class: center, middle, inverse, title-slide .title[ # Introducción al análisis geoespacial ] .subtitle[ ## Introducción a R y QGIS para el análisis geoespacial con apoyo de inteligencia artificial ] .author[ ### José Martínez ] .institute[ ### Universidad Autónoma de Santo Domingo (UASD) ] .date[ ### 2024-06-17 (updated: 2024-06-20) ] --- class: center, middle background-image: url(img/fondo.jpg) # Introducción al análisis geoespacial ## Introducción a R y QGIS para el análisis geoespacial con apoyo de inteligencia artificial ### *José Martínez* ### Universidad Autónoma de Santo Domingo (UASD) #### 2024-06-18 --- # Introducción al análisis geoespacial --- ## Datos espaciales (o geespaciales) y espacio-temporales Los datos espaciales (o geoespaciales) y espacio-temporales **están en todas partes**. Se recogen de diversas fuentes y se presentan en múltiples formatos como televisión, periódicos, planificadores de rutas, pantallas de computadoras, dispositivos móviles y mapas en papel. ## Desafíos en la creación de mapas Crear un mapa que se ajuste a su propósito sin distorsionar los datos subyacentes es un desafío. El análisis de datos espaciales va más allá de la simple creación y visualización de mapas, **pero necesita de las herramientas de la creación y visualización de mapas propiamente**. --- ## Análisis de datos geoespaciales o análisis geoespacial El análisis de datos espaciales **se ocupa de preguntas que no se responden directamente al observar los datos**. Estas preguntas se refieren a procesos hipotéticos que generan los datos observados. El análisis geoespacial es el proceso de **examinar datos geográficos y sus propiedades espaciales para descubrir patrones, relaciones y tendencias**. ## Inferencia Estadística en procesos espaciales La **inferencia estadística para estos procesos espaciales es a menudo un desafío** (este es el desafío realmente), pero es necesaria para extraer conclusiones sobre cuestiones de interés. --- ## Ejemplos de preguntas en análisis espacial - ¿El **patrón espacial de incidencias de enfermedades** sugiere que están agrupadas y están relacionadas con factores como la edad, la pobreza relativa o fuentes de contaminación? - ¿**Qué parte de una área de estudio está contaminada** dado un número de muestras de suelo observadas? - ¿**Cuántas personas están expuestas a** altos niveles de humo negro o material particulado (e.g. PM10) y dónde viven, dados unos puntos de medición de calidad del aire dispersos? - ¿Los gobiernos tienden a comparar sus políticas con las de sus vecinos, o actúan de manera independiente? --- # Componentes del análisis geoespacial 1. Datos geoespaciales 2. Herramientas y técnicas 3. Métodos de análisis ## Datos espaciales - Datos con referencia geográfica (coordenadas). - Ejemplos: datos de censos, datos meteorológicos, datos de uso del suelo, imágenes satelitales. --- ## Herramientas y técnicas. "Geo-" hasta en la sopa - **Cartografía** - **Mapa** - **Sistemas de información geográfica (SIG)** - **Geomática** - **Geoprocesamiento** - **Geocomputación** - **Teledetección** - **Fotogrametría** - **Observación de la Tierra** - **Tecnología geoespacial** - **Técnicas analíticas específicas de análisis de datos geoespaciales** 1. Análisis de proximidad 2. Análisis de superficies 3. Análisis de redes 4. __Estadísticas espaciales, análisis exploratorio de datos geoespaciales__ 5. **Modelado espacial** (asociación estadística entre hechos/procesos de la superficie terreste para polígonos) 6. **Interpolación y geoestadística** (técnicas de interpolación no geoestadísticas, variograma, técnicas de interpolación geoestadísticas-kriging-, predicción) --- ### Cartografía - Joly, 1988: arte de concebir, de trazar, de componer y de difundir los mapas ### Mapa Joly, 1984: representación geométrica plana, simplificada y convencional, de toda la superficie terrestre o parte de ella, dentro de una relación de similitud conveniente a la que llamamos escala --- class: center, bottom <div style="background-image: url(img/mapa-ejemplo.png); background-size: contain; background-position: center; background-repeat: no-repeat; height: 100%; width: 100%; position: absolute; top: 50%; left: 50%; transform: translate(-50%, -50%);"> </div> Fuente: IGU (1967) --- ### Sistemas de información geográfica (SIG): - Según Olaya (2020): un SIG es, fundamentalmente, una herramienta para trabajar con información georreferenciada. Hace pocos años se decía que un 70% de la información estaba georreferenciada. - Un SIG no es meramente un programa de cartografía por ordenador, ni un software de tipo CAD. --- class: center, bottom <div style="background-image: url(img/sig1.png); background-size: contain; background-position: center; background-repeat: no-repeat; height: 100%; width: 100%; position: absolute; top: 50%; left: 50%; transform: translate(-50%, -50%);"> Fuente: Olaya (2020) </div> --- class: center, bottom <div style="background-image: url(img/sig2.png); background-size: contain; background-position: center; background-repeat: no-repeat; height: 100%; width: 100%; position: absolute; top: 50%; left: 50%; transform: translate(-50%, -50%);"> Fuente: Olaya (2020) </div> --- ### Geomática Campo interdisciplinario que integra herramientas, técnicas y metodologías para la recopilación, almacenamiento, procesamiento, análisis, gestión y presentación de datos geoespaciales. Combina conocimientos de geografía, informática, ingeniería y ciencias de la tierra para abordar problemas relacionados con la ubicación y la información espacial. ### Diferencias entre Geomática y SIG - **Geomática:** - Integra herramientas geoespaciales como GPS, teledetección y cartografía. - Presenta datos y procesos para el desarrollo sostenible. - Análisis y gestión de recursos naturales y ambientales. - Herramienta precisa y rentable para análisis espacial. - **SIG:** - Geocodificación y visualización de datos geográficos en mapas. - Combina capas de datos espaciales y sus atributos. - Apoya la toma de decisiones y el desarrollo sostenible. - Método eficiente pero costoso para gestión y análisis de datos. --- ### Geocomputación - Trata sobre el **uso de diferentes tipos de geodatos y el desarrollo de herramientas geoespaciales relevantes dentro de un enfoque 'científico'**. - Se remonta a la primera conferencia sobre el tema en 1996. No se considera "geografía cuantitativa", pues se enfoca en **aplicaciones "creativas y experimentales"** y el desarrollo de **nuevas herramientas y métodos**. ### Geoprocesamiento Operaciones para manipular y analizar datos espaciales (buffer, intersección, unión, interpolación). --- ### Teledetección Ciencia y la técnica de **obtener información sobre objetos o áreas desde una cierta distancia**, típicamente utilizando sensores en plataformas aéreas o satelitales. ### Fotogrametría Es la ciencia y técnica de obtener información precisa sobre objetos físicos y el entorno mediante el proceso de **registro, medición e interpretación de fotografías o imágenes satelitales**. Se utiliza principalmente para hacer mapas y medir la superficie terrestre y otras **características tridimensionales**. --- ### Observación de la Tierra (EO) El proceso amplio (abarcador) de **recopilar información sobre la superficie, las aguas y la atmósfera de la Tierra** mediante plataformas de teledetección basadas en tierra, aéreas y/o satelitales. ### Tecnología geoespacial Conjunto de herramientas, técnicas y aplicaciones utilizadas para recolectar, analizar, gestionar y visualizar datos relacionados con la ubicación geográfica y las características de los objetos en la superficie terrestre. Se supone que abarca a la teledetección, los SIG, los sistemas GNSS, la cartografía propiamente. --- class: center, bottom background-image: url(img/GIS-evolution-and-future-trends.ppm) - Evolución de los SIG. Fuente: https://www.researchgate.net/figure/GIS-evolution-and-future-trends_fig1_282724755 --- class: center, bottom <div style="background-image: url(img/13717_2020_255_Fig3_HTML.webp); background-size: contain; background-position: center; background-repeat: no-repeat; height: 100%; width: 100%; position: absolute; top: 50%; left: 50%; transform: translate(-50%, -50%);"> Misiones de EO de NASA. Fuente: https://ecologicalprocesses.springeropen.com/articles/10.1186/s13717-020-00255-4/figures/3 </div> --- class: center, bottom <div style="background-image: url(img/ESA-developed_Earth_observation_missions.jpg); background-size: contain; background-position: center; background-repeat: no-repeat; height: 100%; width: 100%; position: absolute; top: 50%; left: 50%; transform: translate(-50%, -50%);"> Misiones de EO de ESA. Fuente: https://www.esa.int/ESA_Multimedia/Images/2019/05/ESA-developed_Earth_observation_missions </div> --- ## Conclusión, análisis geoespacial El análisis geoespacial examina datos geográficos para descubrir patrones, relaciones y tendencias. Utiliza herramientas avanzadas como SIG, teledetección y fotogrametría para abordar desafíos complejos y tomar decisiones informadas sobre la gestión del entorno, los recursos naturales, el desarrollo sostenible, las poblaciones y todos los fenómenos que ocurren en la superificie del planeta. --- # Referencias destacadas Bivand, R. S., Pebesma, E., & Gómez-Rubio, V. (2013). Applied Spatial Data Analysis with R. Springer New York. https://doi.org/10.1007/978-1-4614-7618-4 Olaya, V. (2020). Sistemas de Información Geográfica. https://volaya.github.io/libro-sig/ Lovelace, R., Nowosad, J., & Muenchow, J. (2019). Geocomputation with R. Chapman and Hall/CRC. https://r.geocompx.org/ Dorman, M., Graser A., Nowosad, J. & Lovelace, R. (2019). Geocomputation with Python. Chapman and Hall/CRC. https://py.geocompx.org/