SÍNTESIS DEL DOCUMENTO DE GRADO PARA OPTAR AL TÍTULO DE José de...
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SÍNTESIS DEL DOCUMENTO DE GRADO PARA OPTAR AL TÍTULO DE Especialista en Sistemas de Información Geográfica de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas CONVAREA: CALCULADORA Y CONVERSOR DE UNIDADES DE ÁREA NO CONVENCIONALES ANDRÉS AMAYA URREGO 20151094001 IVÁN ANDRÉS DÍAZ CONCHA 20151094008 ANA ZULEIMA NAVAS FLÓREZ 20151094020 UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD DE INGENIERÍA ESPECIALIZACIÓN EN SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA BOGOTÁ D.C. – COLOMBIA 2015
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SÍNTESIS DEL DOCUMENTO DE GRADO PARA OPTAR AL TÍTULO DE
Especialista en Sistemas de Información Geográfica de la Universidad Distrital Francisco
José de Caldas
CONVAREA: CALCULADORA Y CONVERSOR DE UNIDADES DE ÁREA NO
CONVENCIONALES
ANDRÉS AMAYA URREGO
20151094001
IVÁN ANDRÉS DÍAZ CONCHA
20151094008
ANA ZULEIMA NAVAS FLÓREZ
20151094020
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESPECIALIZACIÓN EN SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA
BOGOTÁ D.C. – COLOMBIA
2015
SÍNTESIS DEL DOCUMENTO DE GRADO PARA OPTAR AL TÍTULO DE
Especialista en Sistemas de Información Geográfica de la Universidad Distrital Francisco
José de Caldas
CONVAREA: CALCULADORA Y CONVERSOR DE UNIDADES DE ÁREA NO
CONVENCIONALES
ANDRÉS AMAYA URREGO
20151094001
IVÁN ANDRÉS DÍAZ CONCHA
20151094008
ANA ZULEIMA NAVAS FLÓREZ
20151094020
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESPECIALIZACIÓN EN SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA
BOGOTÁ D.C. – COLOMBIA
2015
Tabla de Contenido
Resumen ...................................................................................................................................... 4
Abstract ....................................................................................................................................... 4
1. Introducción ......................................................................................................................... 5
1.1 Sistemas de Información Geográfica ................................................................................. 5
1.2 División de la tierra y medidas de área no convencionales. .............................................. 5
2. METODOLOGÍA ................................................................................................................... 8
2.1 Software ............................................................................................................................. 8
2.2 Construcción del plugin ..................................................................................................... 8
2.2.1 Levantamiento de requerimientos .................................................................................. 9
2.2.2 Análisis de requerimientos ........................................................................................... 10
2.2.3 Diseño de la Arquitectura ............................................................................................. 10
2.2.4 Desarrollo Plugin .......................................................................................................... 10
2.2.5 Prueba ........................................................................................................................... 10
3. RESULTADOS ..................................................................................................................... 11
3.1Plugin ConvArea .............................................................................................................. 14
4. CONCLUSIONES ................................................................................................................ 18
5. RECOMENDACIONES ....................................................................................................... 19
6. REFERENCIAS .................................................................................................................... 20
7. ANEXOS ............................................................................................................................... 23
7.1 Casos de Uso .............................................................................................................. 23
Tabla Figuras
Figura 1. Secuencia de procedimientos ......................................................................................... 9
Figura 2. Diagrama de casos de uso ............................................................................................ 11
Figura 3 Diagrama de Componentes ........................................................................................... 11
Figura 4 Diagrama de despliegue ................................................................................................ 12
Figura 5. Diagrama de secuencia ................................................................................................. 13
Figura 6 Icono Plugin ConvArea en barra de tareas de Qgis....................................................... 14
Figura 7 Carga de Plugin ConvArea en Qgis .............................................................................. 14
Figura 8 Interfaz ConvArea ......................................................................................................... 15
Figura 9 Tabla de atributos con Campo de área creado .............................................................................................. 17
Resumen
Los Sistemas de Información Geográfica (SIG) representan uno de los pilares de la toma de
decisiones en la actualidad. El funcionamiento eficiente y una interfaz intuitiva en un software
como QGIS permiten a los usuarios finales hacer un buen manejo de sus datos geográficos a la
hora de tomar decisiones. Este documento presenta la metodología utilizada en la
implementación de la herramienta “ConvArea”, para QGIS, que permite calcular el área y
convertir la unidad de área seleccionada a la unidad de área no convencional que el usuario
desee. La herramienta fue desarrollada en lenguaje Python.
Palabras clave: cálculo, plugin, QGIS, unidades de área no convencionales.
Abstract
Geographic Information Systems (GIS) are one of the main steps on decision making in
actuality. An efficient performance and an intuitive interface in a software like QGIS allow final
users to make a good geographic data management and take right decisions. This article shows
the way the “ConvArea” tool for QGIS was developed. The tool allow users to calculate the
selected area to non-conventional area unit chosen by the user, with no need to use the field
calculator. The tool was built using Python language.
Keywords: calculate, plugin, QGIS, non-conventional area units.
1. Introducción
1.1 Sistemas de Información Geográfica
En las últimas décadas los avances en el desarrollo de la tecnología se han dado mucho más
rápido que en el resto de la historia de la humanidad. La difusión de datos e información se ha
convertido en una operación globalizada y permanente a la que tiene acceso la mayor parte de la
población mundial. Las imágenes aéreas y satelitales brindan ahora una perspectiva diferente del
mundo y ofrecen información a la que anteriormente no era posible tener acceso (Peña, 2006).
Los Sistemas de Información Geográfica (SIG) se pueden definir como el “conjunto
organizado de personas, programas y equipos que nos permiten de una manera eficiente,
capturar, almacenar, analizar y desplegar datos geográficos como conocimiento útil, para la
toma de decisiones” (Olaya,2011).
Dentro de las herramientas utilizadas en los SIG, el software se ha convertido en una de las
partes más importantes. La posibilidad de almacenar, organizar y manejar datos, así como de
realizar modelos a partir de los mismos y obtener salidas gráficas usando interfaces sencillas,
permite la divulgación de información de manera rápida y fácil (Chang, 2007).
1.2 División de la tierra y medidas de área no convencionales.
A lo largo de la historia, la transformación y división de los territorios nacionales ha seguido
diferentes intereses, sobre todo de tipo político y económico, involucrando hasta hace poco
tiempo los servicios ecosistémicos. Si bien la agricultura ha sido una de las actividades que más
ha transformado los territorios rurales, el reciente interés público por las actividades agrícolas y
su importancia estratégica como área de producción, sumado al papel que desempeñan los
recursos naturales, ha llevado a plantear una nueva concepción del desarrollo rural. La división
de tierras para diferentes fines requiere una cartografía precisa que en varias partes de Colombia
no es sencillo conseguir (Perfetti y Cortés, 2013).
La utilización de medidas de área no convencionales no es un fenómeno que ocurre solamente en
Colombia; en otras partes del mundo se siguen utilizando este tipo de medidas, como los
“feddan”, usados en Egipto, Sudán, Siria y Omán que representa 4200 m2 (Mahmoud, 1873).
Para establecer las unidades de área no convencionales utilizadas en nuestro país, se realizó una
investigación en la que se reconocieron las principales unidades, representadas en la tabla 1.
Tabla 1. Unidades de área convencionales y no convencionales utilizadas en zonas rurales de
Colombia.
Fuente: Autores
Unidad Valor en Ha Valor en m2
Hectárea 1 10000
Km2 0,01 1000000
M2 10000 1
Acre 2,471 4047
Fanegada 1,2345679 8100
Cuadra 1,5625 6400
Área 100 100
Decárea 10 1000
Caballería 45 450000
Durante la época de la colonia no estaba establecido el sistema métrico, motivo por el cual la
población tuvo que crear o adoptar medidas de superficie con el fin de dividir sus terrenos. Entre
las primeras medidas de área utilizadas en Colombia está la caballería, que representa la porción
de tierra entregada a los soldados como parte del botín de la Conquista; esta medida era utilizada
en España desde el siglo XII. En 1960 fue establecido el Sistema Internacional de Medidas por la
Conferencia General de Pesas y Medidas. Ello cambió la forma en que se medían los terrenos en
el país (Centro de Noticias IGAC, 2015).
Según el IGAC y el DANE (2015), en varias escrituras de títulos de propiedad aún sobreviven
las medidas antiguas, y debido a que ninguna entidad en el país asume la tarea de pasarlas al
Sistema Internacional, aún se desconoce su superficie real o su delimitación.
El acceso a las medidas de unidad de área no convencionales permite tener un mayor nivel de
acercamiento a la cotidianidad del campo, ofrece mensajes claros a las personas a quienes va
dirigido y facilita la comprensión de proyectos rurales a la población objetivo.
El cálculo sencillo en varias unidades de área no convencionales utilizando la herramienta
ConvArea facilita la gestión y complementa la generación de nueva información. Uno de sus
posibles usos podría ser la implementación y utilización del plugin para apoyar la adecuada toma
de decisiones respecto a temas tan importantes como la restitución de tierras a víctimas del
conflicto armado en Colombia, que requiere una formación y actualización catastral que
involucre todas las particularidades del territorio (Centro de Noticias IGAC, 2015) y actualizar
las escrituras de las propiedades que actualmente se encuentran con este tipo de conflicto.
El objetivo del desarrollo del plugin ConvArea es disponer de una funcionalidad de fácil acceso
que calcule el área y transforme un área seleccionada por el usuario (experto y no experto), a las
unidades de área no convencionales que desee.
2. METODOLOGÍA
2.1 Software
Existen diversos tipos de software libre y privado que brindan muchas posibilidades de manejo
de datos geográficos. QGIS es un software libre y de código abierto que brinda a los usuarios una
gran cantidad de posibilidades para desarrollo e implementación de tecnologías nuevas y
mejoradas (QGIS, 2015). Además de tener una interfaz agradable e intuitiva, QGIS tiene muchas
funcionalidades incorporadas. La implementación del plugin “ConvArea” realiza esta operación
del cálculo del área añadiendo una columna a la tabla de atributos con el área obtenida la cual
será convertida en la unidad seleccionada por el usuario.
2.2 Construcción del plugin
Para construir el plugin “ConvArea” fue necesario realizar una revisión bibliográfica detallada
con el objetivo de establecer la viabilidad de la propuesta. Se realizó una búsqueda de
funcionalidades similares para QGIS que arrojó como resultado el hallazgo de “Calcarea”, un
plugin desarrollado por Nikolaus Batlogg cuyo objetivo es calcular el área de un polígono
mientras el mismo está siendo creado o editado (QGIS, 2015). La elaboración del plugin requirió
seguir una secuencia de procedimientos que se muestra en la figura 1.
Figura 1. Secuencia de procedimientos
Fuente: Autores
2.2.1 Levantamiento de requerimientos
Para cumplir con los objetivos propuestos fue necesario planear las actividades y acciones que se
ejecutarían a través del tiempo (Ackoff, 1974). Esta etapa, previa a la fase de diseño y trasversal
a la implementación del plugin, permitió identificar los requerimientos. Para la construcción del
plugin ConvArea se buscaron funcionalidades que no estuvieran implementadas en QGIS. A
través de la investigación se observó que en Colombia existen predios cuyas escrituras incluyen
unidades de área no convencionales. Esta situación dificulta la división de tierras y deja espacios
incompletos dentro de la cartografía del país. De acuerdo a esta información se tomó la decisión
de implementar una funcionalidad que calculara el área y que además convirtiera a unidades de
área no convencionales utilizadas en Colombia.
2.2.2 Análisis de requerimientos
Durante la etapa de análisis de requerimientos, se definieron los métodos más eficientes para la
construcción del plugin y su adecuado funcionamiento (Pressman, 2003).
La herramienta fue desarrollada para el software QGIS, por sus características: es un software
libre y de código abierto, además de ser multiplataforma y de incluir la posibilidad de crear y
publicar nuevos plugins utilizando una interfaz sencilla. Se seleccionó el lenguaje Python por ser
sencillo, flexible y por su interoperabilidad con QGIS.
2.2.3 Diseño de la Arquitectura
El diseño de la arquitectura del software consistió en definir los aspectos lógicos y físicos de la
funcionalidad, teniendo en cuenta el alcance y las limitaciones identificados en la etapa de
análisis (Bruegge & Dutroit, 2010).
2.2.4 Desarrollo Plugin
En la etapa de construcción del código se definió la elaboración física de las secuencias que se
debían seguir. El plugin se creó con el complemento Plugin Builder, las funcionalidades se
definieron con Pycharm y la interfaz gráfica se diseñó con Qdesigner.
2.2.5 Prueba
La fase de prueba consistió en evaluar el funcionamiento del plugin identificando las posibles
fallas y excepciones del mismo. La herramienta usada para realizar pruebas fue el complemento
Plugin Reloader, con el que se actualiza el ConvArea y se verifica cada funcionalidad
implementada.
3. RESULTADOS
El único caso de uso identificado para el Plugin ConvArea fue:
1. Cargar - Seleccionar: El usuario cargará la capa a Qgis, luego en la lista desplegable
deberá selccionar la capa cargada y luego selecciona la unidad a la que quiere convertir
ver (Figura 2).
Figura 2. Diagrama de casos de uso
Fuente: Autores
Durante la etapa de diseño de la arquitectura del software se construyó el diagrama de
componentes (Figura 3). Este diagrama muestra el componente de la presentación (Front-end) y
el componente lógico (back-end) usados en la elaboración del plugin.
Figura 3 Diagrama de Componentes
Fuente: Autores
Los requerimientos mínimos del sistema para soportar QGIS son bajos como se puede observar
en el diagrama de despliegue (Figura 4). Necesita un procesador x86 a 700 MHz, 1 GB de
memoria RAM y al menos 1 GB libre de memoria en el disco duro.
Figura 4 Diagrama de despliegue
Fuente: Autores
El diagrama de secuencia (Figura 5) representa la interacción entre el usuario y el ConvArea,
donde la línea continua simboliza la orden dada por el usuario y la respuesta del sistema se
simboliza en línea puntuada.
Figura 5. Diagrama de secuencia
Fuente: Autores
La funcionalidad permite a los usuarios calcular y convertir el área seleccionada por ellos a la
unidad de área no convencional que seleccionen en el plugin. Las fórmulas para realizar dichos
cálculos, la construcción de una columna nueva en la tabla de atributos y el despliegue de la
interfaz del plugin se ejecutan sin problemas gracias a la ejecución de pruebas de verificación.
3.1Plugin ConvArea
El primer paso es desplegar Qgis, luego en el menú de Complementos, Administrador de
complementos se debe cargar ConvArea, se instala en la barra de tareas el icono que aparece en
la Figura 6
Figura 6 Icono Plugin ConvArea en barra de tareas de Qgis
Fuente: Autores
A continuación el usuario deberá cargar un capa vectorial tipo polígono, en un sistema de
coordenadas proyectadas, como se muestra en la figura 7.
Figura 7 Carga de Plugin ConvArea en Qgis
Fuente: Autores
La interfaz se describe a continuación (figura 8), consta de 4 partes fáciles e intuitivas para el
usuario que serán descritas a continuación.
Es importante señalar la advertencia que tiene el plugin en la parte inferior y que dice “La capa
debe estar en un Sistema de Coordenadas Proyectadas, de lo contrario se generará un resultado
erróneo” esto hace referencia a que el layer seleccionado para calcular y convertir el área en una
unidad no convencional debe estar en unidades métricas, es decir en un Sistema de coordenadas
como Magna Bogota Zone o cualquiera de las proyecciones planas.
Figura 8 Interfaz ConvArea
Fuente: Autores
Luego el usuario deberá seleccionar (1) un layer de la lista desplegable, posteriormente (2) debe
seleccionar la unidad o unidades de área no convencional en las que desea que el área de cada
polígono del layer sea calculado.
El botón limpiar (3) al ser pulsado, deselecciona las unidades de área no convencionales y deja
todas las cajas en blanco, para que el usuario selecciona la unidad o unidades que necesite
nuevamente.
El botón aceptar (4) calcula el área de cada polígono de la capa seleccionada en m2 cuadrados y
crea las columnas en la tabla de atributos de la capa con la unidad o unidades de área
seleccionadas, cada una de estas columnas llamada con el nombre de la unidad, por ejemplo
cuadra, fanegada, etc.
En la Figura 9 se aprecian las columnas creadas en la tabla de atributos para la capa predios,
donde se le calculó el área en metros cuadrados, hectáreas, fanegadas, cuadras y área. El tiempo
de proceso para realizar el cálculo y conversión de unidades, depende de la cantidad de
polígonos que contenga la capa, y puede ir desde unos cuantos milisegundos hasta tiempos más
largos para capas más robustas, pero generalmente para capas que oscilen entre 1 -5000
polígonos, este tiempo no supera los 10 segundos.
Figura 9 Tabla de atributos con Campo de área creado
Fuente: Autores
4. CONCLUSIONES
El plugin “ConvArea” permite a los usuarios trabajar utilizando medidas de área no
convencionales identificadas en zonas rurales de Colombia. La conversión de estas áreas
al Sistema Internacional de Medidas permite gestionar datos geográficos que continúan
sujetos a las medidas antiguas y poco comprensibles, y que es necesario actualizar para
complementar la cartografía del país.
El plugin ConvArea puede utilizarse para facilitar la toma de decisiones respecto a
muchos conflictos en el uso de la tierra. En el caso concreto de Colombia, la herramienta
puede ser utilizada para agilizar algunos procesos de restitución de tierras a comunidades
víctimas del conflicto armado.
El código abierto del plugin ConvArea permite a otros desarrolladores complementar la
lista de unidades de área no convencionales mediante una sencilla modificación en las
líneas de código.
El plugin está disponible en QGIS, un software libre y de código abierto para que pueda
ser utilizado de manera gratuita por el mayor número de usuarios.
Esta versión del plugin está sujeta a las modificaciones que otros usuarios deseen, ya que
la herramienta puede ser optimizada.
5. RECOMENDACIONES
Puesto que se trata de la elaboración de un plugin por parte de profesionales ajenos a la
ingeniería de sistemas, la construcción del código fue una dificultad permanente a lo
largo del trabajo, sin embargo fue superado gracias a que en la web se encuentran
diferentes foros y blogs que sirven de guía para los nuevos desarrolladores en lenguaje
python.
Las mejoras al plugin pueden ser desarrolladas por expertos en programación que aporten
nuevas ideas y desarrollos en el lenguaje Python y en la construcción de códigos.
El lenguaje Python ofrece interoperabilidad y es sencillo de utilizar. Gracias a ello la
construcción del plugin ConvArea pudo ser completada con éxito por parte de los
desarrolladores.
La necesidad de trabajar en coordenadas planas puede tratarse como un limitante para los
usuarios, sin embargo en modificaciones posteriores del plugin o en la implementación
de uno similar, se puede incluir la opción de transformar las coordenadas geográficas a
planas; Esta funcionalidad no fue posible implementarla por la falta de conocimiento y
experiencia en programación por parte de los autores.
6. REFERENCIAS
Ackoff, R. (1974). Redesigning the Future. London: John Wiley & Sons Inc.
Bey, M. (1873). Le système métrique actual d'Égypte. Les Nilometres anciens et moderns
et les antiques coudées d'Égypte. Journal Asiatique, 1, 67-110. 5 de octubre de 2015, De
Gallica, the Bibliothèque Numérique of the Bibliothèque National de France Base de
datos.
Bruegge, B. & Dutoit, A. (2010). Object-Oriented Software Engineering Using UML,
Patterns and Java, third Edition. New York, US: Prentice Hall.
Chang, K. (2007). Introduction to Geographic Information System, 4th Edition. McGraw
Hill.
Definición de (2008). Definición de análisis - Qué es, Significado y Concepto. Octubre
17, 2015, de WordPress Sitio web: http://definicion.de/analisis/
Grimm, R., Davis, J., Lemar, E., Macbeth, A., Swanson, S., Anderson, T., Bershad, B.,
Borriello, G., Gribble, S. & Wetherall, D. (2004). System Support for Pervasive
Applications. Octubre 20, 2015, de New York University Sitio web:
https://www.cs.nyu.edu/cs/faculty/rgrimm/papers/tocs04.pdf
Instituto de Investigación de Recursos Biológicos Alexander von Humboldt. (2006). Los
Sistemas de Información Geográfica. Octubre 1, 2015, de •Universidad de los Andes,
Venezuela Sitio web: http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=36012424010
Centro de Noticias - Instituto Geográfico Agustín Codazzi - IGAC (2015). Unidades de
medida del siglo XII aún figuran en títulos de propiedad de Colombia. Octubre 6, 2015,
de Instituto Geográfico Agustín Codazzi Sitio web: http://noticias.igac.gov.co/unidades-
de-medida-del-siglo-xii-aun-figuran-en-titulos-de-propiedad-de-colombia/Maguire, D.J.
(1994). An Overview and Definition of GIS. Octubre 5, 2015, de Laboratory of Research
and Development in Scientific Computing Sitio web:
http://lidecc.cs.uns.edu.ar/~nbb/ccm/downloads/Literatura/OVERVIEW%20AND%20D
EFINITION%20OF%20GIS.pdf
Olaya, V. (2011). Sistemas de Información Geográfica. Girona, España: Víctor Olaya.
Peña Llopis, J. (2006). Sistemas de información geográfica aplicados a la gestión del
territorio: entrada, manejo, análisis y salida de datos espaciales: teoría general y
práctica para ArcGIS. Murcia, España: López.
Perfetti, J.J., Balcázar, A., Hernández, A. & Leibovich, J. (2013). Políticas para el
Desarrollo de la Agricultura en Colombia. Bogotá, Colombia: La Imprenta Editores S.A.
Pressman, R.S. (2003). «El proceso». Ingeniería del software, un enfoque práctico.
Mexico DF: Mc Graw Hill.
QGIS. (2015). Guía de Usuario QGIS. Octubre 5, 2015, de QGIS Sitio web:
http://docs.qgis.org/2.0/es/docs/training_manual/vector_analysis/basic_analysis.html
Rizk, I., Rashed Kaloop, M. (2014). Monitoring urban growth and land use change
detection with GIS and remote sensing techniques in Daqahlia governorate Egypt.
International Journal of Sustainable Built Environment, 4, 117-124.
Tecnicoagricola.es. (2013). Medidas Agrarias y de Superficie Antiguas Usadas en
España. Octubre 8, 2015, de tecniagricola.es Sitio web:
http://www.tecnicoagricola.es/medidas-agrarias-y-de-superficie-antiguas-usadas-en-
espana/>.
http://lidecc.cs.uns.edu.ar/~nbb/ccm/downloads/Literatura/OVERVIEW%20AND%20DEFINITION%20OF%20GIS.pdf
Victor Olaya. (2012). Sistemas de Información Geográfica. España: Creative Common
Atribución. Recuperado de http://wiki.osgeo.org/wiki/Libro_SIG.
7. ANEXOS
7.1 Casos de Uso
Nombre Seleccionar - Convertir
Identificador CU001
Descripción Seleccionar capa de lista desplegable.
El usuario deberá seleccionar la unidad de área a la
cual desea convertir.
Actores Usuario
Pre condiciones La capa debe tener asignado un sistema de
coordenadas, en metros.
La capa debe ser de tipo polígono
Pos condiciones La capa queda cargada en el sistema para ser utilizada
Flujo básico del evento Actor: el usuario selecciona la capa
Sistema: Visualiza la capa seleccionada.
Tabla 2 Caso de Uso
Fuente: Autores
