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Contenido 1. Importancia de la Cartografía .............................................................................................. 1 2. Definición de los Sistemas de Información Geográfica ....................................................... 2 3. Codificación de datos geográficos – Vectorial ..................................................................... 3 4. Codificación de datos geográficos – Ráster ......................................................................... 5 5. Principales fuentes de consulta ........................................................................................... 7 6. Conexiones WMS................................................................................................................ 17 7. Descarga de mapas base e imágenes de satelite con SAS Planet ..................................... 19 1 - ¿Qué son y para qué sirven los SIG? Curso: Fundamentos Básicos del SIG ArcGIS

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Contenido

1. Importancia de la Cartografía .............................................................................................. 1

2. Definición de los Sistemas de Información Geográfica ....................................................... 2

3. Codificación de datos geográficos – Vectorial ..................................................................... 3

4. Codificación de datos geográficos – Ráster ......................................................................... 5

5. Principales fuentes de consulta ........................................................................................... 7

6. Conexiones WMS ................................................................................................................ 17

7. Descarga de mapas base e imágenes de satelite con SAS Planet ..................................... 19

1 - ¿Qué son y para qué sirven los SIG?

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1. Importancia de la Cartografía Desde los inicios de la humanidad siempre ha existido la

necesidad de conocer y ubicar el espacio que le rodea, existen

discusiones en torno a los primeros registros de mapas -

croquis, pero en general datan desde 6,000 A.C. en Turquía y

11,000 A.C. en España, representaciones vitales ya que de esto

dependía la sobrevivencia de los habitantes de ese entonces ya

que respondían a la necesidad de registrar los desplazamientos

en relación a factores como clima, relieve, flora para su

recolección, caza de fauna por especies, recursos hídricos,

caminos, comunidades cercanas etc. (Artículo relacionado)

El mapa ha sido y será

la forma más eficaz de conocimiento y

planificación. Por su valor visual y espacial

con información vital para la toma de

decisiones, desde el desarrollo de las

culturas antiguas con el comercio, la

ubicación de potenciales recursos naturales,

como un arma para el desarrollo de las

guerras y conocimiento de lugares exóticos y

muy lejanos, sin lugar a duda es un

instrumento clave muy valorado equiparable al oro en la antigüedad y en nuestros días

con la combinación de diferentes softwares, ciencias y técnicas con alto valor en lo

monetario y humano.

Cartografía deriva del griego chartēs = mapa y graphein = escrito, la International

Cartographic Association (Asociación Cartográfica Internacional) define a la

Cartografía como el arte, la ciencia y la tecnología de la elaboración de mapas y el

estudio de estos como documentos científicos y obras de arte. Porque, aunque los

mapas son objetos de innegable utilidad, también pueden constituir auténticos

ejercicios artísticos.

La Cartografía exige que los profesionales tengan conocimientos de geografía,

geometría, estadística y otras ciencias y disciplinas, combinadas con un estilo artístico

que presente los mapas de forma estética y clara, de tal manera que comuniquen

eficazmente su intención.1

Hoy en día las tecnologías avanzan de manera rápida e impresionante trayendo consigo

nuevas aplicaciones antes nunca imaginables, como la visualización del planeta Tierra

desde el espacio, cálculos matemáticos en segundos, análisis multivariados e inclusive

visualizar posicionamientos y dinámicas ambientales, sociales, económicas, políticas y

de transporte en tiempo real.

1 http://www.geoenciclopedia.com/que-es-la-cartografia/

Imago Mundi de Babilonia

(600 Ac) British Museum

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2. Definición de los Sistemas de Información Geográfica

El objetivo del SIG consiste en visualizar y analizar mediante

capas temáticas fenómenos y procesos que suceden en

cualquier ámbito, siempre y cuando tengan un componente

espacial y temporal. De manera simplificada, podemos

reconocer que toda ubicación genera múltiples

interacciones cuyo análisis puede realizarse desde diversos

enfoques como por ejemplo lo físico y ambiental hasta lo

cultural y económico. Básicamente a través de los Sistemas

de Información Geográfica se realizan cruces de variables

temáticas para generar nueva información cualitativa y/o cuantitativa.

Desde un punto de vista muy simple, podemos entender un SIG como la unión de dos

ciencias: la geografía y la informática. Es un sistema empleado para describir y

categorizar la Tierra y otras geografías con el objetivo de mostrar y analizar la

información a la que se hace referencia espacialmente. Este trabajo se realiza

fundamentalmente con los mapas.

Una definición tradicional del SIG nos dice que esta "diseñado para trabajar con datos

referenciados mediante coordenadas espaciales o geográficas. En otras palabras, un

SIG es tanto un sistema de base de datos con capacidades específicas para datos

georreferenciados, como un conjunto de operaciones para trabajar con esos datos. En

cierto modo, un SIG es un mapa de orden superior" J. Star y J. Estes (1990).

Los SIG recopilan, almacenan, actualizan, analizan y visualizan información

geográfica de cualquier ámbito, ya sea físico, natural o social. Los SIG nos permiten

hacer un análisis exhaustivo del territorio en los ámbitos más diversos, como la gestión

de los recursos naturales, evaluación del impacto ambiental, para la planificación

urbana, geo-marketing, logística de transporte, incidencia delictiva, agricultura,

cambio climático, economía, indicadores sociales y un gran etcétera.

La aplicación de eficientes metodologías y orden en la estructuración de los datos

darán pauta a mejores tomas de decisiones que ahorrarán tiempo, recursos humanos

y dinero.

El presente curso utilizara el software SIG más potente que existe en la actualidad;

ArcGIS líder mundial en el uso de tecnologías geoespaciales, dicho curso se ha diseñado

con ejercicios prácticos los cuales responden a las necesidades en el ámbito laboral y

académico, temas básicos y moldeables casi para cualquier tipo de problemática con

un componente espacial y temporal.

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3. Codificación de datos geográficos – Vectorial Para comprender como funcionan los archivos dentro de los SIG, debemos

mentalizarnos que, de la superficie terrestre - de lo real equiparable a algo 3D se debe

representar en un formato legible para un medio electrónico, dos son las soluciones;

los formatos vectoriales (formas geométricas) y los rásters (imágenes constituidas por

pixeles).

Comencemos con el formato vectorial, este tipo de archivo guarda las coordenadas de

cada vértice del objeto y sus características gráficas, lo cual permite representar a los

objetos como puntos, líneas o polígonos, y su representación depende del nivel o escala

de trabajo. En la siguiente imagen podemos observar el “mundo real” y las soluciones

para su representación, los árboles como puntos, un lago de manera poligonal (vértices

unidos) y un río de manera lineal (vértices secuenciales).

Un aspecto muy importante es la escala2 ya que de esta dependerá

la calidad y precisión de nuestros archivos, por ejemplo la escala

1:10,000 se considera una escala grande ya que su grado de

detalle es mucho mayor, si la comparamos con otra escala como

la 1:250,000 esta será escala chica por contener menores detalles.

La cobertura geográfica de un proyecto influirá mucho en el

proyecto que desarrollamos, por ejemplo, si vamos a generar un

mapa de usos de suelo a nivel nacional se aconsejaría una escala 1:250,000 ya que

mayor detalle no es necesario puesto se perdería en un monitor e inclusive la impresión

final además de que el proceso en una computadora sería lento.

Los principales formatos vectoriales son los siguientes:

KML, KMZ – Google Earth, en la actualidad la gran mayoría de los SIG

pueden utilizarlo o convertirlo para su uso, desde el año 2008 KML es

estándar de la OGC (Open Geospatial Consortium). KML significa

Keyhole Markup Language (Lenguaje de Marcado), está basado en XML

para representar datos geográficos en tres dimensiones, la diferencia

entre un kml y kmz radica en que el KMZ es una compresión (Z-Zip)

de un KML con cero o más archivos complementarios.

2 “Relación existente entre las distancias medidas en un plano o mapa y las correspondientes en la realidad”

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DWG/DXF – AutoCAD, El nombre de la extensión .dwg se originó de la

palabra inglesa "drawing", al ser un archivo para “dibujo” tiene algunas

desventajas, la primordial es que no podemos almacenar en los trazos

atributos para una información más completa y poder generar

interacciones. En la actualidad existen cerca de 50 programas que

pueden leer este formato.

GeoJSON, diseñado para representar elementos geográficos, junto

con sus atributos no espaciales, basado en JavaScript, el formato es

ampliamente utilizado en aplicaciones de cartografía en entornos web

al permitir el intercambio de datos de manera rápida, ligera y sencilla.

Recomendamos que visites el siguiente sitio web en el cuál podrás

crear y manipular dicho formato con la finalidad de comprender más

la dinámica de funcionamiento: geojson.io

GPX (Formato de Intercambio GPS) es un esquema XML pensado para

transferir datos GPS entre aplicaciones. Se puede usar para describir

puntos (waypoints), recorridos (tracks), y rutas (routes).

SHP –Shapefile-ESRI, es el formato más conocido y difundido en

el mundo de los SIG, los principales archivos para que funcione

un SHP son: el .shp almacena a las entidades geométricas, el

.shx almacena el índice de las entidades geométricas, el .dbf es

la base de datos en formato dBASE (equivalente a un archivo

“Excel”) que almacena los atributos de las entidades geométricas

y el .prj, equiparable a un acta de nacimiento ya que registra el

sistema de coordenadas en el cual está funcionando la capa.

Bases de datos geoespaciales, PostGIS - Geodatabases, para el caso de la base de

datos PostGIS permite el almacenamiento de las geometrías de los registros dentro de

una base de datos, así como proveer funcionalidades para consultar y recuperar

registros que utilizan estas geometrías. Para el caso de las Geodatabases son el formato

más recomendable de utilizar en el entorno SIG de escritorio ya

que genera un flujo de trabajo más rápido por el orden y estructura

interno, ocupa poco espacio de almacenamiento en comparación

con los shapefiles y se crean estándares en cuanto los sistemas de

coordenadas. Una geobase podemos entenderla como una carpeta

codificada y comprimida, organizada por subcarpetas (feature

dataset) y estas contienen capas (feature class).

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4. Codificación de datos geográficos – Ráster

Un archivo ráster consta de una

matriz de celdas (o píxeles)

organizadas en filas y columnas (o

una cuadrícula) en la que cada celda

contiene un valor que representa

información.

Las ventajas de almacenar los datos en forma de ráster son las siguientes:

Estructura de datos simple: matriz de celdas con valores que representan una coordenada y que, en ocasiones, se encuentra vinculada a una tabla de atributos

Formato potente para análisis espacial y estadístico avanzado Capacidad de representar superficies continuas y llevar a cabo análisis de

superficie Capacidad de almacenar puntos, líneas, polígonos y superficies de manera

uniforme Capacidad de llevar a cabo superposiciones rápidas con datasets complejos3

Se puede categorizar tres tipos de rásters:

Los datos temáticos (también conocidos como discretos)

representan entidades como, por ejemplo, el uso del suelo o los

datos del suelo.

Los datos continuos representan fenómenos como la temperatura

o elevación, o datos espectrales, entre ellos imágenes de satélite

y fotografías aéreas.

Las imágenes incluyen mapas escaneados o dibujos y fotografías de edificios.

3 http://desktop.arcgis.com/es/arcmap/10.3/manage-data/raster-and-images/what-is-raster-data.htm

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Los principales formatos en formato ráster son:

Esri GRID, es un formato de almacenamiento de datos ráster nativo de ESRI. Hay dos

tipos de grids: enteros y puntos flotantes. Utilizamos grids de tipo entero para

representar datos discretos y grids de punto flotante para representar datos continuos.

Los datos de elevación son un ejemplo de un grid de punto flotante.

ECW, el formato Enhanced Compression

Wavelet (ECW) es formato de archivo

propietario para imágenes raster

desarrollado por la empresa Earth

Resource Mapping (en la actualidad

propiedad de Leica Geosystems) y que

presenta unos ratios muy altos de

compresión, desde 10:1 hasta de 50:1,

mediante el uso de técnicas de ondículas.

Como consecuencia de esto se reduce

considerablemente el tamaño de los archivos, manteniendo una alta calidad gráfica y

permitiendo una rápida compresión y descompresión mediante un uso escaso de la

memoria RAM.

Este formato (*.ecw) es ampliamente utilizado en softwares de procesamiento de

imágenes digitales dado que, además de sus ventajas de compresión y rapidez de

carga, preservar la georreferenciación de la imagen mediante un archivo de cabecera

con .ers (extensión).

Las aplicaciones que admiten la extensión de archivo ECW para imágenes incluyen

Adobe Photoshop 4,0 y 7,0, AutoCAD, Bentley MicroStation, ERDAS IMAGINE y otro

software de la compañía, ArcGIS y otros.4

ERDAS IMAGE (IMG), este formato se utiliza ampliamente para el tratamiento de los

datos de teledetección, ya que proporciona un marco para la integración de datos de

los sensores y las imágenes de muchas fuentes.

GeoTIFF, se ha convertido en un archivo de imagen estándar en la industria de los SIG

y en las aplicaciones de teledetección. Casi todos los SIG y programas de

procesamiento de imágenes tienen compatibilidad con GeoTIFF. 5

4 http://whatis.techtarget.com/fileformat/ECW-Compressed-image-files-for-aerial-and-satellite-map-projections 5 https://mappinggis.com/2015/12/los-formatos-gis-raster-mas-populares/

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5. Principales fuentes de consulta Bien ahora que ya aprendimos los métodos de codificación y los principales formatos

utilizados vamos a aprender donde descargar estos insumos necesarios para el

desarrollo de nuestras actividades, a nivel global y nacional (México).

Global:

Es un sitio web muy recomendable y en constante actualización donde congrega capas

tematicas en lo politico administrativo, fisico y rásters para utilizarlos como plantillas.

El sitio web es Natural Earth Data la dirección se su sitio es:

http://www.naturalearthdata.com/downloads/

Para descargar los archivos, en la sección “downloads” tendremos tres secciones por

escalas a 1:10 millones (mayor detalle), 1:50 millones (detalles calidad media), 1:110

millones (menor detalle).

Por ejemplo queremos descargar la capa en formato shapefile de los países del mundo,

nos dirijimos a la sección cultural:

Tendremos la opción de descargar capas por temas, o podemos descargar todos los

archivos (14 temas diferentes):

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Open Street Map es una de las iniciativas más reconocidas y actualizadas del nivel

global al local, es un proyecto internacional fundado en 2004 con el objetivo de crear

un mapa libre del mundo. Los datos son recopilados por ciudadanos entusiastas

interesados en compartir datos geográficos de forma libre y abierta ya sea para ser

utilizados por individuos, organizaciones, empresas o gobiernos. OpenStreetMap es un

mapa hecho por todos y para todos.6 El sitio web oficial es:

https://www.openstreetmap.org

La manera más sencilla de descargar información por un lote de datos es mediante

Geofabrik: http://download.geofabrik.de/

Por ejemplo para descargar información de un país se debe elegir la región:

Y después el país de interés:

Para más información de como se organiza estas bases puedes consultar el siguiente

PDF (clic aquí) que te dara información de los metadatos (el dato de los datos).

6 http://www.openstreetmap.mx/openstreetmap/

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Fuentes de información de México:

Instituto Nacional de Geografía y Estadística: http://www.inegi.org.mx/

El INEGI es una de las instituciones más importantes del país que congrega las

estadisticas y datos cartográficos oficiales del países topográficos y tematicos.

Por ejemplo si queremos descargar una carta topográfica escala 1:50,000 una vez

dentro del sitio web debemos seguir la siguiente ruta: Geografía > Temas > Topografía

> Cartas topográficas > ingresamos el nombre del lugar o la clave de la carta >

descargamos el formato deseado.

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*Es importante mencionar que todos los formatos no siempre estaran disponibles

(SHP, GeoPDF, TIF y GIF) esto se verá influenciado principalmente por el año de

publicación y temática.

Comisión Nacional para el Conocimiento y Uso de la Biodiversidad:

http://www.conabio.gob.mx/informacion/gis/

La CONABIO nos proporciona un visor web para la descarga de información no

solamente en el ámbito biologico sino que tambien en edafología, hidrológico, climas,

riesgos, topografía, uso de suelo, etc.

Por ejemplo si queremos descargar la cuadrícula de las cartas 1:50,000 de INEGI para

conocer que clave corresponde a mi área de estudio, tenemos que activar las casillas

como se observa en la imagen:

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Una vez activa la casilla de interes nos dirihimos a la pestala “Metadatos” en cual

podemos elegir este SHP 1 (en WGS84), SHP 2 (en CCL), KML y WMS.

Para este ejemplo se descargo un KML y así es como se observaría:

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Simulador de Flujo de Agua de Cuencas Hidrográficas:

http://antares.inegi.org.mx/analisis/red_hidro/SIATL

El SIATL es una plataforma generada por el INEGI la cual nos provee la Red

Hidrográfica escala 1:50 000, dentro de la plataforma debemos dar clic en “Entrar”

Para ubicar una zona de interés tenemos dos opciones la primera es acercarnos

manualmente con la opción de la lupa:

Y la segunda opción es mediante una busqueda por referencia de división política

(estado, municipio y localidad), subcuenca (nombre o clave), rasgo hidrógráfico (río,

arroyo, lago, presa, etc.) y coordenada, para este ejemplo se ingreso la busqueda

por coordenadas: para ubicar la “presa de aguamilpa”:

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Para descargar la información debemos dar clic en el disquet color verde:

Seleccionamos la opción de descarga de la Red Hidrográfica:

Damos clic en nuestra zona de interés:

Y seleccionamos la opción subcuenca, para el caso de región y cuenca comprenderían

estado(s) completos por lo que estas opciones tienen mucho más informarción porque

contien todas las subcuencas y cuencas (para el caso de la región) pero será más

pesado el archivo de descarga.

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Una vez descargada la carpeta en formato ZIP, descomprimida e incorporada en el

SIG se verá de la siguiente forma:

CENAPRED (Subsistema de Información sobre Riesgos, Peligros y Vulnerabilidad):

http://www.atlasnacionalderiesgos.gob.mx/

La opción de descarga de capas vectoriales la han quitado, pero puedes realziarla en

nuestro sitio web:

alidrisi.xyz/inicio/geobases/atlas-nacional-de-riesgos-cenapred/

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Comisión Nacional de Áreas Naturales Protegidas:

La CONANP nos proporciona dos opciones de descarga de material cartográfico, series

de mapas en formato PDF:

sig.conanp.gob.mx/website/pagsig/mapas_serie.htm

Y descarga de capas vectoriales formato Shapefile:

sig.conanp.gob.mx/website/pagsig/info_shape.htm

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Datos.gob.mx es una plataforma con la intención de congregar toda la información

institucional en lo estadístico y espacial, los temas son muy diversos pero de los

principales que se descargan son las concesiones mineras, batímetria de la zona

economica exclusiva, usos de suelo por estado, Registro Agrarío Nacional, etc:

http://datos.gob.mx/

Por ejemplo si queremos descargar el catalogo de ejidos de algún estado, debemos

realizar una consulta con la palabra RAN, seleccionar el formato KML:

Seleccionar las tierras de uso común:

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Y descargar un Estado de interés:

Y así lo observaremos en Google Earth:

6. Conexiones WMS WMS (Web Map Service que se traduce como Servicio de Mapas Web) es un estándar

para publicar cartografía en Internet.

Un servicio WMS se utiliza para consultar información cartográfica vía internet. Su

consulta puede realizarse a través de Sistemas de Información Geográfica (SIG) en

equipos de escritorio. Por ejemplo para conectar el servicio de INEGI en ArcMAP son

los siguientes procedimientos:

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Add Data > GIS Servers > Add WMS Server > se pega el link WMS de INEGI:

http://gaia.inegi.org.mx/NLB/mdm5.wms > OK > Aparece el “Acervo de información

geográfica (…)” > En la tabla de contenidos aparece el listado de información

proporcionada (no se pueden editar, únicamente son para consulta y funcionan como

imágenes).

En la tabla de contenidos podremos observar las capas disponibles para consulta

(marco cartográfico, territorio insular, catalogo de entidades, recursos naturales,

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7. Descarga de mapas base e imágenes de satelite con SAS

Planet SAS Planet es un software de origen ruso que proporciona mediante interfaz la

posibilidad de visualizar y descargar imágenes(georeferenciadas de los principales

servidores de indole cartográfica como Google Maps, Bing Maps, Here Maps, ESRI, Open

Street Map, Etc. El procedimiento para la descarga a de alguna imagene es el siguiente

(se recomienda recorrer con la interfaz el área de interés para que las imágenes a

descargar se queden en “cache” y sea más legible y rápida la descarga).

1.En la interfaz de SAS Planet tenemos un botón nombrado

Selection Manager, son varias las opciones de selección;

rectangular, poligonal, línea, por coordenadas, área

visible y última selección.

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2.Una vez activo el “selection manager” damos un solo clic en un extremo (de

preferencia inferior izquierda) y se dibujara un cuadro color azul, este cuadro nos

indica el área que se va a descargar.

3.Al dar otro clic se cierra el cuadro y saldra un cuadro de diálogo, al cual nos iremos

a la pestaña “Stitch”, establecemos la siguiente confirguració:

Output Format: ECW, Save to: (Ruta para guardar), Map: (Servidor elegido), Zoom:

(resolución de imagen, entre mayor sea mayor será el tamaño de la imagen),

Projection: Mercator/ WGS84/EPSG:3395

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4. Damos clic en Start y comenzara la descarga la base – imagen, solo resta montar la

imagen en el SIG.

Descargar imágenes satelitales del satelite MODIS (se actualizan todos los días):

Para descargar imágenes del satélite MODIS a través de una interfaz web de la

NASA llamada EOSDIS (Earth Observing System Data and Information

System), lo práctico de esta página es que:

Puedes descargar las imágenes en formato JPG, PNG, GeoTIFF y KMZ (estos dos últimos “georeferenciados”).

La resolución va de los “30 metros” hasta los 10 kilómetros. Las imágenes disponibles están a partir del 8 de mayo de 2012 hasta el

día de hoy (se actualizan todos los días). Como dato curioso, se ingresan en promedio 8.5 Terabytes diarios a los servidores.

Podrás montar capas temáticas como variaciones de temperatura superficial del océano, incendios, cambios en cobertura forestal, inundaciones, contaminación, etc.

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1.Ingresamos al siguiente enlace: worldview.earthdata.nasa.gov

2.En la parte inferior se puede ajustar la fecha de interés (a partir del 8 de

mayo de 2012) ya sea por línea de tiempo en forma de barra o manualmente en

la parte izquierda.

3.En la parte superior izquierda se encuentra el modulo – tabla de contenidos,

donde podrás activar o desactivar el equivalente a “capas”, como son etiquetas

de lugares, línea de costa, fronteras, carreteras, corrección de reflectancia,

etc.

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4.En la parte inferior de la tabla de contenidos se tiene un botón color naranja

“Add Layers”, al dar clic aparecerá la siguiente ventana donde puedes elegir

alguna temática de interés; calidad del aire, plumas de ceniza, sequía,

tormentas de arena, incendios, inundaciones, etc.

5.Por ejemplo activaremos la sección de incendios y anomalías térmicas tanto

de día como de noche.

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6.Se podrá observar con puntos color rojo, y evidenciadas por las columnas de

humo los incendios ocurridos en cualquier parte de planeta Tierra.

7.Bien ahora demos paso a la descarga de estas imágenes (si se tiene una capa

temática activa también se incluye). En la parte superior derecha se tiene un

icono con la forma de una cámara.

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8.Al dar clic en la “cámara” resaltara una zona en forma de rectángulo y el

resto quedará en color negro, se puede ajustar la zona de interés desplazando

los puntos extremos.

9.Algo importante que se debe considerar para la descarga, es que tenemos

disponibles resoluciones desde los “30 metros hasta los 10 kilómetros por

pixel”, y una cantidad máxima de descarga de 250 megabytes (entre mayor sea

la resolución mayor será el tamaño de nuestro archivo), si pasamos de esa

cantidad no será posible la descarga.

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10.Otro aspecto importante es la opción de formatos: JPEG, PNG, GeoTIFF y

KMZ (estos dos últimos georreferenciados).

11.Una vez seleccionada la zona, resolución, formato y tamaño de archivo

aceptado iniciamos la descarga.

12.Por ejemplo para este tutorial se han descargado dos formatos; GeoTIFF y

KMZ del 23 de octubre de 2015 (Huracán Patricia).

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13.Una vez incorporado en el SIG - ArcMap se observa de la siguiente manera.

14.Y en Google Earth el KMZ así: