Los sistemas de información geográfica de ámbito local en las áreas rurales

DOCUMENTS D'ANALISI GEOGRAFICA 23, 1993, pp. 11 1-127 Los sistemas de información geográfica de ámbito local en las áreas rurales Antoni F. Tulla Résumé /Abstract /Resum / Resumen Les systkmes d'information géographique constituent une nouvelle révolution méthodologique pour emmagasiner, développer et analyser les bancs de données géoréférenciées. Leur diffusion aux États-unis au début de la décennie 1960-1969 et plus tard en Europe a eu pour conséquence leur utilisation dans la gestion et l'analyse temtoriales. Dans cet article on envisage de réfléchir sur les contradictions et les complémentariétés qu'implique l'utiiisation des SIG dans la gestion temtoriale, par exemple dans l'étabiissement du cadastre ou dans des recherches comrne celles concemant les modkles d'analyse des systkmes territoriaux dans le milieu rural. En s'appuyant sur l'analyse de différentes contributions et d'une sélection de références bibliographiques, on propose d'introduire ce qu'on appelle les systkmes d'information locale (SIGAL), c'est B dire les SIG qui seraient 2 la base d'une double utilisation pour la recherche et la gestion. Dans ce sens on a jugé comme étant trks utile la collaboration entre les spécialistes en études rurales et les spécialistes en techniques et méthodologie des SIG. Geographical information systems (GIS) emerge as a further methodological revolution for the storage, development and analysis of geographical data bases. Their diffusion in the United States at the beginning of the 1960s and later in Europe has facilitated their use in spatial analysis and in management. This article airns to make some reflexions on both the contradictions and the complementary nature of the use of GIS in management. These uses include the collection of statistics at municipal level; research projects such as territorial systems analysis models in rural areas. Through different contributions and a selection of bibliographic references the so-called local information systems are identified as the GIS which serve as a compatible base for use in both research and management. The collaboration which has exis- ted between researchers on rural topics and specialists in GIS methodology and techniques has obviously been highly positive. Els sistemes d'informació geogrxica (SIG) apareixen com una nova revolució metodolbgica en l'emmagatzematge, desenvolupament i anklisi dels bancs de dades georeferenciats. La seva difusió als Estats Units a principis de la dbcada de 1960-1969 i després a Europa ha permbs el seu Ús en la gestió i anklisi del temtori. En aquest article es pretén reflexionar sobre les contradiccions i complementaritats de 1'6s del SIG en la gestió, per exemple, per a la confecció del cadastre, o en la recerca, com seria el cas dels models d'anklisi de sistemes temtorials en 1'8mbit rural. A través de diverses aportacions i d'una selecció de referbncies bibliogrkfiques es pretén introduir els denominats sistemes d'informació local (SIGAL) com els SIG que serveixen de base per a un ús compatible de recerca i gestió. En aquest sentit, es valora com a molt positiva la col~laboració entre els especialistes de temes rurals i els que ho són de la t&cnica i metodologia dels SIG. Los sistemas de información geográfica (SIG) aparecen como una nueva revolución metodológica en el almacenarniento, desarrollo y análisis de 10s bancos de datos georreferenciados. Su difusión en 10s Estados Unidos a principio~ de la década 1960-1969, y después en Europa, ha permitido su uso en la gestión y el análisis temtorial. En este articulo se pretende reflexionar sobre las contradicciones y complementariedades de uso de los SIG en la gestión, por ejemplo, en la realización del catastro, o la investigación, como seria el caso de 10s modelos de análisis de sistemas temtoriales en el ámbito rural. A través de distintas aportaciones y de una selección de referencias bibliográficas, se pretende presentar 10s denorninados sistemas de información local (SIGAL) como 10s SIG que sirven de base para un uso compatible entre la investigación y la gestión. En este sentido se valora como muy positiva la colaboración entre 10s estudiosos de 10s temas rurales y 10s especialistas en la técnica y metodologia de 10s SIG. La difusión de 10s sistemas de información geográfica (SIG) ha sido muy rápida, primer0 en Estados Unidos y después en Europa, desde la década de 1960-1969. Sin embargo, el ámbito de análisis, el tipo de usuario, la información requerida o, sim- LOS SISTEMAS DE INFORMACI~N GEOGRÁFICA DE ÁMBITO LOCAL EN LAS ÁREAS RURALES plemente, el desarrollo del tipo de SIG deseado, no ha avanzado con la misma intensidad. Las áreas urbanas, por la densidad de información que requieren 10s Órganos que las gestionan, han sido el objeto prioritario en el desarrollo de 10s SIG (Maguire, Rhind y Goodchild, 1991). Si tenemos en cuenta que cada institución desea disponer de una información integrada de las variables que son significativas en el ámbito territorial de su competencia, entonces serán las funciones de la institución las que definiran el tipo de SIG en primera instancia (Guimet, 1992). La valoración del suelo, de 10s edificios y de las actividades que en ellas se desarrollan, ha sido, y aún es, la función principal de las instihrciones de gestión del territorio. La recaudación de impuestos se lleva a cabo, en gran medida, sobre una base impositiva que presupone unos criterios de valoración sobre una base de datos georreferenciada y objetivable (Ottens y Harts, 1990). El catastro, en la mayor parte de 10s paises desarrollados del mundo, ha sido la función generadora de 10s SIG. El mayor dinamismo económico de las áreas industriales y de servicios en comparación con las rurales ha sido la razón principal para que 10s SIG trataran problemas urbanos y muy raramente problemas rurales (Perrotter-Muller, 1987). El interés de esta comunicación reside precisamente en mostrar la necesidad de un SIG adaptado a las áreas rurales y no únicamente a las necesidades de las áreas urbanas o a la gestión catastral (Ashdown y Schaller, 1990). Estructuraremos nuestra exposición en cuatro apartados: 1. La introducción de 10s sistemas de información geográfica; 2. La problemática de un SIG del ámbito rural; 3. Los objetivos, elementos y problemas del mismo; 4. El sistema de información local como modelo. Las reflexiones que se exponen sobre el tema han ido surgiendo en el Departamento de Geografia de la UAB de las aplicaciones realizadas del programa Map Analysis Package (Alegre, 1983), la generalización del uso de métodos y técnicas cuantitativas (Alegre y Tulla, 1986), asi como las aplicaciones realizadas en el marco del programa Man and Biosphere (Ganyet y Tulla 1988; Matínez, Nunes y Valero, 1988) que han desarrollado la formación de un equipo de investigación (Proyectos DGICYT PB870773, DGICYT PB90-0689 y CICYT INF91-0476) centrado en el diseño y la aplicación de SIG a micro y mesoescalas en áreas rurales (Nunes, 1989 y 1991). Los SIG tienen por objeto la recogida, el almacenamiento, el análisis, la manipulación y la presentación de 10s datos de la superficie terrestre que son de interés para la sociedad humana (Lleopart, 1990). Esta posible definición es intrínseca a todas las geógrafas y geógrafos que han actuado como tales antes y después del reconocimiento DOCUMENTS D'ANALISI GEOGR~CA. 23.1993 científic0 de la geografia. Sin embargo, es básico considerar tres aspectos que por separado no constituyen una base para desarrollar un SIG: primero, la necesidad de delimitar y concretar 10s elementos y procesos geográficos; segundo, la creación de un banco de datos de dichos elementos y procesos; y tercero, su tratamiento sistemático de acuerdo con unos objetivos claramente definidos (Cebrian, 1992). En este sentido podemos redefinir un SIG por 10s tipos de funciones operativas que abarca. Las mis básicas serían la entrada de información y la representación gráfica y cartográfica de dicha información como salida. Ya mis especificas serían las funciones de gestión de la información espacial que nos interese particularmente, siendo la función más compleja conceptualmente, el análisis de datos integrados en el territorio que facilitar4 el uso de la simulación como método (Bosque Sendra, 1992). Las posibilidades técnicas, inseparables del desarrollo cientifico del conocimiento, permiten una mayor aproximación a la realidad de 10s modelos que se han diseñado para representarla y simular diversos escenarios basados en 10s mismos (Reinhardt, 1991). La situación Óptima de un SIG seria poseer un banco de datos que abarcara todos 10s elementos y fenómenos de la superficie terrestre a una escala grande, asi como disponer de unos procedimientos, teóicos y técnicos, exhaustives, de análisis y manipulación de dichos datos (Chorley, 1987). Como es obvio, esto es imposible ya que siempre se deberá reducir la complejidad informativa de acuerdo con una serie de limitaciones científicas, técnicas, económicas e incluso sociales. La simplicidad y operatividad del modelo dependen de un desarrollo efectivo de la teoria geográfica, asi como del condicionarniento del coste monetari0 y temporal, que a su vez dependen de la complejidad tecnológica de cada sociedad (Bosque Sendra, 1990). También son muy importantes las limitaciones sociales que fijarán las prioridades del colectivo. Es a partir de estas limitaciones propias del entorno del sistema que se deberán redefinir con exactitud 10s objetivos que se pretende conseguir con el desarrollo de dicho sistema (Ruiz, Rodríguez, Rullan y Salva, 1990). El tema clave, sin lugar a dudas, ser6 distinguir muy claramente entre la definición del sistema como modelo teórico y como conjunt0 de elementos y capacidades tecnológicas. Por desgracia, se prioriza más la segunda concepción de 10s SIG, tanto por parte de 10s defensores como de 10s detractores de su importancia en la geografia actual, cuando una sin la otra no es realmente un SIG. En todos 10s paradigmas de la geografía,~ por extensión de la ordenación del territorio, siempre se precisa un equilibri~ entre teoria y técnica que permita un desarrollo cientifico del nuevo enfoque metodológico (Rhind, 198 1). El enfrentamiento conceptual y metodológico entre 10s que consideran 10s SIG únicamente como un entorno informático capaz de introducir datos compatibles, almacenarlos, transformarlos y ofrecer productos útiles al análisis y la gestión del temtorio, están reduciendo su función a ccsistemas de procesamiento de datos>> (Rhind, 1976), y 10s que plantean 10s SIG como un avance teórico y meto- LOS SISTEMAS DE INFORMACI~N GEOGRAFICA DE AMBITO LOCAL EN LAS AREAS RURALES dológico en la formulación de modelos, donde 10s conocimientos y avances tecnológicos son una parte substancial pero no Única, es el resultado de un mayor desarrollo de estos Últimos. Es un reto para 10s usuarios académicos de 10s SIG restablecer dicho equilibrio, tanto al fijar 10s objetivos con claridad como en la concreción de las entidades geográficas (Taylor, 1990). Es evidente que toda la cornunidad geográfica coincidiria en sefialar el mapa como el modelo más característic0 de la disciplina, y también que todo el colectivo más relacionado con el desarrollo de 10s SIG contemporáneos está de acuerdo en que el mapa ha sido el primer SIG en la historia de la geografia. Es por el10 que 10s avances metodológicos de 10s SIG se fundamentan y entroncan con el de la cartografia, la teledetección y el análisis multivariante (Bunce, Morell y Stel, 1975). sin embargo, tal como sucedió con la revolución cuantitativa en las décadas de 1950-1959 y 19601969, el marco conceptual que da lugar a un nuevo enfoque metodológico precisa de un cuerpo teórico que se desarrolle a partir de las ventajas de 10s nuevos recursos técnicos, pero basándose en un modelo cada vez más ajustado a la compleja realidad de la superficie terrestre (Beguin, 1989). Es preciso desarrollar teorías sobre el funcionamiento de un territorio, a nivel global y concreto, de acuerdo con las necesidades de 10s usuarios, que definan los objetivos del SIG. A pesar de ello, debemos tener en cuenta que una buena parte de 10s problemas geográficos pueden mejorar su explicación, por sencillos que sean, a través de 10s SIG, tal como ha sucedido con el uso de la cartografia, la teledetección o 10s métodos cuantitativos, si en el diseño se definen las funciones correctamente (Chuvieco, 1990 y Tomlin, 1990). Asimismo, al igual como con el uso del ordenador y lospackage correspondientes en 10s métodos antes citados, el usuari0 podrá utilizar, con las limitaciones propias de un programa estándar, pero también con la mayor facilidad de su manejo, 10s distintos entornos de 10s SIG siempre que defina adecuadamente 10s objetivos de su investigación (Cebrian y Mark, 1986; Cebrian y Mark, 1987). Y recordemos que 10s problemas geográficos pueden ser tanto la ordenación del territorio, como una simple clasificación de una variable (Murcia, 1986). Si una institución debe garantizar la eficacia del sistema cartográfico de un país, actualmente deberia desarrollar un SIG con un banco de datos territoriales, actualizado por períodos cortos (1-6 meses), a escala grande (1:500-1:2.000), que hubiera definido previamente 10s elementos y fenómenos a tener en cuenta en el diseño inicial y las posteriores actualizaciones. Si dicha institución debe facilitar producción cartográfica a distintos sujetos, se deberian conocer sus necesidades para hacer compatible la estructura del banco de datos con las manipulaciones posteriores (Rhind, 1988). Siguiendo con este ejemplo, podriamos comentar las fuentes de la información, 10s procedimientos para hacerlas compatibles entre sí, la complejidad de la nueva tecnologia especializada (hardware y software), 10s presupuestos económicos DOCUMENTS D'ANALISI GEOGRAFICA, 23,1993 disponibles, 10s reglamentos y otras normas jun'dicas que definen el tipo de análisis del temtorio (planificación urbana, impacto medioambiental ...), etc. (England, 1985). Cada tip0 de SIG tiene sus objetivos, su complejidad y las posibilidades de una tecnologia determinada (Ball y Babbage, 1989). Entre 10s objetivos del Ministeri0 de Defensa, que puede priorizar información del tipo <<dimensiones y capacidad de soportar peso de un puente>>, y 10s objetivos de un servicio de protección de incendios, que deben conocer con exactitud <<la localización y las caracteristicas de 10s puntos de acceso al agua>>, por ejemplo, hay muchas diferencias, tanto de tipo conceptual como de resolución técnica de la base de datos (Brunet y Ruiz, 1990). Aunque hay problemas de tipo general, como la presentación de datos tipo raster (información referenciada a una malla) o de tip0 vectorial (información referenciada a coordenadas de puntos), la precisión en 10s procesos de digitalización, etc., siempre es necesario, primero, definir 10s objetivos de un SIG, y después 10s elementos y procesos a considerar, para discutir finalmente la forma de presentación de 10s datos que 10s representan (Burrough, 1986). La capacidad técnica del entomo de 10s SIG (hardware y software), 10s periféricos, asi como las configuraciones estándar desarrolladas (package especificos), delimitan, en buena parte, la forma en que se deberá tratar la información, ya que esta existe de muy diversas formas y siempre es necesario formular supuestos definitorios y restrictivos (Cebrian, 1988). Muchas veces no puede afirmarse si es la configuración técnica la que define un tip0 de SIG o este promueve determinados avances tecnológicos. En cualquier caso, debemos tener muy claro que el diseño de un SIG consta de dos partes básicas: la definición de las funciones-objeto y la configuración de un sistema informático (hardware, sofware, periféricos y procesos). Las funciones pueden ser de 10 mis genérico (sistemas de transporte del continente europeo) o especifico (sistemas de transporte del continente europeo) o especifico (sistema de transporte metropolitan0 de Barcelona), orientadas a la investigación de base (tipos de especies vegetales en un territorio) o la gestión económica (elaboración y gestión del catastro), y de muchos otros tipos (Laurini y Thompson, 1992). Podemos afirmar, por tanto, que 10s SIG proveen de información y de elementos de análisis para la toma de decisiones en la investigación, planificación y gestión del territori~. sin embargo, no debe menospreciarse el desarrollo metodológico y técnico en la obtención, adecuación, manipulación y presentación de 10s datos, estrechamente unido al desarrollo del hardware, software, periféricos y packages especificos (Chrisman, 1989 y Jensen, 1989). Esta dialéctica entre las funciones y la configuración informática de 10s SIG, enturbia el equilibri0 entre las dos partes básicas, especialmente por la complejidad creciente de las configuraciones informáticas como sistema, aunque cada vez sea mis sencilla como usuario, que promueve la especialización de 10s geógrafos y otros profesionales en su diseño y uso (Fraser, 1991). LOS SISTEMAS DE INFORMACI~N GEOGFL~CA DE ÁMBITO LOCAL EN LAS ÁREAS RURALES De acuerdo con la explicación anterior, el punto de partida mis apropiado al diseñar un SIG ser6 la definición y formalización de las necesidades del usuario en vez de centrarse únicamente en 10s datos y sus fuentes (Peuquet y Marble, 1990). Obviamente, cuando esta fase esté claramente estructurada, se deberá adecuar las bases de datos a 10s elementos y procesos (variables y funciones-objeto) que precisan la formalización del modelo planteado por el usuario: la obtención y recogida de la información, el tipo referencial de la misma (raster o vectorial), la compatibilidad en la relación entre las distintas variables, el nivel de resolución territorial (escala) ..., 10s problemas para almacenar una magnitud excepcional de datos y, especialmente la transformación en una matriz de datos operativa en un entorno informático de un SIG determinado. Todo el10 ocupará un espacio de tiempo, recursos humanos, económicos y técnicos muy importantes en cualquier proyecto (Bunce, 1984). En esta segunda fase habría que reformular algunas de las variables y funciones establecidas inicialmente, por las dificultades o lirnitaciones que puedan plantear: desde el elevado coste hasta la imposibilidad material de obtener una información de una forma determinada, en bruto o transformada. En una tercera fase, se obtendrán unos resultados que satisfagan las necesidades del usuario. Una de las virtudes de 10s SIG es su adaptación permanente a la función para la que han sido creados. Finalmente, la mayor o menor potencia de un SIG debería fijarse de acuerdo con la capacidad de análisis de 10s elementos y procesos formalizados que facilitan la investigación, planificación y gestión del territorio por parte del usuario (Rhind, 1990; Maguire, Rhind y Goodchild, 199 1). Al diseñar un SIG aplicado a un ámbito rural, considerarnos que es previo definir la dimensión espacial de acuerdo con una jerarquia en la ordenación del territorio. El10 implica asumir una estructura de niveles organizativos, como podria ser el municipi~, la subcomarca, ((rodalia,,, en catalán), la comarca, la supercomarca, ccvegueria*, en catalán), la región etc., discutibles, pero que corresponden a las decisiones que se deben tomar en la fase normativa en la planificación o la modelistica (Nelslo, Ferrer y Mateu, 1991). De acuerdo con la filosofia, en el diseño de un SIG, esta dimensión espacial debería ser la más adecuada a las necesidades del usuario. Si se desea desarrollar un SIG apto para la investigaión de base, la planificación y la gestión de un ccterritorio rural integrado,, debena escogerse un ámbito comarcal o de ccrodaha>> que incluyera una ccciudad mercado, junto con el entomo rural que se estructura a su alrededor. La escala ha de ser grande, entre 1:500 y 1:5.000, variable entre las áreas urbanas y las propiamente rurales. Sin embargo, el nivel de resolución no se fijará únicamente por la escala, sino por la densidad de las referencias en 10s datos DOCUMENTS D'AN,~ISI GEOGRAFICA, 23,1993 de tip0 vectorial o la dimensión de la malla en 10s datos de tipo raster (Chuvieco, 1990), siendo aconsejable una malla entre 100 m de lado (cuadrículas de una hectárea) y 10 6 20 m de lado. Al comparar un SIG de ámbito urbano y uno de ámbito rural se tiende fácilmente a considerar escalas grandes para el primer0 y de tipo medio para el segundo. Esto es un error porque se confunde la trama viaria con la diversidad del territorio. En un bosque puede ser significativo distinguir las pendientes, el grado de desarrollo forestal, la orientación, el tip0 de suelo, etc., aunque corresponda a una rnisma especie, si, por ejemplo, se pretende disponer de un SIG apto para la prevención de incendios, Siempre serán las funciones del SIG las que definirán el nivel de resolución (Viña, 1979). En una planificación de usos del suelo podría ser suficiente una malla de 100 m de lado en un ámbito rural, aunque 10s cambios que se produjesen posteriormente hm'an necesaria, probablemente, una malla de 25 m, o de 10 m si se incluyeran 40s recursos hídricos y el saneamiento>>, como mínimo. En cualquier caso, en las áreas que ya fueran urbanas sí que sería necesaria una malla rnás densa, 10 que comportaria dos tipos de malla (Stiefel, 1987). Aunque técnicamente pueda ser posible una agregación o desagregación en el diseño de un SIG, conceptualmente no sería correcta la operación de desagregar si la información no tiene el nivel de resolución requerido para cada función-objeto. Estas consideraciones no permiten afirmar que un SIG ser6 rnás operativo cuantas menos funciones tenga. Un espacio homogéneo facilita un SIG más sencillo, mientras que 10s espacios heterogéneos muestran mayores complejidades en la estructura de la base de datos. Esto es 10 que sucede en las áreas rurales, consideradas como un sistema organizado donde aparecen situaciones muy complejas (subsistemas) que no tiene sentido referenciarlas por separado. Es decir, que las bases de datos de 10s diversos subsistemas deben ser compatibles. El sistema productivo se entrelaza con el subsistema residencial, y ambos están vertebrados por el de las infraestructuras, básicamente viarias, y 10s equipamientos; asimismo, por la naturaleza de las actividades económicas que existen en un área rural, deberá considerarse al medio natural como básico para 10s demás subsistemas (T.M. Roberts y R.D. Roberts, 1984). En general, podría afirmarse que 10s SIG urbanos son más fáciles de diseñar por la posibilidad de desglosar 10s subsistemas y compatibilizarlos posteriormente. Sin embargo, el10 no niega que un SIG diseñado explícitamente para la gestión catastral, por ejemplo, no sea más sencillo, aunque en las fases siguientes presente una mayor complejidad por la dimensión y la heterogeneidad del territorio abarcado (Worrall, 1990). En este sentido, un SIG para un área rural, con un amplio abanico de funciones, debed tomar un modelo inicial sencillo y aiiadirle posteriormente otras funciones (Ashdown y Schaller, 1990). Este método precisa, sin embargo, compatibilizar 10s datos con una referenciación tip0 raster con 10s de tipo vectorial. LOS SISTEMAS DE INFORMACI~N GEOGRAFICA DE AMBITO LOCAL EN LAS AREAS RURALES El primer problema es seleccionar una o varias clasificaciones de usos del suelo, de acuerdo con las diversas funciones, para una misma variable (Curran, 1985). La gestión urbanística y la planificación del medio natural deben ser compatibles en un área rural, y, por tanto, la información de ambas clasificaciones capaz de sobreponerse. Esta es una de las ventajas de 10s SIG actuales sobre 10s tradicionales (cartografia convencional), ya que puede almacenarse información de subsistemas que s610 se cruzarh en análisis excepcionales, pero que no entorpecen el uso cotidiano del SIG para dos usuarios prácticamente independientes. La conclusión es obvia; en un SIG de ámbit0 rural se deberá recoger la información por subsistemas separados manteniendo una coordinación mínima en cuatro aspectos: el nivel exacto de resolución y escala, el subsistema a desarollar inicialmente y que operar6 como referencia, la formalización de las variables (conceptual y técnicamente) y 10s procesos de transformación a realizar, así como una estructura territorial definida como marco de aplicación del SIG (Krippendorf, 1987). Si queremos concretar 10s elementos y procesos que se deberían tener en cuenta en el diseño de un SIG de ámbito rural, estos podrían ser 10s siguientes: 1. Medio natural y recursos rurales. 1.1. Actividades económicas basadas en el medio natural. 1.1.1. Agricultura. 1.1.2. Ganadería. 1.1.3. Forestal. 1.1.4. Mineria. 1.1.5. Pesca e instalaciones hidroeléctricas. 1.2. Elementos y dinámica de la vegetación. 1.2.1. Mapas de vegetación. 1.2.2. Intensidad de ocupación de especies. 1.2.3. Medición de biomasa y su modificación. 1.2.4. Medición de la fotosíntesis y respiración. 1.2.5. Riesgo sobre la vegetación (incendios...). 1.3. Elementos y dinámica de 10s animales. 1.3.1. Vertebrados. 1.3.2. Invertebrados. 1.4. Tipos de suelos. 1.4.1. Estructura de suelos (estabilidad física y capacidad de retención del agua). 1.4.2. Perfil del tip0 de suelos (horizontes). 1.4.3. Fertilidad del suelo (flujo de nutrientes). DOCUMENTS D'ANALISI GEOGRAFICA, 23,1993 DANGERMOND, J. y FREEDMAN, C. (1984), Findings Regarding a Conceptual Model of a Municipal Data Base and Implications for Sofiare Desing, Inc. Redlands (California) Environmental System Research Institute. DANGERMOND, J. 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