introducción
georeferenciación del mapa
error cuadrático medio (ECM)
escaneado

introducción

La entrada de datos a partir de mapas analógicos implica la conversión de las entidades a valores de coordenadas.

La digitalización es la transformación de la información desde un formato analógico, como un mapa en papel, al formato digital, de forma que pueda ser almacenada y visualizada en un ordenador. La digitalización puede ser manual, semiautomática (se graba automáticamente mientras se hace un seguimiento manual de las líneas), o totalmente automática (seguimiento de línea).

La digitalización manual implica la presencia de un operador que trabaje con un tablero digitalizador (o tableta) o con una pantalla de ordenador. La tableta digitalizadora tiene en su interior una red de hilos metálicos que funcionan a modo de sistema de coordenadas cartesiano. Las coordenadas pueden ser planas o geográficas. El procedimiento implica traducir las entidades del mapa a puntos, líneas o polígonos con el ratón (cursor), que transmite las coordenadas de cada punto para ser guardadas en el ordenador (verFigura 1). La tableta y el cursor funcionan conjuntamente con el ordenador para localizar las posiciones relativas del ratón respecto a la información de referencia proporcionada por el operador.

Figura 1 Tableta digitalizadora y ratón

Hay dos formas de digitalización, en modo discontinuo (point mode) y en modo continuo (stream mode) (ver Figuras 2 y 3). La resolución de las coordenadas depende del modo elegido para digitalizar.

En el modo discontinuo el operador de digitalización selecciona y codifica de forma específica aquellos puntos que considera “críticos” para representar la geomorfología de la línea o pares de coordenadas significativas. Esto implica un conocimiento previo sobre qué tipo de representación de las líneas necesitaremos.

En el modo continuo el dispositivo de digitalización selecciona de forma automática los puntos en función de un parámetro de distancia, tiempo o de sinuosidad de la línea, lo cual genera en ocasiones un gran número de pares de coordenadas innecesarias.

Figura 2 Modo de digitalización discontinuo

Figura 3 Modo de digitalización continuo

La digitalización en pantalla es un proceso interactivo por el que se genera un mapa a partir de información escaneada previamente. A este método de geocodificación se le conoce como “cabeza arriba” porque el operador centra su atención sobre la pantalla, no sobre la tableta digitalizadora. Esta técnica se podría usar para trazar entidades a partir de un mapa escaneado o de una imagen, con el fin de crear nuevas capas o temas. La digitalización en pantalla se podría usar también en una sesión de edición porque, es tanta la información que hay en la pantalla, que se pueden añadir nuevas entidades sin necesidad de tener una imagen o un mapa de referencia.

El procedimiento de digitalizar en pantalla es similar a la digitalización convencional. En vez de utilizar una tableta digitalizadora y un cursor, el operador crea la nueva capa directamente sobre la pantalla utilizando el ratón, generalmente utilizando información referenciada como fondo.

Siempre se necesita transformar las coordenadas desde el sistema de digitalización a un sistema de coordenadas del mundo real (p.e.: mapa nacional en UTM).

La introducción de errores en la digitalización es inevitable (líneas que no cierran -“undershoots”-, líneas que sobrepasan el punto de unión -“overshoots”-, formación de polígonos ficticios, etc).

La etapa de edición de las entidades ya digitalizadas implica entre otros corregir errores, introducir datos que faltan, o crear topología.

Antes de comenzar a digitalizar hay que tener en cuenta ciertas consideraciones:
¿Para qué se van a utilizar los datos?
¿Qué sistema de coordenadas utilizaremos en nuestro proyecto?
¿Qué grado de precisión tienen las diversas capas que vamos a asociar? Si ésta es significativamente diferente, las capas no se van a solapar correctamente.
¿Cuál es la precisión del mapa que vamos a utilizar?
Cada vez que te pongas a digitalizar, digitaliza lo máximo posible. Es una forma de hacer más consistente tu técnica.
Para obtener mejores resultados, lo ideal sería que sólo una persona se ocupara de la digitalización en el proyecto.
Si la fuente consta de varios mapas, selecciona puntos de referencia comunes a todas las hojas. En caso contrario, los datos digitalizados procedentes de diferentes hojas probablemente no coincidan, no casen.
Si es posible, vete incluyendo atributos a la vez que digitalizas, esto te ahorrará tiempo más tarde.
¿Se han de combinar los datos con una base de datos mayor?

georeferenciación del mapa

Es preciso georeferenciar de nuevo el mapa cada vez que se inicia una nueva sesión de digitalización, ya que en cada momento la posición del mapa puede cambiar en la tableta (verFigura 1).

Las coordenadas de la tableta se pueden convertir en coordenadas geográficas. El programa de digitalización necesitará para ello la escala del mapa, y las coordenadas geográficas de los puntos de control que utilizaremos. Por lo general, estos puntos de control deberán situarse espaciados en el mapa, por ejemplo cerca de las esquinas del mapa. En función del programa que utilicemos se necesitarán un mínimo de cuatro puntos de control. Se necesita digitalizar las localizaciones de estos puntos.

Utiliza siempre los mismos puntos de control cada vez que vayas a trabajar con una hoja concreta de un mapa.

Algunos programas necesitan que se introduzca el tamaño de la ventana de digitalización haciendo clic en la esquina inferior izquierda y en la superior izquierda de la región de interés.

Se necesita especificar el margen de error. Este es el error máximo que aceptamos a la hora de georeferenciar nuestro mapa en papel. El margen de error por defecto es de 0.10 mm (o sus unidades equivalentes, p.ej.: 0.004 pulgadas). Una vez introducidos un mínimo de 4 pares de puntos de control del mapa y el papel, ArcView por ejemplo calcula el Error Cuadrático Medio (ECM) y compara este valor con el que hemos especificado en la ventana de edición “Margen de Error”. Si el error calculado es menor que el margen de error especificado, se habilita el botón Register y puede procederse a la georeferenciación del mapa.

error cuadrático medio (ECM)

El error cuadrático medio (ECM) representa la diferencia entre los puntos de control originales y los nuevos puntos de control calculados en el proceso de transformación. La escala de transformación indica en qué medida se puede escalar el mapa que se está digitalizando hasta igualarse con las coordenadas del mundo real.

El ECM se expresa tanto en las unidades locales del mapa como en las del sistema de georeferenciación general. Para conseguir unos datos geográficos más precisos, el valor del ECM debe ser inferior a 0.10 mm (o su equivalente en el sistema de coordenadas elegido). En el caso de datos menos precisos, este valor puede alcanzar los 0.20 mm o medida equivalente.

El ECM se calcula de la siguiente forma:

Donde:
x  es el error de un punto en una dimensión
n es el número de puntos en el ejemplo

Son causas comunes de valores altos de ECM – puntos de control mal digitalizados, situación poco cuidada de los puntos de control sobre la hoja del mapa, y digitalización a partir de un mapa arrugado. Para obtener mejores resultados a la hora de digitalizar un punto de control, sitúa el centro de la cruz del cursor digitalizador de forma que coincida con el centro del punto de control.

escaneado

Otra posibilidad es utilizar un escáner para convertir un mapa analógico en un formato legible automáticamente por el ordenador. Un método de escaneado consiste en ir grabando datos a lo largo de estrechas bandas sobre la superficie del documento, generando un archivo raster. Otros escáneres pueden escanear líneas realizando su seguimiento directamente.

Con frecuencia los mapas se escanean para:
Utilizar los datos de la imagen digital como fondo de pantalla para otros datos (vectoriales)
Convertir los datos escaneados en datos vectoriales para poder utilizarlos en un SIG vectorial

El escaneado requiere que el mapa a escanear sea de buena calidad cartográfica, con líneas, textos y símbolos claramente definidos; que esté limpio y tenga líneas de 0.1 mm de grosor o más.

El escaneado comprende dos operaciones:
escaneado, que genera una retícula regular de píxeles en una escala de grises (generalmente en un rango de valores de 0 a 255)
codificación binaria – para separar las líneas del fondo utilizando técnicas de reconocimiento automático

La edición posterior de los datos escaneados puede incluir: reconocimiento de formas y símbolos; adelgazamiento de líneas y vectorización, corrección de errores, incorporación de datos perdidos, y generación de topología.