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7.58. Sistemas de Información Geográfica (Obligatorio)

7.58.1. Justificación ↑ Volver arriba

Sistemas de Información Geográfica es el curso de análisis de datos geoespaciales de la línea de Vialidad, Geomática y Transporte, que se apoya en los fundamentos de medición y posicionamiento establecidos en Geomática Básica y en los conceptos de planificación introducidos en Ingeniería de Transportes para abordar la captura, gestión, análisis y aplicación en ingeniería de los datos espaciales. El curso desarrolla primero los modelos de datos, la estructura de bases de datos espaciales y el manejo de sistemas de referencia de coordenadas que sustentan un SIG, luego cubre las operaciones de análisis espacial y geoprocesamiento (superposición, proximidad, análisis de redes y de terreno, e interpolación espacial) usadas para derivar información de ingeniería a partir de conjuntos de datos espaciales, los métodos para adquirir e integrar datos de campo, GNSS y teledetección en un SIG junto con las prácticas de calidad de datos y metadatos que hacen confiables esos datos, y cierra con la aplicación del SIG a la toma de decisiones en ingeniería civil: mapeo de activos de infraestructura, análisis de uso de suelo y ambiental, SIG web e infraestructura de datos espaciales, y apoyo a la toma de decisiones basado en SIG, ilustrado mediante el análisis de amenaza por tsunami, la generación de mapas de microzonificación geotécnico-sísmica, y el cálculo de riesgo sísmico.

7.58.2. Objetivos Generales ↑ Volver arriba

1. Distinguir los modelos de datos espaciales vectorial y raster, y construir una base de datos SIG topológicamente correcta y bien estructurada, incluyendo el manejo de sistemas de referencia de coordenadas.
2. Diseñar un esquema de base de datos espacial y gestionar uniones de datos de atributos para un proyecto SIG.
3. Realizar operaciones de geoprocesamiento de análisis de superposición, proximidad, redes y terreno, e interpolar superficies continuas a partir de datos muestrales.
4. Capturar e integrar datos de campo, GNSS y teledetección en un SIG, y evaluar y documentar conjuntos de datos espaciales conforme a estándares reconocidos de calidad de datos y metadatos.
5. Construir inventarios de activos de infraestructura y analizar condiciones de uso de suelo y ambientales usando SIG, y publicar conjuntos de datos mediante un SIG web o una infraestructura de datos espaciales.
6. Apoyar la toma de decisiones basada en SIG para problemas de amenaza y riesgo en ingeniería civil – como el análisis de amenaza por tsunami, la generación de mapas de microzonificación geotécnico-sísmica, y el cálculo de riesgo sísmico – diseñando un flujo de trabajo SIG de principio a fin.

7.58.3. Contribución a los resultados (Outcomes) ↑ Volver arriba

ABET-1) Habilidad para identificar, formular y resolver problemas complejos de ingeniería aplicando principios de ingeniería, ciencias y matemáticas. (Usage)

ABET-2) Habilidad para aplicar el diseño en ingeniería y producir soluciones que satisfagan necesidades específicas considerando la salud pública, seguridad y bienestar, así como factores globales, culturales, sociales, ambientales y económicos. (Usage)

ABET-6) Habilidad para desarrollar y conducir experimentación apropiada, analizar e interpretar datos, y utilizar el criterio de ingeniería para obtener conclusiones. (Usage)

7.58.4. Contenido ↑ Volver arriba

7.58.4.1. Fundamentos y Modelos de Datos SIG (16 horas) [Habilidades ABET-1] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Longley et al., 2015)

Temas

1. Modelo de datos vectorial: puntos, líneas y polígonos, y topología
2. Modelo de datos raster: tamaño de celda, resolución, y compensaciones raster-vector
3. Estructura de bases de datos espaciales e indexación espacial
4. Manejo de sistemas de referencia de coordenadas y reproyección al vuelo en un SIG
5. Gestión de datos de atributos y uniones relacionales

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Distinguir los modelos de datos vectoriales de los raster y seleccionar el apropiado para un conjunto de datos dado [Familiarizarse]
2. Construir un conjunto de datos vectorial topológicamente correcto en un SIG [Usar]
3. Diseñar un esquema de base de datos espacial para un proyecto SIG [Evaluar]
4. Gestionar sistemas de referencia de coordenadas y reproyección dentro de un proyecto SIG [Usar]
5. Unir datos de atributos a elementos espaciales mediante uniones relacionales [Usar]

7.58.4.2. Análisis Espacial y Geoprocesamiento (17 horas) [Habilidades ABET-2] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Longley et al., 2015; Burrough et al., 2015)

Temas

1. Análisis de superposición: operaciones de intersección, unión y unión espacial
2. Análisis de buffer y proximidad
3. Análisis de redes: ruta más corta, áreas de servicio y asignación
4. Análisis de terreno a partir de un DEM raster: pendiente, orientación y delineación de cuencas
5. Métodos de interpolación espacial para generar superficies continuas a partir de datos muestreados

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Realizar un análisis de superposición para combinar múltiples conjuntos de datos espaciales [Usar]
2. Realizar un análisis de buffer/proximidad para un estudio de ubicación o impacto [Evaluar]
3. Resolver un problema de análisis de redes (ruta más corta, área de servicio o asignación) [Usar]
4. Derivar la pendiente, orientación y los límites de cuencas a partir de un DEM raster [Evaluar]
5. Interpolar una superficie continua a partir de datos muestreados puntuales [Usar]

7.58.4.3. Adquisición e Integración de Datos SIG (17 horas) [Habilidades ABET-6] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Longley et al., 2015; Lillesand et al., 2015)

Temas

1. Métodos de captura de datos de campo: digitalización, captura heads-up y SIG móvil
2. Integración de datos recolectados con GNSS en un SIG
3. Integración de imaginería de teledetección y productos derivados en un SIG
4. Estándares de calidad de datos: precisión posicional, completitud y linaje
5. Estándares de documentación de metadatos de datos espaciales

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Capturar datos de campo en un SIG usando herramientas de digitalización o SIG móvil [Usar]
2. Integrar datos recolectados con GNSS en un conjunto de datos SIG [Evaluar]
3. Integrar productos derivados de teledetección en un análisis SIG [Usar]
4. Evaluar un conjunto de datos espaciales contra los estándares de calidad de datos aplicables [Evaluar]
5. Documentar los metadatos de un conjunto de datos espaciales siguiendo un estándar reconocido [Familiarizarse]

7.58.4.4. Aplicaciones de los SIG en Ingeniería Civil (20 horas) [Habilidades ABET-2] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Longley et al., 2015; tsung Chang, 2019)

Temas

1. Mapeo e inventario de activos de infraestructura en un SIG
2. Análisis de uso de suelo y ambiental usando SIG
3. SIG web e infraestructura de datos espaciales (IDE) para el intercambio de datos
4. Apoyo a la toma de decisiones basado en SIG y selección de sitios multicriterio
5. Diseño de un flujo de proyecto SIG desde la adquisición de datos hasta el producto final

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Construir un inventario de activos de infraestructura en un SIG [Usar]
2. Analizar condiciones de uso de suelo o ambientales usando capas SIG [Evaluar]
3. Publicar un conjunto de datos a través de un SIG web o infraestructura de datos espaciales [Usar]
4. Apoyar una decisión de selección de sitio usando análisis multicriterio basado en SIG [Evaluar]
5. Diseñar un flujo de proyecto SIG de extremo a extremo para una aplicación de ingeniería civil [Evaluar]

7.58.5. Referencias Bibliográficas ↑ Volver arriba

Longley, P. A., Goodchild, M. F., Maguire, D. J., and Rhind, D. W. (2015). Geographic Information Science and Systems. Wiley, 4th edition.

Burrough, P. A., McDonnell, R. A., and Lloyd, C. D. (2015). Principles of Geographical Information Systems. Oxford University Press, 3rd edition.

Lillesand, T. M., Kiefer, R. W., and Chipman, J. W. (2015). Remote Sensing and Image Interpretation. Wiley, 7th edition.

tsung Chang, K. (2019). Introduction to Geographic Information Systems. McGraw-Hill, 9th edition.