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Sistemas de Información Geográfica

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Sesión de Laboratorio 2

Digitalización de mapas

Introducción.

A continuación se describe el procedimiento básico para la digitalización de

mapas en el laboratorio de Geoinformática (Cartografía). Siga cada uno de los pasos

proporcionados, así como los puntos de recomendación.

La digitalización es el proceso de convertir los objetos y rasgos que aparecen en

un mapa impreso (papel o algún otro material) a un formato digital. Para realizar este

proceso es necesario contar con una tableta digitalizadora conectada a una computadora.

Como usted sabe la información (curvas de nivel, cuencas y arroyos, etc.) trazada en el

mapa tiene ciertas coordenadas, éstas dependerán del sistema cartográfico empleado para

la elaboración del mapa. Por lo general los mapas editados por INEGI presentan los dos

sistemas de coordenados: geográficas (latitud y longitud) y de la proyección Transversa

de Mercator (UTM, “Eastings” [Este] y “Northings” [Norte]). Las coordenadas

geográficas o UTM de cada uno de los elementos presentes en los mapas son transferidos

automáticamente a través de la digitalización y serán almacenados en forma digital.

Objetivos.

• Preparar la tableta digitalizadora.

• Preparar su mapa a digitalizar.

• Registrar su mapa.

• Digitalizar rasgos (cuencas, arroyos, sitios, carreteras, etc).

• Exportar datos espaciales a ArcView

Antes de digitalizar:

Antes de iniciar su digitalización proceda con los siguientes pasos, que son

fundamentales para que exista una buena comunicación entre la tableta y la computadora.

En el laboratorio de cartografía existen dos tabletas digitalizadoras (Summagraphics y

Calcomp). En ambas están instalados los programas ArcView, Didger 3 y AutoCAD

Map, que podrá utilizar para la digitalización.


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• Uso de la tableta Summagraphics: Si la computadora se encuentra apagada,

primero encienda la tableta accionando el interruptor de presión que se encuentra

en la parte posterior de ésta (esquina superior derecha, cerca de los cables), pero si

la computadora ya está encendida verifique si existe comunicación entre la tableta

y la computadora. Para realizar esto mueva el “ratón” de la tableta sobre ésta y si

el cursor se mueve en la pantalla de la computadora quiere decir que ya hay

comunicación. Este paso es muy importante para la digitalización. No apague y

encienda la tableta si ya existe comunicación.

• Uso de la tableta Calcomp: Si se encuentra apagada la computadora encienda la

tableta accionando el interruptor que se localiza en la margen de la esquina

inferior de la tableta. Por otro lado, usted podrá notar si existe comunicación entre

la tableta y la computadora cuando al colocar el “ratón” de la tableta sobre ésta el

pequeño foco que se encuentra en la parte superficie (margen inferior izquierda)

se mantiene sin parpadear, o al remover el “ratón” de la tableta el cursor se mueve

en el monitor de la computadora.

Una vez verificado que existe comunicación entre tableta y computadora, adhiera

su mapa sobre la tableta digitalizadora. NO UTILICE cinta adhesiva, o “Masking Tape”

ya que podrían dañar el mapa y la tableta, use solamente cinta “Microporo”. Al finalizar

su digitalización por favor retire el mapa de la tableta. Aunque piense trabajar

posteriormente. El pegamento existente en la cinta se adhiere a la tableta y la puede

dañar.

Para una buena digitalización es recomendable que su mapa no este doblado,

enrollado o rasgado. Ya que esto altera la precisión de la digitalización y confiabilidad

de los datos digitalizados.

Inicio de digitalización:

El programa ArcView cuenta con su propia extensión para la digitalización de

mapas; sin embargo, aquí se explicarán los procedimientos utilizando los programas

Didger. Si el usuario desea utilizar la extensión de ArcView para digitalizar, una breve

descripción se incluye en el Apéndice A.

A continuación se explica el uso del programa Didger. Este programa se podrá

encontrar en el menú de programas (Fig. 2-1).

Figura 2-1. Localización del programa Didger 3, computadoras del laboratorio de cartografía


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Al iniciar el programa, éste desplegará la pantalla principal (Fig. 2-2).

Supongamos que usted inicia un nuevo proyecto. Haga clic en el botón de configuración

de tableta (“Tablet Calibration...”), o en la barra del menú principal seleccione la

opción “Digitize”, ahí encontrará un submenú con varias opciones entre éstas está

“Tablet Calibration...”. Use cualesquiera de las opciones para desplegar la ventana de

configuración y registro del mapa (Fig. 2-3).

Figura 2-2. Ventana principal del programa Didger 3.

Registro del Mapa:

Después de seleccionar “Tablet Calibration....” aparece una ventana en la que se

requiere introducir cierta información. Primeramente seleccione el tipo de sistema

coordenado a utilizar, i.e., coordenadas cartesianas o coordenadas proyectadas (esto

dependerá del mapa impreso). En la opción de parámetros de la proyección del mapa

usted seleccionará la categoría i.e., geográficas (“World/Continental Proyections”) o

UTM. Si usted desea digitalizar un mapa editado por INEGI use coordenadas

proyectadas (“Projected Coordinates”). Usted puede usar coordenadas geográficas o

UTM en los mapas de INEGI, pero debe elegir que sistema coordenado utilizará para

georeferenciar el mapa en la tableta. En la figura 2-3 se presenta un ejemplo de un mapa

que tiene coordenadas UTM y que se ubica en la zona 12 norte. El mapa en este caso

informa que fue construido a partir de Datum NAD 1927. Por último usted deberá

especificar las unidades de calibración (metros o grados decimales) y la unidades de

despliegue (metros o grados decimales).


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Figura 2-3. Configuración inicial de la tableta y selección de sistema coordenado.

Una vez que ha proporcionado la información referente al mapa, usted registrara

el mapa, haga clic sobre el botón “Next>” y aparecerá una ventana (Fig. 2-4).

Figura 2-4. Introducción de puntos de control para georeferenciar el mapa.

Introduzca primeramente los valores que corresponden a las coordenadas en “X”

(“WorldX”), éstas pueden representar las coordenadas de la latitud (grados decimales) o

este (Eastings, UTM, metros) del primer punto, posteriormente el valor en “Y”

(“WorldY”), que son las coordenadas de longitud norte (grados decimales) o norte

(Northings, UTM, metros). Usted requiere un mínimo de cuatro puntos de control para

georeferenciar el mapa, seleccione estos puntos sobre el mapa en el sentido de las

manecillas del reloj. Haga clic sobre el botón “Add Point” para añadir un nuevo punto en

la tabla. Una vez que ha introducido los valores en “X” (WorldX) y “Y” (WorldY) para

cada punto de control asigne el valor de identificación a cada uno, i.e., “Point ID 1, 2, 3,

4”.

Utilizando el “ratón” de la tableta haga un clic sobre cada uno de los puntos

seleccionados en el mapa presionando el botón “0” (tableta Calcomp) o botón “1”

(tableta Summagraphics). Cada vez que haga clic en cada punto aparecerá un diamante

rojo en la ventana “Create Calibration Points” de Didger (Fig. 2-4). Una vez que ha


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introducido los puntos haga clic sobre el botón “Next>” y aparecerá una ventana

mostrando los errores de la georeferenciación (Fig. 2-5).

Figura 2-5. Error de calibración de la tableta (RMS).

La ventana de calibración de error de “RMS” (Root Mean Square) nos permite

aceptar o rechazar nuestra georeferenciación. Un caso ideal es cuando el valor del error

RMS, que se encuentra en la parte inferior de la ventana, es igual a cero; sin embrago, no

siempre se tiene este caso. El RMS es el error la desviación estándar basada en todos los

valores de error (Fig. 2-6). Esto es determinado usando la ecuación:

( )n

txRMS

∑ −=

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Donde:

x= punto digitalizado

t= localización verdadera (o esperada)

n= número de puntos digitalizados para la calibración

La precisión de la digitalización es reflejada por el valor de error de RMS que Didger

reporta en el proceso de calibración. Cuando usted digitaliza los puntos de referencia,

Didger determina la diferencia entre los sitios digitalizados y los sitios esperados. Esta

diferencia es reportada para cada punto usado para la calibración.


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1 RMS (68.3%)

2 RMS (95.4%)

Posición real

Figura 2-6. Gráfico mostrando la relación entre la localización real del punto y la

probabilidad que digitalizar el punto dentro de cierta distancia.

El error RMS aceptable define el estándar de precisión que usted desea aplicar a

su proyecto en Didger. Antes de que inicie un proyecto, usted deberá determinar el nivel

de error aceptable. Además, sin considerar los estándares que usted aplique, es

recomendable revisar el valor de RMS antes de proceder con su proyecto. Por ejemplo,

si usted inadvertidamente introduce coordenadas incorrectas para su calibración, esto

puede ser reflejado en el valor de RMS.

Supongamos que usted desea obtener sus propios estándares usando un mapa

escala 1:50,000 de INEGI y quiere digitalizar puntos que estén dentro de 0.25 mm de su

posición verdadera. Sus estándares requieren que usted tenga un 95% de confiabilidad de

que sus puntos están dentro del límite aceptable. En otras palabras, cuando usted produce

un mapa escala 1:50,000 de datos digitalizados, usted está seguro que las posiciones

trazadas están dentro de 0.25 mm de su posición real. Con esta información, usted puede

determinar el error RMS aceptable para su proyecto.

Si usted calibra el mapa usando metros, como unidad de calibración de puntos de

control (PC), el valor de RMS es también en metros. Para calcular un valor de RMS

aceptable, usted debe traducir el error del mapa aceptable (0.25 mm) a error aceptable en

el terreno (el error en la escala real). El error del terreno está basado en el error del mapa,

por lo tanto usted puede convertir el error del mapa requerido a error del terreno

requerido. Esto es realizado usando la siguiente formula:

Error aceptable del terreno = error del mapa aceptable * escala * unidades de conversión

Error aceptable del terreno = 0.25 mm * 50,000 * 0.001 m/mm = 12.5 m

De aquí usted puede calcular el error RMS aceptable. Recuerde que usted quiere

estar 95% seguro que sus datos digitalizados están dentro del límite, el cual corresponde a

dos distancias RMS (dos desviaciones estándar).

RMS aceptable = Error aceptable del terreno / Factor RMS


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RMS captable = (12.5 / 2) = 6.25 metros

Si el valor de RMS es aceptable haga clic en el botón “Next>” para ver la

siguiente ventana (Fig. 2-7). En esta ventana usted puede configurar la tolerancia de los

vértices (Vertex Tolerance) y unión entre líneas (Snap Tolerance). Asegúrese que el

campo “Numeric Display Format” tenga cuatro dígitos. Por último observe el campo

“Tablet Button Settings” para ver la función de cada uno de los botones del “ratón” de la

tableta. Haga clic sobre el botón “Next>” para ver la última ventana.

Figura 2-7. Calibración final y configuración del proyecto.

En la última ventana de calibración de tableta y georefenciación del mapa, usted

podrá definir los límites de su proyecto. Supongamos que el área que desea digitalizar no

tiene o no cae dentro de la cuadricula de las coordenadas UTM, pero usted ha utilizado

las coordenadas mas próximas, si desea digitalizar el área fuera de las coordenadas

solamente defina la extensión en los ejes X (“X Axis Minimum” y “X Axis Maximum”),

y Y (“Y Axis Minimum” y “Y Axis Maximum”). Si desea que la imagen que se

digitalice se despliegue con las escalas en “X” y “Y” proporcionales, active el campo

“Set Proportional XY Scaling” (Fig. 2-8).

Figura 2-8. Ajuste de la extensión del proyecto y proporcionalidad de las escalas en los ejes X y Y.


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Por último haga clic sobre el botón “Finish” para iniciar la digitalización.

Digitalización de objetos:

El programa Didger consta de varias funciones entre ellas están la digitalización

de puntos, líneas y polígonos. Si los procedimientos anteriormente descritos tuvieron

éxito, usted está listo para digitalizar los rasgos presentes en el mapa.

En la ventana principal de Didger usted verá cuatro cruces con un círculo

insertado, estos representan los puntos de control digitalizados. Asimismo, la barra de

íconos del margen izquierdo muestra los objetos que pueden ser digitalizados, i.e., texto,

polígonos irregulares, líneas, puntos y círculos (Fig. 2-9). Al final de la calibración usted

notará que el primer ícono de la segunda barra de menús está activado .

Figura 2-9. Puntos de control digitalizados y menús activados para la digitalización.

Digitalización de sitios (puntos)

En la digitalización de puntos se incluyen todos aquellos rasgos que representan

un espacio puntual. Por ejemplo: poblado, sitio de muestreo, toma de datos (estructural,

estratigráfico, paleontológico, arqueológico, etc.), pozos, etc. Para digitalizar puntos

haga clic sobre el icono de puntos . Después de esto aparece una ventana solicitando

información sobre las características que definirán este objeto (Fig. 2-10).


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Figura 2-10. Definición de los atributos para puntos, líneas y polígonos.

En esta ventana existen varias opciones. Por el momento solamente trabajaremos

con una de ellas. Aunque usted puede experimentar con las otras. Haga clic sobre la

opción “Enter data after creating object” Esto activará la opción de introducir la

información del objeto después de ser digitalizado. Haga lo mismo con los otros tipos de

objetos: líneas y polígonos cuando aparezca ésta ventana. Una vez seleccionada ésta

opción haga clic sobre el botón “OK”. Usando el botón 1 del “ratón” de la tableta haga

clic sobre el sitio que desea digitalizar. Al finalizar una ventana solicitando la

información del objeto digitalizado aparecerá (Fig. 2-11). Introduzca aquí la información

sobre el objeto digitalizado, por ejemplo el nombre del sitio, pozo #, etc.

Figura 2-11. Entrada de atributos del objeto digitalizado.

Al hacer clic en el botón “OK” un símbolo y el nombre del atributo aparecen en la

pantalla.


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Digitalización de polígonos y líneas

Siga el mismo procedimiento anteriormente descrito para digitalizar líneas y

polígonos . Solamente existe una excepción para finalizar la digitalización de estos

objetos. Para terminar la digitalización presione el botón (2) del “ratón” de la tableta

(Summagraphics) o botón 1 (Calcomp) y aparecerá una ventana semejante a la figura A-

11, excepto que el nombre será sobre los atributos de las líneas o polígonos.

Supongamos que ha terminado de digitalizar todos los rasgos que se presentan en

su mapa. La figura 2-12 presenta algunos rasgos digitalizados como son puntos, líneas y

polígonos. Una vez terminado de digitalizar guarde los datos en un proyecto. Vaya al

menú principal y bajo “File” encontrara la opción “Save”, de un nombre apropiado a su

trabajo, de preferencia relacionado con el área que esta trabajando. Recuerde guardar su

proyecto en su carpeta de trabajo asignado, ya que serán usados estos datos

posteriormente.

Figura 2-12. Objetos digitalizados con sus atributos de identificación.

Exportación de datos

Una vez guardado su proyecto con el nombre apropiado, exportaremos los datos

al programa ArcView. Didger es solamente un programa que nos permite la

digitalización de mapas, pero no manipular la información. Exportaremos los datos

digitalizados para ser manipulados en ArcView. Aunque ArcView tiene las propiedades

para digitalizar mapas dentro de su propio ambiente, desafortunadamente no es

completamente compatible con las tabletas digitalizadoras disponibles o no es muy

amigable para la digitalización (opinión personal del autor).

Para la exportación de los objetos digitalizados primeramente deberá seleccionar

que objetos desea exportar primero, i.e., puntos, líneas o áreas. En la barra del menú

principal seleccione “Edit” y seleccione la opción “Criteria Select...”. Una ventana

aparecerá, en ésta hay dos campos: “Select type” y “Object type”. En el campo “Select

type” seleccione la opción “Object type” y en el campo “Object type” el tipo de objeto


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que desea exportar (punto, línea o área) (Fig. 2-13). Posteriormente haga clic sobre el

botón “Select” y después “Close”.

Figura 2-13. Selección de objeto a exportar en la selección de criterio.

Después de haber hecho clic sobre el botón “Select” verá que los objetos son

seleccionados, mostrando los vértices digitalizados en color rojo.

Ahora vaya al menú principal y bajo el comando “File” encontrara la opción

“Export”, ahí vera varias opciones (Fig. 2-14).

Figura 2-14. Exportación de datos a un formato diferente. En este ejemplo

al formato que maneja ArcView (*.shp).


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Seleccione la opción “ESRI Shapefile (*.shp)”. Este formato nos permitirá

exportar los datos digitalizados al formato *.shp que maneja por defecto ArcView. De

un nombre apropiado al archivo, por lo general será el mismo que el proyecto, pero el

programa anexará el sufijo “*.shp” al archivo (* es el nombre del proyecto). Al exportar

los datos el programa generará los archivos necesarios para visualizarlos en ArcView,

i.e., *.shx, *.dbf, y *.shp. Antes de hacer clic sobre el botón “Save” haga clic sobre el

cuadro “Selected objects” esto permitirá exportar únicamente los objetos antes

seleccionados. Por último el programa desplegará una ventana solicitando como desea

guardar los datos, si usted esta exportando in tema de líneas en la ventana de opciones de

exportaciones acepte la opción por defecto del programa (“Write Areas as Lines”), si

usted exporta polígonos o puntos verifique que ninguna de las opciones este activada.

Haga clic sobre el botón “OK” para finalizar la exportación y usted podrá abrir sin

dificultad los datos digitalizados en ArcView.

Figura 2-14. Opciones de exportación al formato de ESRI ArcView.

Una vez finalizadas las operaciones de guardado y exportación de los datos en la

computadora utilizada para digitalizar, almacene los datos en una carpeta para un

ejercicio posterior. Esta carpeta debe contener los archivos exportados de Didger, i.e.,

.shp, .dbf, .shx. Usted puede enviar esta carpeta en forma comprimida (*.zip) por correo

electrónico a su cuenta, o utilizar un disquete. No hay conexión de USB o quemador en

las computadoras. Su ejercicio termina aquí, solamente tendrá que digitalizar el mapa

proporcionado y exportar sus datos para un futuro uso.

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