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Instituto de Información Territorial del Estado de Jalisco Sistemas de Información Geográfica basado en software libre

Sistemas de Información Geográfica basado en … · Usted es Libre de: Copiar, distribuir y comunicar públicamente la obra. Hacer obras derivadas. Bajo las siguientes condiciones:

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Instituto de Información Territorial del Estado de Jalisco

Sistemas de Información Geográfica basado en software libre

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Usted es Libre de:

Copiar, distribuir y comunicar públicamente la obra.

Hacer obras derivadas.

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SIG Libre 3

Contenido del Curso (Video)

http://www.youtube.com/watch?v=FmxTE2-WYko

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Análisis Espacial

• Horizonte Visible………..………………………………………………………….….….5 • Exposición Visual………………………………………………….…………….……….10 • Clasificación No Supervisada.…………………………………………………......22 • Combinación de Bandas…………………………………………………………......29 • Algebra de Mapas………………………………………………………………………..38

SIG Libre 4

SIG LIBRE BÁSICO

Contenido del Curso

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SIG LIBRE AVANZADO (ANÁLISIS ESPACIAL)

Horizonte Visible

Cargamos las siguientes capas: • Nuestro MDE (capa raster)

• Shape de Torres de vigilancia

• Para una mejor visualización

agregamos el polígono del Bosque La Primavera.

La extensión Horizonte visible lleva a cabo un análisis de visibilidad que permite conocer el horizonte topográfico que puede ver el observador desde un punto seleccionado. Además permite conocer la distancia y ángulo en forma de gráfico.

SIG Libre 5

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Enseguida nombraremos la coordenadas de cada uno de los puntos de las torres de vigilancia, para ello seleccionamos la herramienta catch coordinates localizada en la barra de herramientas principal. Hacemos Zoom al punto que nombraremos, hacemos clic con la herramienta antes mencionada y lo nombramos (en este caso Torre_1).

Estos lo haremos para cada una de las torres, por lo que nos quedará: • Torre_1 • Torre_2 • Torre_3 • Torre_4 • Torre_5 Este paso es previo a utilizar la herramienta de horizonte visible.

SIG Libre 6

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Nos vamos a Sextante > Iluminación y visibilidad > Horizonte visible.

Imagen 1

Imagen 1: En entradas; Capas Raster, elegiremos nuestro MDE de la zona de La Primavera. En Opciones; Coordenadas emisor/receptor, hacemos clic en (…), tenemos una pequeña ventana (imagen 2), en la cual seleccionaremos

la torre a la cual se le aplicará el horizonte visible, aceptamos y automáticamente cambiaran las coordenadas, que corresponden a la Torre 1.

Imagen 2

SIG Libre 7

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En Altura emisor /receptor elegiremos 15m, con un radio de 5000m. Le damos salida a nuestro nuevo archivo de tipo vectorial y aceptamos (imagen 1).

Obtenemos un grafico en cuanto a su ángulo y

distancia.

Una vez que se cierre el gráfico podemos observar el shape generado. El cual representa el área visible desde la torre de vigilancia. Este mismo paso lo realizaremos para las torres restantes.

SIG Libre 8

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El resultado seria el siguiente:

Obtenemos cada uno de los horizontes visibles en cuanto a las torres de vigilancia.

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SIG LIBRE AVANZADO (ANÁLISIS ESPACIAL)

Exposición Visual

Cargamos las siguientes capas: • Nuestro MDE (capa raster)

• Shape de caminos del Bosque La

Primavera

La extensión Exposición visual realiza un análisis de visibilidad que permite conocer qué número de celdas es visible desde cada celda de un conjunto dado. Pueden ponderarse las celdas para adjudicar un significado más concreto a estos valores. Por ejemplo, si ponderamos las celdas en función de su valor paisajístico, el número de celdas vistas será un indicador de la belleza escénica de la misma.

SIG Libre 10

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Lo primero a realizar es la rasterización del Shape de caminos. Nos vamos a la herramienta de Sextante > Rasterización e interpolación > Rasterizar capa vectorial.

En entrada; Capa Vectorial, será nuestro Shape de caminos a rasterizar. En campo seleccionaremos el ID. Damos salida a nuestro archivo.

En la pestaña Región de Análisis, utilizamos la extensión de otra capa , que será el MDE, ya que su tamaño de celda ya es de 30m.

SIG Libre 11

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Tendremos una imagen como la siguiente:

Las celdas en blanco tienen el valor del ID de los caminos, las celdas negras no tienen valor (valores nulos null).

SIG Libre 12

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• Es necesario ir a las propiedades del raster de caminos (clic derecho), para saber los valores máximos que posteriormente irán en la reclasificación.

• En la pestaña General, encontraremos el valor máximo, en este caso de 9249.0

SIG Libre 13

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• Ahora tenemos que reclasificar el raster de caminos, para que no haya valores nulos de -99,999.

• Nos vamos a Sextante > Reclasificación de capas raster > reclasificación.

• La capa a reclasificar será el raster de caminos.

• El método será: - Min < x <= Max • En Tabla de

correspondencias hacemos clic en (…), aquí es donde reclasificaremos nuestros caminos y valores null.

• En la primera fila irá -100,000, -1, 0 para eliminar los valores de -99,999; es decir todos los valores entre -1 a -100,000 se igualarán a 0.

• En la siguiente fila irá el valor del camino por ello es de 0 a 10,000 ya que el valor máximo era de 9249, el nuevo valor en este ejemplo será 5.

• Por ello la tabla queda como la siguiente.

NOTA: El valor máximo cambia dependiendo a que se le realice la reclasificación.

SIG Libre 14

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• En Región de análisis ajustamos los datos de entrada.

• Como resultado tenemos nuestros caminos

reclasificados.

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Para realizar la exposición visual nos vamos a Sextante > Iluminación y visibilidad > Exposición visual.

• Entradas; Capas Raster: Elegiremos nuestro MDE de la zona de La Primavera.

• Elementos: será nuestra capa raster que ya no contiene valores null (reclasificada).

• Ponderación: Capa a ponderar en el análisis.

• Método: • Irradiar valores: En cada entidad de la capa Elementos se analizan todas las celdas

que se verían alrededor del valor del radio de alcance. • Colectar valores: Este método analiza que celdas, de la capa Elementos, se verían

fuera de la misma, sumándose ese valor a las propias celdas de la capa Elementos. Los valores de la exposición visual quedan en la propia capa de Elementos.

• Radio: El valor debe estar en las mismas unidades de la vista, para este ejercicio serán 500m.

• Lo direccionamos y aceptamos. • En Región de análisis ajustamos a los datos de entrada.

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El resultado es el siguiente:

SIG Libre 17

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En la parte superior derecha tenemos el símbolo seleccionar capas raster, hacemos clic en esta herramienta (imagen 1)

Imagen 1

Imagen 2

• Nos vamos al símbolo Tablas de color .

• Se nos despliegan varias herramientas (imagen 2)

1. Activamos la tabla de color.

2. Contamos con dos pestañas: - Tabla - Rampa

3. Para modificar nuestros colores nos vamos a la pestaña de rampa.

1

2

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• Elegimos la paleta de colores que mejor se adecue a nuestro mapa de exposición.

• Con la Nueva Librería podemos crear paletas de colores, estas quedarán guardadas.

• Podemos exportarlas e

importarlas, al igual que eliminarlas.

• Aplicamos los cambios y aceptamos.

SIG Libre 19

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El resultado es el siguiente:

Podemos observar las zonas visibles con respecto a los caminos del Bosque de la

Primavera.

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El resultado es el siguiente utilizando el método de

colectar valores.

A diferencia del otro método el resultado se

muestra en los pixeles de la carretera.

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SIG LIBRE AVANZADO (ANÁLISIS ESPACIAL)

Clasificación No Supervisada

Este algoritmo permite clasificar una capa o un conjunto de ellas en distintas clases, de forma que la clases sean lo más homogéneas posibles. No es necesario definir dichas clases de antemano, ya que son definidas por el algoritmo para lograr maximizar la mencionada homogeneidad de cada clase.

• Lo primero a realizar es cargar

las Bandas espectrales de la 1 a la 7 a excepción de la banda 6.

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• Para la aplicación de esta herramienta nos vamos a Sextante > Herramientas de análisis para capas ráster > clasificación no supervisada (clustering).

• Tenemos una nueva ventana; en Bandas para la clasificación seleccionamos nuestras bandas originales (sin combinación).

• En número de clases elegiremos 15 (esto dependerá del trabajo que se este realizando).

• Direccionamos los agregados y las estadísticas.

• En Región de análisis ajustamos a los datos de entrada.

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Se genera una tabla de estadísticas, pero aun es necesario reclasificar. Esta tabla contiene información sobre cada una de las clases creadas. Cada clase tiene un identificador (campo "Clase") y se muestra el número de celdas ocupadas por la misma (campo "Conteo"). Además, se crea un nuevo campo por cada capa de entrada utilizada, en la que se recoge el valor medio de dicha capa en la clase.

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Es recomendable hacer una combinación de bandas para nuestra reclasificación. Haciendo clic con la herramienta de información, observamos que solo hay valores del 1 al 15, ya que nosotros elegimos solo 15 clases. En la tabla 1 (siguiente diapositiva) se muestra como quedaron cada una de las clases.

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Nos vamos a Sextante > Reclasificación para capas ráster > Reclasificación. Tenemos una ventana como la siguiente:

Clase Número correspondiente

a la clase

Bosque Clase 1: 1, 2, 3, 4,.

Suelo Desnudo Clase 2: 5, 6, 7, 10 y 11.

Agricultura Clase 3: 8 y 9

Área Urbana Clase 4: 12, 13 y 14

Sin Clasificación Clase 5: 15

Tabla 1

• La capa a reclasificar será la de agregados. • El método será: - Min < x <= Max • En Tabla de correspondencias hacemos clic en (…),

aquí es donde reclasificaremos los agregados.

• Así quedará nuestra tabla. • Lo direccionamos y aceptamos.

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En necesario ir a la paleta de colores para asignar a cada clase un color.

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El resultado es el siguiente:

Para este ejemplo tenemos 5 colores, ya que son el número de clases que contemplamos: Bosque, agricultura, suelo desnudo, área urbana y sin clasificación.

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SIG LIBRE AVANZADO (ANÁLISIS ESPACIAL)

Combinación de Bandas

Cada una de las bandas obtenidas por el satélite se ven originalmente en tonalidades de gris. Con la finalidad de generar composiciones en color que tengan utilidad, para el análisis visual se realizan una serie de combinaciones en las cuales las distintas bandas son vistas a través de filtros de color primario (rojo, verde, azul) (Buzai Gustavo. D., 2006)

Cargamos las imágenes Landsat 5 y abrimos:

• Las Bandas espectrales de la 1 a

la 7 a excepción de la banda 6. • Esto solo es para apreciar una

combinación a través del falso color.

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Lo primero a realizar será una combinación de bandas: • Hacemos clic derecho en la Banda 2 y nos vamos a las propiedades del Ráster, en la

pestaña “Bandas” añadimos la banda 3 y 4, con las cuales realizaremos la combinación.

Banda Combinación RGB

Banda 4 Red

Banda 3 Green

Banda 2 Blue

La tabla anterior nos muestra el color que le corresponde a cada una de las bandas. Ahora nos vamos a la pestaña Realce:

SIG Libre 30

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Ya en la pestaña de realce, activamos Eliminar extremos y Recorte de colas (1), y para el recorte de colas seleccionamos 2 (2). Aplicamos y aceptamos.

1

2

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El resultado es el siguiente:

La banda 4 del infrarrojo cercano permite conseguir una buena diferenciación entre tierra y agua (Buzai Gustavo. D., 2006).

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Banda Combinación RGB

Banda 4 Red

Banda 3 Green

Banda 2 Blue

Para este ejemplo utilizamos la imagen Landsat 5, a la cual le realizamos la combinación 4, 3, 2. Podemos observar claramente la distinción de los cuerpos de agua (Buzai Gustavo. D., 2006).

SIG Libre 33

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Combinación 3, 2, 1 (visible). Esta es la combinación de color natural, en donde domina el color verde de la vegetación y los amarronados-cobrizo del suelo desnudo. Las aguas profundas aparecen en color azul oscuro, las que tienen poca profundidad en celeste y en marrón claro aquellas que poseen mucho material sedimentario. Las áreas urbanas se reconocen con colores celeste-gris claro (Buzai Gustavo. D., 2006).

Banda Combinación RGB

Banda 3 Red

Banda 2 Green

Banda 1 Blue

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Banda Combinación RGB

Banda 5 Red

Banda 4 Green

Banda 3 Blue

Combinación 5, 4, 3. Esta es la combinación con dos bandas en el infrarrojo (cercano y medio) muestra la vegetación en diferentes tonalidades de verde y rosa cuya variación se produce de acuerdo a las condiciones existentes. Las áreas urbanas aparecen en azul claro y el gua en azul oscuro (Buzai Gustavo. D., 2006).

SIG Libre 35

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Combinación 4, 5, 3. Aquí se utilizan las mismas bandas que en el caso anterior pero se asignan de forma diferente los filtros. Con ella la vegetación se diferencia en tonalidades de marrón, verde y amarillo. Las áreas urbanas aparecen con azul claro y las aguas en azul oscuro (Buzai Gustavo. D., 2006).

Banda Combinación RGB

Banda 4 Red

Banda 5 Green

Banda 3 Blue

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Combinación de bandas 7, 4, 2. Las áreas urbanas aparecen en tonos magenta, las praderas en verde claro y de verde oliva a verde brillante indica áreas forestales (los bosques de coníferas son mas oscuros que los caducifolios) (Fernández-Coppel Ignacio Alonso, 2001).

Combinación de bandas 7, 4, 1. Esta es otra combinación nos

muestra con mayor claridad las áreas urbanas.

SIG Libre 37

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SIG LIBRE AVANZADO (ANÁLISIS ESPACIAL)

Índice de incendios de origen antropogénico (Álgebra de Mapas)

De manera sencilla un álgebra de mapas es un conjunto de operaciones definidas sobre conjuntos de datos espaciales para el análisis y síntesis de la información espacial. • La principal capacidad de los SIG radica en la obtención de nuevas capas de

información a partir de otras preexistentes. Para ello, en el ámbito del trabajo con capas ráster, se dispone de un conjunto de herramientas de cálculo a partir de matrices de datos que reciben el nombre genérico de Álgebra de Mapas.

• El Álgebra de Mapas incluye un amplio conjunto de operadores y funciones que se ejecutan sobre una o varias capas ráster de entrada para producir una nueva capa de salida.

• Cada capa ráster es una matriz de números y la operación se realiza para todos los números de esta matriz, por tanto para todas las celdas de la capa ráster.

SIG Libre

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39 SIG Libre

• Para la realización del álgebra de mapas es necesario tener nuestro conjunto de datos armado, en este ejercicio trabajamos con la zona del Área Natural Protegida del Bosque La Primavera.

• Listado de capas vectoriales a utilizar: - Polígono del Bosque de La Primavera - Vegetación del Área de Protección de Flora y Fauna de La Primavera (APFFLP). - Zonificación de ANPBLP - Caminos (Buffer 200m) - Torres de Vigilancia (200m) - Casetas de acceso (200m) - Instalaciones Deportivas (Buffer 200m) - Línea de alta tensión (Buffer 200m) - Localidades (Buffer 500m) - Incendios (Buffer 200)

Álgebra de Mapas

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40 SIG Libre

• Se cuenta con el conjunto de datos vectoriales, pero es necesario realizarles un clip a la mayoría de las capas, para que entren dentro de polígono.

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SIG Libre 41

• Para realizar este proceso en un solo paso es necesario hacer lo siguiente: - Ir a Sextante > Herramientas para capas vectoriales > Cortar > Hacer clic derecho y ejecutar proceso por lotes (imagen 1).

Imagen 1

• En esta nueva ventana (imagen 2) podremos abrir las capas que deseemos en el aparatado Capa a Recortar en el botón con de los tres puntos … (1).

• En Capa de Recorte elegiremos el polígono del Bosque La Primavera (2). • En Capa_Recortada direccionamos nuestro archivo de salida (3).

1

Imagen 2

2 3

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SIG Libre 42

• Para la capa de recorte podemos hacer clic derecho y copiar esta capa, solo tenemos que seleccionar las siguientes filas y pegarlas para evitar poner una por una.

• En Región de Análisis ajustamos a los datos de entrada y aceptamos.

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SIG Libre 43

• Ahora ya tenemos nuestros recortes (clips) para el ejercicio.

NOTA: Fue necesario realizar Buffers a la capa de caminos, torres, casetas, instalaciones deportivas, línea de alta tensión, localidades e incendios (con sus respectivas distancias como se indica en el listado de capas a utilizar al inicio de este ejercicio).

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SIG Libre 44

• Es necesario que cada una de nuestras capas tenga un campo de ponderación, para realizar esto nos vamos a Sextante > Herramientas para capas vectoriales > Añadir Campo > clic derecho y ejecutar proceso por lotes.

• Valor por defecto: daremos el valor 10. • Resultado: Direccionamos los archivos de salida, puede ser los mismo de la capa,

para no generar otros.

• Capa: el listado de capas a utilizar para este ejercicio.

• Nombre del campo: aquí será el de pond.

• Tipo de campo: en este caso serán números enteros Integer.

• Longitud del campo: dejaremos 3 lugares.

• Precisión: Se refiere a la cantidad de números decimales a utilizar, esto solo aplica para tipos de dato Double.

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SIG Libre 45

• Una vez agregado el campo de pond, abrimos la tabla de atributos y podemos observar que cada shape en el campo pond tiene el valor de 10, ya que es el valor que nosotros le asignamos.

Vegetación del APFFLP Ponderación

Agricultura de temporal 10

Asentamientos humanos 10

Bosque de encino 2

Bosque de encino c/veg/sec 5

Bosque de pino-encino 2

Bosque de pino-encino c/v/s 5

Bosque p-e abierto 5

Bosque p-e abierto c/v/s 7

Cuerpos de agua 0

Incendio-quema 10

Pastizales 10

Vegetación raparía 1

Áreas sin vegetación aparente 8

Área de Exclusión 10

Zonificación Ponderación Recuperación 4

Aprovechamiento sustentable de agroecosistemas 8

Uso restringido 4

Uso publico 10

Protección 5

Aprovechamiento sustentable de recursos naturales 5

Aprovechamiento especial 5

Zonificación del BLP 5

Infraestructura Ponderación Caminos 10

Torre de vigilancia 10

Casetas de acceso 10

Instalaciones Deportivas 10

Línea de Alta Tensión 10

Población Ponderación Localidades 10

• En estas tablas observamos el valor de la ponderación que se le asigno a cada shape, veremos el ejemplo de la Vegetación.

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NOTA: Para iniciar tenemos que tener nuestra capa en edición. • Podemos observar la tabla de atributos de vegetación donde el campo pond es 10 y

el cual tendremos que cambiar dependiendo del tipo de vegetación, ya que la ponderación será distinta para cada una.

• Nos vamos a la herramienta filtro localizada en la barra de herramientas principal, nos aparecerá la siguiente ventana:

En la imagen podemos apreciar que hicimos doble clic en Leyenda después el signo = y seleccionamos bosque de encino. Se realizará la selección de estos elementos.

SIG Libre 46

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• Nos muestra la selección antes hecha. 1. Ahora nos posicionamos en el campo pond • Nos vamos a la calculadora localizada en la

barra de herramientas principal. • Tendremos una ventana como la siguiente:

1

• En Expresión Columna pondremos 2, ya que es el valor de ponderación que se le dio al Bosque de encino.

• Aceptamos

• En la tabla de atributos podemos observar el cambio en el tipo de vegetación del campo pond.

SIG Libre 47

• Finalizamos la edición y esto lo realizaremos para capa uno de nuestros shape y sus categorías.

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SIG Libre 48

• Una vez que tengamos nuestros shape con la ponderación habrá que rasterizarlos. • Rasterizamos todas nuestras capas, esto lo podemos realizar mediante el proceso

por lotes para ahorrarnos tiempo. • De igual manera nos vamos a Sextante > Rasterización e interpolación > Rasterizar

capa vectorial > Clic derecho y ejecutar proceso por lotes.

• Capa Vectorial: Añadiremos todas las capas que deseemos rasterizar.

• Campo: En este caso será el nombre del campo que anteriormente creamos.

• Resultado: Direccionamos todas nuestras capas.

Nos vamos a la pestaña de Región de Análisis:

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SIG Libre 49

• Aquí es necesario que anotemos las coordenadas extremas de nuestro polígono, y las capturemos en el Rango X y Y (esquina superior derecha y esquina inferior izquierda ).

• En tamaño de celda elegiremos 100, para que nos represente una hectárea. • Aceptamos.

Coordenada superior derecha X y Y

Coordenada inferior izquierda X y Y

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SIG Libre 50

• Ahora ya tenemos todas nuestras capas razterizadas, pero aún falta reclasificarlas, ya que tenemos valores nulos (null), es decir los datos que tienen valor de -99,999 los reclasificaremos como 0 para poder realizar el álgebra de mapas

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SIG Libre 51

• Para reclasificarlas todas en un solo paso nos vamos a Sextante > reclasificación de capas ráster > reclasificación > clic derecho y ejecutar proceso por lotes.

• Capa a reclasificar: Añadiremos todas las capas que deseemos reclasificar.

• Método: Min < x <= Max • Tabla de correspondencias:

hacemos clic en el botón (…) y aquí es donde aplicaremos la reclasificación, al finalizar en el campo aparecerá -100,000-0-0

• Reclasificación: Direccionamos los archivos de salida

• Nos vamos a la pestaña de Región de Análisis, ajustamos a los datos de entrada y aceptamos

• Todos nuestros ráster se encuentran ahora reclasificados y sin valores nulos.

Tabla de correspondencias

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SIG Libre 52

Calculadora de Mapas

• Utilizaremos la calculadora de mapas para sumar todos nuestros ráster. Nos vamos a Sextante > Herramientas de cálculo para capas ráster > calculadora de mapas (imagen 1).

Imagen 1

• Imagen 2 .- En la pestaña Parámetros ELEMENTOS > Capas > Seleccionamos cada una de nuestras capas con doble clic y las vamos sumando con el botón de +, por lo que quedara de la siguiente manera (imagen 3).

Imagen2

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SIG Libre 53

• En la imagen podemos observar todas nuestras capas sumadas.

• Direccionamos nuestro archivo generado.

• En Región de análisis, podemos ajustar a los datos de entrada o utilizar la extensión de otra capa.

• Ahora ya solo aceptamos.

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SIG Libre 54

• El resultado es el siguiente:

• Es necesario normalizarlo para tener valores de 0 a 1.

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SIG Libre 55

Normalizar

• Nos vamos a Sextante > Herramientas básicas para capas ráster > Hacemos doble clic en Normalizar (imagen 1).

Imagen 1

• En capa a normalizar será nuestro ráster al que le acabamos de realizar la suma.

• En método asignaremos el de 0 < x < 1, ya que queremos que nuestro valores sean de 0 a 1.

• Direccionamos nuestro archivo. • En Región de Análisis ajustamos a los

datos de entrada y aceptamos.

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SIG Libre 56

• Tendremos una imagen como la anterior, pero con valores de 0 a 1. • Para aplicar los colores nos vamos a la tabla de colores, y la activamos.

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SIG Libre 57

• Elegimos la paleta que mejor se adecue o nosotros generamos una nueva.

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SIG Libre 58

• En la pestaña Rampa podemos observar que el valor mínimo es 0 y el valor máximo , ya que anteriormente normalizamos.

• Aplicamos lo colores de la siguiente manera:

• Blanco 0 • Verde 0.015 • Amarillo 0.33 • Naranja 0.5 • Rojo 1

• Esto para poder

observar el Índice de incendios de origen antropogénico

• Ahora ya solo aplicamos y aceptamos.

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SIG Libre 59

• El resultado es el siguiente:

Álgebra de Mapas

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Paginas Web

• Fernández-Coppel Ignacio Alonso y Herrero Llórante Eliecer. Análisis visual de imágenes obtenidas del sensor ETM + Satélite Landsat [en línea] 2001. Recuperado el 3 de Diciembre en http://www.slideshare.net/senarap/landsat-analisisvisual

• Buzai Gustavo. D., B. C. (2006). Análisis Socioespacial con Sistemas de Información Geográfica. Buenos Aires: Lugar Editorial.

Bibliografía Consultada

• CONAGUA, Diccionario de Sistemas de Información Geográfica. Recuperado el 7 de Diciembre en http://siga.cna.gob.mx/SIGA/Diccionarios/glosario.htm#INICIO

• Carvacho Bart Luis. Geoprocesos utilizando Sistemas de Información Geográfica [en línea] 2010, Chile. Recuperado el 7 de Diciembre en http://www.cepal.org/celade/noticias/paginas/8/35368/pdfs/14PUC-Chile.pdf

SIG Libre 60