Software de sistema de información geográfica (GIS)

Un programa de GIS (Geographic information system software) es un programa de computadora para apoyar el uso de un sistema de información geográfica, brindando la capacidad de crear, almacenar, administrar, consultar, analizar y visualizar datos geográficos, es decir, datos que representan fenómenos para los cuales la ubicación es importante. La industria del software GIS abarca una amplia gama de productos comerciales y de código abierto que brindan algunas o todas estas capacidades dentro de varias arquitecturas de tecnología de la información.

Historia

Los primeros sistemas de información geográfica, como el Sistema de Información Geográfica Canadiense iniciado en 1963, eran programas a medida desarrollados específicamente para una sola instalación (generalmente una agencia gubernamental), basados ​​en modelos de datos diseñados a medida. Durante las décadas de 1950 y 1960, los investigadores académicos durante la revolución cuantitativa de la geografía comenzaron a escribir programas de computadora para realizar análisis espaciales, especialmente en la Universidad de Washington y la Universidad de Michigan, pero estos también eran programas personalizados que rara vez estaban disponibles para otros usuarios potenciales.

Tal vez el primer software de propósito general que proporcionó una variedad de funciones GIS fue el paquete de mapeo singráfico (SYMAP), desarrollado por Howard T. Fisher y otros en el naciente Laboratorio de Gráficos por Computadora y Análisis Espacial de Harvard a partir de 1965. Si bien no es un verdadero programa GIS de rango completo, incluía algunas funciones básicas de mapeo y análisis, y estaba disponible gratuitamente para otros usuarios.A lo largo de la década de 1970, Harvard Lab continuó desarrollando y publicando otros paquetes centrados en la automatización de operaciones específicas, como SYMVU (visualización de superficies en 3D), CALFORM (mapas de coropletas), POLYVRT (gestión de datos vectoriales topológicos), WHIRLPOOL (superposición de vectores), GRID e IMGRID (gestión de datos raster), y otros. A fines de la década de 1970, varios de estos módulos se combinaron en Odyssey, uno de los primeros programas GIS comerciales completos, lanzado en 1980.

A fines de la década de 1970 y principios de la de 1980, SIG estaba emergiendo en muchas agencias gubernamentales importantes que eran responsables de administrar terrenos e instalaciones. En particular, las agencias federales del gobierno de los Estados Unidos desarrollaron software que, por definición, era de dominio público debido a la Ley de libertad de información y, por lo tanto, se hizo público. Los ejemplos notables incluyeron el Sistema estadístico y de superposición de mapas (MOSS) desarrollado por el Servicio de Pesca y Vida Silvestre y la Oficina de Administración de Tierras (BLM) a partir de 1976; la biblioteca PROJ desarrollada en el Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS), una de las primeras bibliotecas de programación disponibles; y GRASS GIS desarrollado originalmente por el Cuerpo de Ingenieros del Ejército a partir de 1982. Estos formaron la base de la comunidad de software GIS de código abierto.

La década de 1980 también vio los comienzos de la mayoría del software GIS comercial, incluido Esri ARC/INFO en 1982; Intergraph IGDS en 1985, y Mapping Display and Analysis System (MIDAS), el primer producto GIS para computadoras personales MS-DOS, que luego se convirtió en MapInfo. Estos proliferarían en la década de 1990 con la llegada de computadoras personales más poderosas, Microsoft Windows y el Censo de EE. UU. de 1990, que aumentó la conciencia sobre la utilidad de los datos geográficos para las empresas y otros usuarios nuevos.

Varias tendencias surgieron a fines de la década de 1990 que han cambiado significativamente el ecosistema de software GIS que conduce al presente, moviéndose en direcciones más allá de la aplicación GIS de escritorio tradicional con todas las funciones. El surgimiento de lenguajes de programación orientados a objetos facilitó el lanzamiento de bibliotecas de componentes e interfaces de programación de aplicaciones, tanto comerciales como de código abierto, que encapsularon funciones GIS específicas, lo que permitió a los programadores incorporar capacidades espaciales en sus propios programas. En segundo lugar, el desarrollo de extensiones espaciales de los sistemas de gestión de bases de datos relacionales de objetos (también de código abierto y comerciales) creó nuevas oportunidades para el almacenamiento de datos para los SIG tradicionales, pero también permitió que las capacidades espaciales se integraran en los sistemas de información empresarial, incluidos los procesos comerciales como como recursos humanos. Tercera, a medida que surgió la World Wide Web, la cartografía web se convirtió rápidamente en una de sus aplicaciones más populares; esto condujo al desarrollo de software GIS basado en servidor que podía realizar las mismas funciones que un GIS tradicional, pero en una ubicación remota de un cliente que solo necesitaba un navegador web instalado. Todos estos se han combinado para permitir que las tendencias emergentes en software GIS, como el uso de computación en la nube, software como servicio (SAAS) y teléfonos inteligentes, amplíen la disponibilidad de datos espaciales, procesamiento y visualización.

Tipos de software

Se espera que el componente de software de un sistema de información geográfica tradicional proporcione una amplia gama de funciones para el manejo de datos espaciales:

• Gestión de datos, incluida la creación, edición y almacenamiento de datos geográficos, así como transformaciones como el cambio de sistemas de coordenadas y la conversión entre modelos ráster y vectoriales.
• Análisis espacial, incluida una variedad de herramientas de procesamiento, desde consultas básicas hasta algoritmos avanzados, como análisis de red y superposición de vectores.
• Salida, especialmente diseño cartográfico.

El ecosistema de software GIS moderno incluye una variedad de productos que pueden incluir más o menos de estas capacidades, recopilarlas en un solo programa o distribuirlas a través de Internet. Estos productos se pueden agrupar en las siguientes clases amplias:Aplicación SIG de escritorioLa forma tradicional de software GIS, desarrollado primero para mainframes y minicomputadoras, luego para estaciones de trabajo Unix y ahora para computadoras personales. Un programa GIS de escritorio proporciona un conjunto completo de capacidades, aunque algunos programas están modularizados con extensiones que se pueden comprar por separado.Aplicación SIG de servidorUn programa que se ejecuta en un servidor remoto (generalmente en conjunto con un servidor HTTP), maneja muchas o todas las funciones anteriores, recibe solicitudes y entrega resultados a través de la World Wide Web. Por lo tanto, el cliente normalmente accede a las capacidades del servidor utilizando un navegador web normal. El primer software de servidor se centró específicamente en la cartografía web, y solo incluía la fase de salida, pero el servidor GIS actual proporciona el conjunto completo de funciones. Este software de servidor es el núcleo de las plataformas modernas basadas en la nube, como ArcGIS Online.biblioteca geoespacialUn componente de software que proporciona un conjunto enfocado de funciones documentadas, que los desarrolladores de software pueden incorporar en sus propios programas. En los lenguajes de programación modernos orientados a objetos, como C#, JavaScript y Python, estos suelen estar encapsulados como clases con una interfaz de programación de aplicaciones (API) documentada.Base de datos espacialUna extensión de un programa de software de base de datos existente (más comúnmente, un sistema de administración de base de datos relacional de objetos) que crea un tipo de datos de geometría, lo que permite que los datos espaciales se almacenen en una columna en una tabla, pero también proporciona nuevas funciones para consultar lenguajes como SQL que incluyen muchas de las funciones de gestión y análisis de SIG. Esto permite a los administradores y programadores de bases de datos realizar funciones GIS sin el software GIS tradicional.

La industria del software actual consta de muchos productos competidores de cada uno de estos tipos, tanto en forma comercial como de código abierto. Muchos de estos se enumeran a continuación; para una comparación directa de las características de algunos de ellos, ver Comparación de software de sistemas de información geográfica.

Software de código abierto

El desarrollo de software GIS de código abierto tiene, en términos de historia del software, una larga tradición con la aparición de un primer sistema en 1978. Hay numerosos sistemas disponibles que cubren todos los sectores del manejo de datos geoespaciales.

SIG de escritorio

Los siguientes proyectos GIS de escritorio de código abierto se revisan en Steiniger y Bocher (2008/9):

• GRASS GIS: gestión de datos geoespaciales, manipulación de vectores y ráster, desarrollado por el Cuerpo de Ingenieros del Ejército de EE. UU.
• gvSIG – Mapeo y geoprocesamiento con plugin de renderizado 3D
• ILWIS (Sistema Integrado de Información de Tierras y Aguas) – Integra imágenes, vectores y datos temáticos.
• JUMP GIS / OpenJUMP ((Open) Java Unified Mapping Platform): los SIG de escritorio OpenJUMP, SkyJUMP, deeJUMP y Kosmo surgieron de JUMP.
• MapWindow GIS: aplicación de escritorio gratuita con complementos y una biblioteca de programador
• QGIS (anteriormente conocido como Quantum GIS): potentes herramientas de procesamiento de datos cartográficos y geoespaciales con amplia compatibilidad con complementos
• SAGA GIS (Sistema de Análisis Geocientífico Automatizado) – Herramientas para modelado ambiental, análisis de terreno y mapeo 3D
• uDig: API y código fuente (Java) disponibles.

Además de estas, existen otras herramientas GIS de código abierto:

• Capaware: un marco GIS 3D C ++ con una arquitectura de múltiples complementos para visualización y análisis gráfico geográfico.
• Herramientas cartográficas genéricas: una colección de herramientas de línea de comandos para manipular conjuntos de datos geográficos y cartesianos y producir ilustraciones PostScript.
• FalconView: un sistema de mapeo creado por el Instituto de Investigación Tecnológica de Georgia para la familia de sistemas operativos Windows. Hay disponible una versión gratuita de código abierto.
• Kalypso: utiliza Java y GML3. Se enfoca principalmente en simulaciones numéricas en la gestión del agua.
• TerraView: maneja datos vectoriales y rasterizados almacenados en una base de datos relacional o georrelacional, es decir, una interfaz para TerraLib.
• Whitebox GAT: software GIS multiplataforma, gratuito y de código abierto.

Otras herramientas geoespaciales

Además del SIG de escritorio, existen muchos otros tipos de software SIG.

Servidores de mapas web

• GeoServer: escrito en Java y se basa en GeoTools. Permite a los usuarios compartir y editar datos geoespaciales.
• MapGuide Open Source: se ejecuta en Linux o Windows, admite servidores web Apache e IIS y tiene API (PHP,.NET, Java y JavaScript) para el desarrollo de aplicaciones.
• Mapnik: biblioteca de C++/Python para renderizar, utilizada por OpenStreetMap.
• MapServer: escrito en C. Desarrollado por la Universidad de Minnesota.

Sistemas de gestión de bases de datos espaciales

• PostGIS: extensiones espaciales para la base de datos PostgreSQL de código abierto, que permiten consultas geoespaciales.
• ArangoDB: funciones integradas disponibles para la gestión de datos espaciales, lo que permite consultas geoespaciales.
• SpatiaLite: extensiones espaciales para la base de datos SQLite de código abierto, que permiten consultas geoespaciales.
• TerraLib: proporciona funciones avanzadas para el análisis GIS.
• OrientDB: funciones integradas disponibles para la gestión de datos espaciales, lo que permite consultas geoespaciales.

Marcos y bibliotecas de desarrollo de software (para aplicaciones web)

• GeoBase (software Telogis GIS): software de mapeo geoespacial disponible como kit de desarrollo de software.
• OpenLayers: biblioteca AJAX de código abierto para acceder a capas de datos geográficos de todo tipo, originalmente desarrollada y patrocinada por MetaCarta.
• Leafletjs: biblioteca JavaScript de código abierto para mapas interactivos aptos para dispositivos móviles

Marcos y bibliotecas de desarrollo de software (no web)

• GeoTools: kit de herramientas GIS de código abierto escrito en Java, utilizando las especificaciones de Open Geospatial Consortium.
• GDAL / OGR
• caja de herramientas orfeo

Aplicación de catalogación de recursos referenciados espacialmente

• GeoNetwork opensource: una aplicación de catálogo para administrar recursos espacialmente referenciados
• pycsw: pycsw es una implementación de servidor OGC CSW escrita en Python

Otras herramientas

• Camaleón: entornos para crear aplicaciones con MapServer.

Software GIS comercial o patentado notable

SIG de escritorio

Nota: Casi todas las empresas a continuación ofrecen productos Desktop GIS y WebMap Server. Algunos, como Manifold Systems y Esri, también ofrecen productos Spatial DBMS.

Empresas con alta cuota de mercado

• Autodesk: los productos que interactúan con su paquete de software AutoCAD incluyen Map 3D, Topobase y MapGuide.
• Bentley Systems: los productos que interactúan con su paquete de software MicroStation incluyen Bentley Map y Bentley Map View.
• ENVI: se utiliza para el análisis de imágenes, la explotación y el análisis hiperespectral.
• ERDAS IMAGINE: los productos incluyen Leica Photogrametry Suite, ERDAS ER Mapper, ERDAS ECW/JP2 SDK (ECW (formato de archivo)) y ERDAS APOLLO.
• Esri: los productos incluyen ArcMap, ArcGIS, ArcSDE, ArcIMS, servicios ArcWeb y ArcGIS Server.
• Intergraph: los productos incluyen G/Technology, GeoMedia, GeoMedia Professional, GeoMedia WebMap y productos complementarios para sectores industriales, así como fotogrametría.
• MapInfo: SIG de escritorio MapInfo Professional.
• Mundo pequeño

Empresas con cuota de mercado menor pero notable

• Cadcorp: los productos incluyen Cadcorp SIS, GeognoSIS, mSIS y kits para desarrolladores.
• Caliper: los productos incluyen Maptitude, TransModeler y TransCAD.
• Conform by GameSim: software para fusionar y visualizar elevaciones, imágenes, vectores y LiDAR. El entorno fusionado se puede exportar a formatos 3D para juegos, simulación y planificación urbana.
• Dragon/ips: software de detección remota con capacidades GIS.
• Geosoft: GIS y software de procesamiento de datos utilizado en la exploración de recursos naturales.
• GeoTime: software para análisis visual en 3D e informes de datos de ubicación a lo largo del tiempo; también está disponible una extensión de ArcGIS.
• Global Mapper: paquete de software GIS actualmente desarrollado por Blue Marble Geographics; originalmente basado en el código fuente USGS dlgv32.
• Golden Software – GIS y software científico. Los productos incluyen Surfer para cuadrículas y contornos, MapViewer para mapeo temático y análisis espacial, Strater para registro de pozos o pozos y secciones transversales, Voxler para mapeo de pozos y componentes en 3D real, Didger para digitalización y conversión de coordenadas, y Grapher para gráficos 2D y 3D.
• Kongsberg Gallium Ltd.: los productos incluyen InterMAPhics e InterView.
• MapDotNet: marco escrito en C#/.NET para crear aplicaciones WPF, Silverlight y HTML5.
• Sistema múltiple: paquete de software GIS.
• RegioGraph de GfK GeoMarketing: software SIG para análisis y planificación empresarial; La compañía también proporciona mapas compatibles y datos de mercado.
• Vista remota
• SuperMap Inc.: un proveedor de software GIS que ofrece GIS de escritorio, componente, web y móvil.
• TerrSet (anteriormente IDRISI): producto GIS y procesamiento de imágenes desarrollado por Clark Labs en la Universidad de Clark.
• TNTmips de MicroImages: un sistema que integra GIS de escritorio, procesamiento de imágenes avanzado, visualización estéreo 2D-3D, cartografía de escritorio, administración de bases de datos geoespaciales y publicación de mapas web.
• twiGIS: un software GIS/FM basado en la web, desarrollado por Arkance Systems.

SIG como servicio

Muchos proveedores ahora están comenzando a ofrecer servicios basados ​​en Internet además o en lugar de software y/o datos descargables. Estos pueden ser gratuitos, financiados por publicidad o pagados por suscripción; se dividen en tres áreas:

• SaaS – Software as a Service: Software disponible como servicio en Internet
  • ArcGIS Online: la versión de ArcGIS basada en la nube de Esri
  • CartoDB: plataforma de mapas en línea que ofrece un modelo SaaS de código abierto basado en la nube
  • Mapbox: proveedor de mapas en línea personalizados para sitios web
• PaaS – Platform as a Service: geocodificación o servicios de análisis/procesamiento
  • ArcGIS en línea
  • Google Maps JavaScript API versión 3
  • Aquí la versión de la API de JavaScript de Maps
  • API de flujo de datos de codificación geográfica de Microsoft Bing
  • Geocodificador del censo de EE. UU.
• DaaS – Data as a Service: servicios de datos o contenidos
  • ArcGIS en línea
  • mapas de manzana
  • mapas de Google
  • Aquí Mapas
  • OpenStreetMap
  • Mapas de Microsoft Bing

SGBD espacial

• Servidor de consultas espaciales de Boeing: habilita espacialmente Sybase ASE.
• IBM Db2: permite realizar consultas espaciales y almacenar la mayoría de los tipos de datos espaciales.
• Informix: permite realizar consultas espaciales y almacenar la mayoría de los tipos de datos espaciales.
• MySQL: permite realizar consultas espaciales y almacenar la mayoría de los tipos de datos espaciales.
• Microsoft SQL Server (2008 y posteriores): los productos GIS como MapInfo y Cadcorp SIS pueden leer y editar estos datos, mientras que se espera que Esri y otros puedan leer y editar estos datos en algún momento en el futuro.
• Oracle Spatial: el producto permite a los usuarios realizar operaciones geográficas y almacenar tipos de datos espaciales en un entorno de Oracle. La mayoría de los paquetes GIS comerciales pueden leer y editar datos espaciales almacenados de esta manera.
• SAP HANA: permite a los usuarios almacenar tipos de datos espaciales comunes, cargar archivos de datos espaciales con formatos de texto conocido (WKT) y binario conocido (WKB) y realizar procesamiento espacial mediante SQL. La certificación Open Geospatial Consortium (OGC) permite a los proveedores de software GIS de terceros almacenar y procesar datos espaciales. Los productos GIS como ArcGIS de Esri funcionan con HANA.
• Teradata: Teradata geospatial permite el almacenamiento y el análisis espacial de datos basados ​​en la ubicación que se almacenan utilizando tipos de datos geoespaciales nativos dentro de la base de datos de Teradata.
• VMDS: versión del almacén de datos administrado de Smallworld.
• Crunchy Certified PostGIS: distribución de código abierto certificada por Open Geospatial Consortium de PostgreSQL con PostGIS de Crunchy Data.

Internet geoespacial de las cosas

• SensorUp: SensorUp proporciona alojamiento en la nube y SDK, basados ​​en el estándar API SensorThings del Open Geospatial Consortium.