIS DE REDES DE INFRMACION GEOGRAFICA
ALEJANDRO RUIZ CORREDOR 504417ANDRES SEBASTIAN MARTINEZ QUEVEDO
503779LINA MARIA CASTRO CAON 503681
UNIVERSIDAD CATOLICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERIA
INGENIERIA CIVILBOGOTA D.C. 2015ANALISIS DE REDES DE INFORMACION
GEOGRAFICA
ALEJANDRO RUIZ CORREDOR 504417ANDRES SEBASTIAN MARTINEZ QUEVEDO
503779LINA MARIA CASTRO CAON 503681
ING. JAVIER VALENCIA
UNIVERSIDAD CATOLICA DE COLOMBIAFACULTAD DE INGENIERIA
INGENIERIA CIVILBOGOTA D.C. 2015CONTENIDO Pg.
INTRODUCCION 1. CONCEPTO DE RED2. COMPONENTES DE UNA RED 2.1.
LOS NODOS, LAS CIUDADES Y LOS SERVICIOS 2.2. LOS ARCOS Y
MOVIMIENTO2.3. LOS POLGONOS Y REAS DE INFLUENCIA 3. MODULO DE
ANALISIS DE REDES 4. SERVICIOS WEB DE ANALISIS DE REDES 5.
FUNCIONES DEL ANALISIS ESPACIAL5.1. CLASIFICACION DE LAS FUNCIONES
DE ANALISIS
INTRODUCCION
Los Sistemas de Informacin Geogrfica (SIG) constituyen un rea de
rpido desarrollo dentro de la informtica y ofrecen mtodos sumamente
innovadores para hacer frente a algunas demandas tcnicas que
constituyen un reto. Las mejoras recientes en el hardware han hecho
posible que la implementacin de este tipo de sistemas sea abordable
por muchas organizaciones. Adems, se ha llevado a cabo un esfuerzo
colaborativo por dos organismos internacionales para definir
estndares y especificaciones para la interoperabilidad de los
sistemas. Este esfuerzo ha hecho posible que muchas organizaciones
pblicas estn trabajando en la construccin de infraestructuras de
datos espaciales que les permitirn compartir su informacin
geogrfica. Dentro de los SIG un campo de aplicacin muy importante
es el anlisis de redes a partir de la informacin geogrfica que las
representa (por ejemplo, redes de carreteras, redes de
abastecimiento de agua, redes de telecomunicaciones, etc.). El
clculo de la ruta ms corta en redes de carreteras, el clculo de la
facilidad de acceso a ncleos de poblacin o la modelizacin del flujo
de agua en redes de abastecimiento son slo algunos ejemplos de las
tcnicas de anlisis que se pueden aplicar. Para que estas tcnicas de
anlisis se puedan llevar a cabo es muy importante que los pesos de
los arcos del grafo definido por la red espacial puedan ser
ponderados utilizando caractersticas especficas de los elementos
geogrficos (por ejemplo, tipo y estado de la carretera, dimetro de
la tubera, etc.). Por otro lado, muchas de estas tcnicas son bien
conocidas y estn muy estudiadas dentro de otras reas de
conocimiento como la Investigacin Operativa. Existen muchos
artculos publicados sobre trabajos relacionados con algoritmos de
redes, obtencin de rutas de peso mnimo, variantes del problema del
viajante (TSP), etc. En los ltimos aos reas tan novedosas como la
Vida Artificial tambin estn abordando este tipo de problemas
obteniendo soluciones muy eficientes a los mismos. Como trabajos ms
relevantes en esta rea podemos citar los de Marco Dorigo sobre
colonias de hormigas artificiales para resolver el problema del
viajante. Sin embargo, estos trabajos se estn desarrollando
independientemente del mundo SIG. Se desarrollan productos pensando
nicamente en grafos con pesos asociados a sus arcos y es necesario
realizar un gran esfuerzo para combinar los productos software
desarrollados en cada rea. Se han desarrollado muchas libreras y
productos software libre tanto para SIG como para el manejo de
grafos. Por una parte, en el rea de los SIG se han desarrollado
herramientas para el almacenamiento, procesado y visualizacin de la
informacin geogrfica. Ejemplos de estas herramientas son el Sistema
Gestor de Bases de Datos PostgreSQL extendido con el mdulo para
informacin geogrfica PostGIS, la herramienta de visualizacin y
procesamiento de informacin geogrfica Java Unified Mapping Platform
(JUMP) o la herramienta de manejo de informacin geogrfica
desarrollada por la Generalitat Valenciana gvSIG. Por otra parte,
en el rea de la Investigacin Operativa y manejo de grafos podemos
citar la librera Java Universal Network/Graph Framework (JUNG) que
proporciona un lenguaje comn y extensible para modelar, analizar y
visualizar datos que pueden ser representados como un grafo.
ANALISIS DE REDES
1. CONCEPTO DE RED:
Una red es un procedimiento para modelizar fenmenos naturales y
antrpicos, que se suele aplicar en campos tan diversos como la
Informtica, biologa, logstica y la geografa. Aqu se aplica el
anlisis de redes dado que multitud de problemas geogrficos pueden
ser modelados mediante redes: fenmenos hidrolgicos, sistema
relacional de ciudades, estudio de los movimientos pendulares,
urbanismo. Una red se configura como un sistema de nodos entre los
que se establecen relaciones a travs de arcos. Por esa red puede
viajar energa o materia. Definiciones ms concretas del concepto son
las siguientes: Una red es un sistema interconectado de elementos
lineales, que forma una estructura espacial por la que pueden pasar
flujos de algn tipo: personas, mercancas, energa o informacin
(Bosque Sendra, 1997). Una red est formada por una serie de arcos
interconectados, a travs de los cuales es posible el movimiento de
recursos, de acuerdo con ciertas restricciones (Gutierrez y Gould,
1998).
2. COMPONENTES DE UNA RED: Como qued reflejado en las
definiciones anteriores, los principales componentes de una red son
los arcos, pero de hecho, la sola existencia de los arcos no
justifica la existencia de una red. Es necesario que exista un
flujo de cualquier tipo de materia o energa entre esos arcos, y
este flujo procede de los nodos. Podra, pues, afirmarse, que la red
de arcos permite que se establezcan relaciones entre sus nodos. En
realidad, el territorio puede ser reducido a 3 elementos: nodos,
arcos y superficies, o lo que es lo mismo, a puntos, lneas y
polgonos. De estos tres elementos, dos se ven involucrados
directamente en la generacin de una red, nodos y arcos. Los
polgonos, aun no perteneciendo a ella, si pueden caracterizar a los
anteriores elementos, e incluso pueden ser generados a partir de
ellos. Una red la componen, pues, elementos lineales y puntuales. A
los elementos lineales (arcos) se pueden asociar parmetros de
friccin (distancia, tiempo...) o propiedades (sentido, condiciones
a la conectividad...). A los elementos puntuales (nodos) se les
puede asignar una friccin (tiempo de espera en los semforos) o unas
propiedades (informacin temtica como, por ejemplo, nmero de
habitantes). Analicemos ms detenidamente los conceptos de nodo,
arco y polgono, en relacin con la realidad
territorial.http://site.ebrary.com/lib/biblioucatolicasp/detail.action?docID=10732829&p00=analisis+redes+informacion+geografica
2.1. LOS NODOS, LAS CIUDADES Y LOS SERVICIOS
Un nodo, punto o vrtice, es todo aquello susceptible de ser
interpretado mediante un punto en un mapa. Los nodos son elementos
claves en los procesos de difusin y en la atraccin de movimientos
(personas, mercancas, informacin...), y por ello se convierten en
elementos articuladores del territorio. Segn la escala, un nodo
puede ser una estacin de servicio, una estacin ferroviaria, un
cruce de caminos, una aldea, un puerto, una parada de autobuses,
una entidad bancaria, un centro de salud, un instituto o una
ciudad. En los Transportes, un nodo es el comienzo y final de las
vas o rutas de transporte. Son los lugares donde se efecta la
carga, trasbordo o descarga de mercancas, y tambin es donde empieza
o termina el viaje del pasajero. No todos los nodos son iguales: no
es lo mismo una gran ciudad (que aglutina diferentes servicios) que
un ambulatorio sanitario (que puede ofertar uno o varios servicios
sanitarios). Incluso en puntos de valor comparable (dos ciudades),
los caracteres o atributos varan sustancialmente. Hay ciudades con
ms poblacin, con ms servicios o ms cualificados. Los nodos, por
tanto, pueden diferenciarse en cuanto a sus atributos o caracteres.
Los nodos aparecen interrelacionadas, en gran medida, por sus
atributos. Las interrelaciones o interdependencias pueden ser de
dos tipos: Relaciones estticas: vienen dadas por la posicin
relativa de cada nodo con respecto a los 7 dems: es una estructura
espacial determinada que no suele variar a corto plazo. Relaciones
dinmicas: vienen expresadas por la intensidad de los flujos entre
nodos, que puede variar con relativa facilidad en un corto periodo
de tiempo. Las ciudades son nodos que organizan la regin y pueden
considerarse como sus centros neurlgicos. En ellas se concentra un
conjunto de servicios, equipos y bienes especializados, que ejercen
atraccin en un entorno. Es importante analizar los atributos de los
nodos/ciudades (nmero de habitantes, cantidad y calidad de los
servicios...) y las relaciones de los elementos en los sistemas de
ciudades (estticas: estructura del modelo de asentamiento
territorial; dinmicas: flujos entre nodos), en tanto que poseen una
gran influencia en la organizacin y articulacin de la regin. Los
equipos o servicios tambin pueden ser representados mediante nodos.
Una entidad financiera es un equipo, un hotel, otro. Un puerto, un
colegio, un cine... Todos ellos pueden considerarse equipos que
estn recogidos en el conjunto del nodo/ciudad. Pero no todos los
servicios tienen los mismos caracteres. Independientemente de que
cada uno tenga su funcin (administrativa, sanitaria, financiera,
turstica...), cada uno posee un gradiente, importancia o peso
determinado. En definitiva, los equipos o servicios y el
nodo/ciudad como lugar de confluencia de stos- tienen un grado de
atraccin que genera un rea de influencia. Esta rea es producto de
unas relaciones dinmicas (flujos) que se producen con variable
periodicidad: diaria, semanal, mensual o espasmdica.
2.2. LOS ARCOS Y EL MOVIMIENTO
El movimiento supone el cambio o traslado de lugar de personas,
mercancas, informacin... Ese cambio de posicin supone un efecto
geogrfico, ya que el desplazamiento rompe continuamente la
pretendida isotropa (igualdad) del espacio. Los cambios
territoriales estn asociados, normalmente, a causas econmicas, si
bien tambin pueden ser de otra ndole: culturales, sociales, ocio.
Ahora bien, el movimiento (en abstracto) se produce siempre en un
momento determinado y en un tiempo preciso. El movimiento
desaparece conforma se va produciendo, y solo queda el rastro de su
existencia: el traslado de un lugar a otro de alguien o algo. El
movimiento, dados su esencia y caracteres, es una materia de difcil
estudio. Se cuenta, sin embargo, con una serie de ventajas para el
anlisis del movimiento: ste suele estar espacialmente canalizado
por vas que inciden y dejan huellas en el territorio (vas de
comunicacin: carreteras, tren, tendido elctrico...). Esto facilita
su estudio, ya que observando los flujos que se registran en ellas
(contando o encuestando) se obtiene informacin sobre la direccin,
el sentido, el volumen, la tipologa y los caracteres bsicos del
movimiento registrado, e incluso puede preverse el que pueda
registrarse. Los transportes implican siempre un movimiento desde
un lugar de origen a otro de 8 destinos, y la existencia de dos
tipos de elementos: unos de naturaleza fsica y otros de naturaleza
espacio/temporal: Entre los elementos de naturaleza fsica se
encuentra lo que se transporta, el material mvil para efectuar el
traslado, y las infraestructuras (el material que sirve de soporte
al traslado). Entre los elementos de naturaleza espacio/temporal se
hallan: el origen, el destino y los itinerarios. Las lneas
(integrantes de las redes) representan el sistema de conexiones de
la organizacin territorial y regional, posibilitando la circulacin
de flujos entre los nodos. El hecho de que en el territorio
aparezcan distribuidos los nodos (servicios o ciudades) de forma
dispar, diversa o heterognea, hace que existan discontinuidades
tanto en el espacio como en el tiempo, en la produccin, distribucin
y consumo de estos bienes y servicios.
2.3. LOS POLGONOS Y LAS REAS DE INFLUENCIA
Por rea de influencia se entiende el espacio geogrfico cuya
poblacin se dirige con fuerte preponderancia a una localidad
importante de ese espacio, para la adquisicin de bienes o servicios
all ofertados. De ello se deduce que toda rea de influencia posee
como cabecera un centro urbano con un grado de especializacin
suficiente, y al que preferentemente se dirige la poblacin de los
ncleos atrados para realizar las adquisiciones de los bienes,
mercancas o servicios. Es lgico pensar que el movimiento de
personas, mercancas o informacin, se rige por principios
racionales. El principal es la Ley del mnimo esfuerzo, tambin
conocida como principio de accin mnima, segn el cual, los fenmenos
de la naturaleza alcanzan sus objetivos por el camino ms corto. Si
bien para determinados casos este principio se quiebra (por
ejemplo, en el caso de los servicios sanitarios, las personas
suelen romper barreras espaciales y de accesibilidad en busca de
una mayor satisfaccin), este principio es, en general, vlido. En el
principio del mnimo esfuerzo, la distancia resulta una variable
importante, ya que conforme aumenta sta, la atraccin disminuye;
existe una relacin entre el movimiento y la distancia, ya que se da
una disminucin general del movimiento en funcin del aumento de la
distancia. La primera dificultad que surge al estudiar el rea de
influencia de un lugar central es la falta de informacin: no
existen estadsticas oficiales acerca de los desplazamientos que
realiza la poblacin de una regin hacia sus lugares centrales para
abastecerse de bienes y servicios especializados. Hay que rastrear
fuentes indirectas (Libro de ingresos y altas en los hospitales,
matrculas oficiales en los Institutos), o bien recurrir al mtodo de
las encuestas. A ello se suma la dificultad aadida de los solapes
entre dos o ms reas de influencia, ya que la atraccin que ejercen
los nodos/ciudades disminuye conforme aumenta la distancia,
pudindose crear zonas sobresaturadas (donde compiten varias reas de
influencia), o vacas.
3. MDULO DE ANLISIS DE REDES
El mdulo de anlisis de redes (NAM) es el encargado de
implementar toda la funcionalidad para realizar anlisis de redes en
SIG. Esta funcionalidad abarca desde la construccin del grafo a
partir de la informacin geogrfica que se indique hasta la obtencin
de rutas de peso mnimo. A continuacin se van a explicar brevemente
las caractersticas ms importantes de este mdulo. En primer lugar,
el NAM permite construir redes a partir de informacin geogrfica
contenida en fuentes de datos diversas, desde una base de datos
relacional hasta ficheros planos. Dado que sera imposible realizar
una implementacin capaz de obtener los datos para construir las
redes de cualquier fuente de datos se realiz un diseo extensible en
ese sentido. El mdulo proporciona una implementacin por defecto
para obtener los datos de una base de datos relacional con extensin
para informacin geogrfica conforme al estndar Simple Features for
SQL del OGC y proporciona tambin interfaces fcilmente extensibles
para acceder a otras fuentes de datos.
4. SERVICIO WEB DE ANLISIS DE REDES
El Web Network Service (WNS) se ha desarrollado para seguir la
tendencia actual marcada por los organismos de estandarizacin ISO y
OGC pudiendo de este modo integrarse en la arquitectura
colaborativa que estos organismos proponen para los SIG. Sigue el
ejemplo de otros servicios estandarizados como el WMS o el WFS. La
interfaz del servicio proporciona acceso a toda la funcionalidad
del mdulo de anlisis de redes sobre el que est construido. Esta
funcionalidad incluye la gestin de redes (creacin, bsquedas,
borrados, etc.), la insercin de componentes (arcos y vrtices) desde
distintas fuentes de datos, la aplicacin de tcnicas de anlisis,
etc. Algunos de los casos de uso enumerados requieren especificar
bastantes parmetros de configuracin para ser ejecutados. Por
ejemplo, para insertar arcos en una red se debe especificar, adems
de la red en la que se desean insertar, la fuente de datos (por
ejemplo, una base de datos accesible en una determinada URL, con un
nombre de usuario y su contrasea), las geometras que van a dar
lugar a los arcos (por ejemplo, cierto atributo de una tabla
disponible en la base de datos antes configurada), la expresin para
la obtencin de los pesos de los arcos, etc. Para indicar esta
configuracin el protocolo de comunicacin de la arquitectura
establece la definicin de un lenguaje XML para la especificacin de
estos parmetros. Por motivos de eficiencia se desarroll un
mecanismo de cach de redes para no tener que acceder a la base de
datos cada vez que un usuario desea realizar una operacin sobre una
red. Dada la naturaleza multiusuario del servicio se implement un
mecanismo de manejo de la concurrencia en el acceso a la cach. El
empleo del patrn de diseo distribuido Read/Write Lock permite que
el sistema sea muy eficiente en el acceso a la cach. Este patrn
permite lecturas concurrentes y exclusividad en escritura. Se
realiz la implementacin de este patrn a nivel de cada red en la
cach debido a que hacerlo a nivel cach implicara que mientras que
se est modificando una red no se puede realizar la lectura de
ninguna otra, por lo que la eficiencia global del sistema sera
mucho menor. La tecnologa que permite la comunicacin (en este caso
SOAP combinado con WSDL) debe ser totalmente transparente para los
clientes. Los clientes deben trabajar del mismo modo que si lo
estuviesen haciendo contra un sistema local. Para lograr este
objetivo se desarroll un Proxy que encapsula la tecnologa empleada
para la comunicacin remota. Esto permite que los clientes del
servicio puedan ser desarrollados por personas sin conocimientos
sobre servicios web haciendo mucho ms accesible el WNS.
5. FUNCIONES DE ANLISIS ESPACIAL
El anlisis de datos con SIG tiene por finalidad para descubrir
estructuras espaciales, asociaciones y relaciones entre los datos,
as como para modelar fenmenos geogrficos. Los resultados reflejan
la naturaleza y calidad de los datos as como la pertinencia de los
mtodos y funciones aplicadas. Las tareas y transformaciones que se
llevan a cabo en el anlisis espacial precisan datos estructurados,
programas con las funciones apropiadas y conocimientos sobre la
naturaleza del problema, para definir los mtodos de anlisis. El
proceso convierte los datos en informacin til para conocer un
problema determinado. Es evidente que los resultados del anlisis
espacial aaden valor econmico y, sobre todo, informacin y
conocimiento a los datos geogrficos.
5.1. CLASIFICACIN DE LAS FUNCIONES DE ANLISIS
La gama de funciones de los programas SIG es variable, segn el
segmento de usuarios al que van dirigidos. Precisamente, la
diversificacin de los programas SIG es un de las estrategias
adoptada por las empresas que producen y comercializan programas,
para llegar y crear- a los variados nichos de mercado existentes.
Unos disponen slo de utilidades de para realizar mapas temticos,
mientras que otros, a los que propiamente podemos denominar SIG,
cuentan con funciones para actuar sobre los datos en todas las
etapas, desde la captura y edicin, pasando por refinados mtodos de
anlisis espacial y de visualizacin. Existen diversos criterios para
clasificar las funciones de los SIG, especialmente las de anlisis
espacial (los cinco tipos de funciones de anlisis espacial estn
tomados de Longley, P. A.; Goodchild M. F.; Maguire, D.J. y Rhind,
D.W. (2001): Geographic Information... p.282). Los grupos
siguientes tratan de seguir la secuencia de transformaciones de los
datos, desde su formacin y transformaciones sucesivas hasta
producir resultados, es decir, informacin.
BIBLIOGRAFIA
http://www.idee.es/resources/presentaciones/JIDEE07/ARTICULOS_JIDEE2007/articulo12.pdfhttp://sig.utpl.edu.ec/sigutpl/biblioteca/manuales/REDES_ver_56.pdfhttp://www.unal.edu.co/siamac/sig/publica/analisis_es.pdf
