jueves, 13 de marzo de 2025

La Inteligencia Artificial y su Impacto en el Monitoreo de la Deforestación con Sensores Remotos y SIG

La deforestación es una de las principales amenazas ambientales del siglo XXI, contribuyendo al cambio climático, la pérdida de biodiversidad y la alteración de ecosistemas. Para abordar este problema, se han desarrollado tecnologías avanzadas basadas en sensores remotos y Sistemas de Información Geográfica (SIG). Sin embargo, en los últimos años, la integración de la Inteligencia Artificial (IA) ha revolucionado la forma en que se detecta, analiza y predice la deforestación, mejorando significativamente la precisión y eficiencia de los estudios.

Imágenes de satélite clasificadas con IA

El Papel de los Sensores Remotos y SIG en el Monitoreo de la Deforestación

Los sensores remotos permiten obtener imágenes satelitales y datos geoespaciales en tiempo real sobre la cobertura forestal. Estas imágenes provienen de plataformas como los satélites Landsat, Sentinel y MODIS, así como de drones equipados con cámaras multiespectrales y LIDAR. Los SIG, por su parte, facilitan la integración, análisis y visualización de estos datos en mapas interactivos, ayudando a identificar patrones de deforestación y evaluar el impacto ambiental.

Cómo la Inteligencia Artificial Mejora el Monitoreo de la Deforestación

La IA, en particular el aprendizaje automático (Machine Learning) y el aprendizaje profundo (Deep Learning), ha llevado el monitoreo de la deforestación a un nuevo nivel. A continuación, se presentan algunas de sus principales aplicaciones:

  1. Clasificación Automática de Imágenes Satelitales Los algoritmos de IA pueden procesar grandes volúmenes de imágenes satelitales para diferenciar entre áreas forestales y zonas deforestadas con una precisión superior a la de los métodos tradicionales. Modelos como Redes Neuronales Convolucionales (CNN) permiten detectar cambios en la cobertura terrestre en tiempo real, incluso en regiones de difícil acceso.

Existen varios enfoques para la clasificación de imágenes satelitales utilizando IA:

    • Clasificación supervisada: Se entrena un modelo con datos etiquetados para identificar categorías específicas.
    • Clasificación no supervisada: Algoritmos como K-means encuentran patrones en imágenes sin etiquetado previo.
    • Redes Neuronales Convolucionales (CNN): Detectan características en imágenes con alta precisión.
    • Fusión de datos: Combinación de imágenes multiespectrales y datos LIDAR para mejorar la detección.

 

  1. Detección de Cambios en el Uso del Suelo La IA facilita la detección temprana de cambios en el uso del suelo, como la conversión de bosques en áreas agrícolas, urbanas o industriales. Algoritmos avanzados pueden analizar datos de múltiples fuentes y detectar alteraciones sutiles que podrían pasar desapercibidas en análisis manuales.

Existen diversas técnicas utilizadas para este propósito:

    • Redes Neuronales Convolucionales (CNN): Aplicadas al análisis de imágenes satelitales para identificar cambios en la cobertura del suelo.
    • Modelos de detección de anomalías: Algoritmos como Asolación Forest Autoencoders pueden identificar áreas donde el uso del suelo ha cambiado significativamente.
    • Análisis de series temporales: Algoritmos de aprendizaje profundo como LSTM (Long Short-Term Memory) pueden examinar imágenes satelitales tomadas en distintos momentos y predecir tendencias en los cambios de uso del suelo.
    • Fusión de datos geoespaciales: Combinación de información de sensores remotos, datos climáticos y registros de actividades humanas para mejorar la precisión en la detección de cambios.

La detección temprana de cambios en el uso del suelo permite una mejor planificación ambiental y la implementación de políticas para reducir la deforestación y el impacto ambiental de actividades humanas.

  1. Automatización de Informes y Alertas Tempranas Gracias a la IA, se pueden generar reportes automatizados sobre la pérdida de cobertura forestal y enviar alertas en tiempo real a autoridades y comunidades locales. Sistemas como Global Forest Watch utilizan modelos de IA para monitorear la deforestación a nivel global y proporcionar datos accesibles a investigadores y tomadores de decisiones.

La IA permite la integración de diversas fuentes de información, como imágenes satelitales, sensores terrestres y datos meteorológicos, para generar reportes detallados sobre la evolución de la deforestación. Estas herramientas pueden programar la creación de informes periódicos, reduciendo la carga de trabajo manual y asegurando que los datos sean actualizados y precisos.

Además, los sistemas de alerta temprana impulsados por IA pueden detectar patrones de deforestación en tiempo real y enviar notificaciones automáticas a entidades gubernamentales, ONGs y comunidades afectadas. Algunas de las características clave incluyen:

    • Monitoreo en tiempo real: Uso de modelos de IA para analizar imágenes satelitales y detectar cambios en la cobertura forestal de manera continua.
    • Notificaciones automáticas: Alertas enviadas a través de plataformas móviles, correos electrónicos o sistemas de mensajería para advertir sobre posibles focos de deforestación.
    • Predicción de riesgos: Modelos de IA que pueden estimar qué áreas tienen mayor probabilidad de ser deforestadas en el futuro, permitiendo tomar acciones preventivas.
    • Integración con bases de datos gubernamentales y científicas: Para una mejor gestión y respuesta rápida ante eventos de deforestación.
  1. Integración con Datos Climáticos y de Biodiversidad La IA no solo analiza la deforestación en sí, sino que también puede correlacionar estos datos con información climática y de biodiversidad. Esto permite comprender mejor los efectos de la deforestación en el cambio climático y en la distribución de especies, apoyando la formulación de políticas ambientales más efectivas.
    • Análisis del impacto climático: Los modelos de IA pueden evaluar cómo la deforestación afecta la temperatura, los niveles de precipitación y la calidad del aire, proporcionando información valiosa para estrategias de mitigación del cambio climático.
    • Modelos de predicción de biodiversidad: Al integrar datos de deforestación con registros de biodiversidad, la IA puede predecir qué especies están en mayor riesgo debido a la pérdida de hábitat.
    • Mapeo de corredores ecológicos: Algoritmos de IA pueden identificar y mapear áreas clave para la conectividad ecológica, ayudando a conservar ecosistemas fragmentados y promover la biodiversidad.
    • Simulación de escenarios futuros: Con el uso de IA y big data, se pueden modelar diferentes escenarios de deforestación y su impacto ambiental a largo plazo, permitiendo a los tomadores de decisiones planificar estrategias de conservación más efectivas.

Desafíos y Futuro de la IA en el Monitoreo de la Deforestación

A pesar de los avances, existen desafíos en la implementación de IA para el monitoreo de la deforestación. Algunos de ellos incluyen la calidad y disponibilidad de datos, la infraestructura tecnológica, la interpretabilidad de los modelos y la resistencia a la adopción tecnológica. Sin embargo, la creciente disponibilidad de datos abiertos, el desarrollo de modelos más eficientes y la combinación de IA con otras tecnologías emergentes permitirán superar estas barreras.

Monitoreo de deforestación con IA

En conclusión, la integración de la Inteligencia Artificial en el monitoreo de la deforestación con sensores remotos y SIG está transformando la manera en que protegemos nuestros bosques. Estas herramientas no solo permiten detectar y analizar la deforestación de manera más rápida y precisa, sino que también proporcionan información valiosa para la toma de decisiones estratégicas en la conservación del medio ambiente. Con un desarrollo continuo, la IA se consolidará como un aliado clave en la lucha contra la deforestación a nivel global.



miércoles, 22 de mayo de 2024

GeoBI Como Herramienta para la optimización de la Gobernabilidad de una Ciudad

 

Resumen

La presente revisión bibliográfica tiene como objetivo determinar como la fusión entre la Inteligencia de Negocios que en ingles se define como Bussiness Intelligence (BI) y los Sistemas de Información Geográficos (SIG) pueden conformar el GeoBI la cual es una tecnología basada en información espacial georreferenciada capturada utilizando técnicas de topografía, teledetección espacial, fotogrametría, GPS o Cartografía Digital, en una base de datos geográfica.

Se realiza una búsqueda bibliográfica de los principales tópicos del GeoBI aplicado al ámbito de la gobernabilidad de una ciudad, para ello se identifican sus métodos de implementación, casos de éxito en el ambiente local y mundial, se determinan las diferencias con diciplinas verticales como la estadística descriptiva, la geoestadística, minería de datos o aprendizaje automático (machine learning), con el propósito de ver diferencias y su potencial al momento de realizar toma de decisiones informadas a través de la generación de reportes, cuadros de mando o geo portales.

Adicional a la investigación de GeoBI se presenta una propuesta para la implementación de GeoBI por medio de la metodología Hefesto la cual presenta las fases necesarias para la construcción de un sistema de BI aplicado a la gobernabilidad.      

 

Palabras Clave: Inteligencia de Negocios, Gobernabilidad, Sistemas de Información Geográficas, Centralización de información, Cartografía, bases de datos geográficas, Data Warehouse.

 

Abstract

The objective of this bibliographic review is to determine how the fusion between Business Intelligence, which in English is defined as Business Intelligence (BI) and Geographic Information Systems (GIS), can form GeoBI, which is a technology based on captured georeferenced spatial information. using topography techniques, spatial remote sensing, photogrammetry, GPS or Digital Cartography, in a geographic database.

A bibliographic search is carried out on the main topics of GeoBI applied to the field of governance of a city, for this its implementation methods, success stories in the local and global environment are identified, the differences with vertical disciplines such as statistics are determined. descriptive, geostatistics, data mining or machine learning, with the purpose of seeing differences and their potential when making informed decisions through the creation of reports, dashboards or geo portals.

In addition to the GeoBI research, a proposal is presented for the implementation of GeoBI through the Hefesto methodology, which presents the necessary phases for the construction of a BI system applied to governance.

 

Keywords: Business Intelligence, Governance, Geographic Information Systems, Information Centralization, Cartography, geographic databases, Data Warehouse

 

1.       Introducción

En la actualidad la información la información es una parte muy importante  para la organización,  debido a que con esta se realizan un sinnúmero de procesos a diferentes niveles, desde nivel operativo hasta el nivel de las juntas de directores, por ello, las organizaciones necesitan datos precisos, actualizados y completos que las lleven a tomar decisiones clave del negocio, para esto, las empresas almacenan su información en grandes bases de datos, donde estas contienen un sin número de datos alfanuméricos que se deben de analizar por medio de técnicas como la ciencia de datos o estadística, también, se tiene que  los datos residen en diferentes bases de datos y en múltiples formatos.

 

Por tanto, cabe decir que no hay una manera realmente fácil de crear una visión global de la organización integrada e inteligente para la toma rápida y eficiente de decisiones. Sin embargo, una de las posibilidades existente es la de utilizar técnicas de análisis de datos como el Bussiness Intelligence o BI (Inteligencia de Negocios), esta técnica permite el análisis de grandes cantidades de datos a través de software que permite la conexión a las bases de datos para realizar el análisis de los mismos y si se añade una componente espacial a estos análisis de datos tendremos un mejor panorama del entorno y del negocio. Vitt, E.(2013). por esto, la integración con un sistema de información geográfico SIG permite ubicar espacialmente la información estadística generada por el análisis de la información y permite un mejor entendimiento del entorno para realizar estrategias de gobernabilidad.

Los Sistemas de Información Geográfica (SIG) tienen la capacidad de mejorar significativamente los procesos de gobernabilidad en entidades públicas o privadas al centralizar la información espacial y alfanumérica, estos sistemas permiten la captura, almacenamiento, análisis y visualización de datos geográficos, lo que brinda una visión integral y basada en la ubicación de diversas actividades y recursos que junto con los análisis realizados utilizando herramientas y técnicas de BI se logra potenciar el SIG y convertirlo en un GeoBI que es la representación de datos espaciales e información estadística a partir del análisis de datos en un entorno geográfico. Aguirre A.(2013)

 

La centralización de datos geoespaciales y alfanuméricos en un GeoBI facilita la toma de decisiones informadas, al tener acceso a información detallada sobre ubicaciones geográficas, infraestructuras, población y recursos naturales, las entidades pueden planificar de manera más eficiente el desarrollo urbano, la administración de recursos, la respuesta a emergencias y la optimización de rutas y logística.

 

A demás, los SIG mejoran la transparencia y la comunicación en la gestión de los proyectos de los gobiernos, ya que los datos están disponibles en una plataforma centralizada y de fácil acceso para diferentes departamentos dentro de la organización o para manejo publico si es el caso, esto reduce la duplicación de esfuerzos y mejora la colaboración entre equipos y la transparencia en los procesos administrativos. Cetin, M., Adiguzel, F., Kaya, O., & Sahap, A. (2018).

 

La visualización de datos en mapas y gráficos facilita la identificación de patrones y tendencias, lo que respalda la formulación de políticas y estrategias efectivas. Por ejemplo, en entidades gubernamentales, los SIG pueden ayudar en la asignación equitativa de recursos, en la planificación de servicios públicos y en la supervisión de proyectos de infraestructura y el BI permite visualizar las tendencias o patrones de los datos con componente espacial dentro de los proyectos o problemáticas de una ciudad como el monitoreo de los índices de criminalidad por sectores o comunas.

 

1.1     GeoBI Descripción

Durante los últimos años el acceso a la información espacial es cada vez más utilizada por medio de los estándares OGC como lo son los servicios WMS, WFS Y WCS, donde los usuarios de información espacial tienen un método de acceso confiable y rápido según sus necesidades impuestas por el dominio de sus conocimientos. Sin embargo, existen otros consumidores de información espacial que no son tan habituales, los cuales son los analistas de negocio, estos nuevos actores empiezan a tener un protagonismo importante en el consumo de geo información abriendo nuevos caminos y oportunidades en el entorno de los SIG. Scartozzi, C.M. (2020).

 

“El GeoBI es un sistema que combina Análisis multidimensional y visualización cartográfica, esta tecnología desempeña un papel importante en la de toma de decisiones para empresas, debido a que puede adoptar una solución que puede dar como resultado una gran decisión de inversión para las organizaciones, por lo que se debe prestar mucha atención al análisis de los datos y su posterior despliegue en los informes con información espacial”. Trisnawarman, D. (2018).

La fusión de estas dos tecnologías, al conectar grandes cantidades de datos, proporciona un potente sistema de visualización capaz de combinar datos de diferentes fuentes ya sean de gobierno o de instituciones privadas con los cuales se alimentan los SIG de las organizaciones, con el fin de generar información útil a todos los niveles de la organización. Por tanto, la GeoBI, en este contexto, representa la capacidad de derivar conocimiento adicional proveniente de la ubicación para predecir y resolver problemas. Gilberto L.(2011).

los SIG se ha utilizado durante mucho tiempo para el análisis predictivo por esto, los planificadores urbanos han estado usando esta tecnología durante décadas para predecir el crecimiento de la población y patrones de migración para planificar eficazmente proyectos de infraestructura y con los métodos de BI se trazan planes de inversión a futuro. Gontijo, E., Rocha, G., Santana, L., Branco, F., & Oliveira, N., (2019).

Por tanto, los sistemas de GeoBI son una herramienta en demasía útiles para las organizaciones, debido a que, permiten tener la información en modo visual, el cual es una manera fácil de poder comprender los diversos escenarios que se presentan continuamente en los procesos productivos de las organizaciones, permitiendo la toma rápida y eficaz de decisiones por parte de la junta de directores hacia los actores que son los encargados de los procesos y actividades. Con lo cual se incrementa el nivel de competitividad y calidad de los procesos de gobierno a todos los niveles, incrementando la efectividad de los proyectos y sus efectos en la sociedad.

 

1.1     GeoBI en la Gobernabilidad de una Ciudad

La GeoBI puede proporcionar a los líderes de la ciudad una visión clara de la data de la ciudad, permitiéndoles tomar decisiones basadas en hechos en lugar de suposiciones. Por ejemplo, la BI puede recopilar, analizar y visualizar datos de tráfico para aliviar la congestión y mejorar la programación del transporte público. Bardard, T. & dubé E. (2019). Con esta iformación se podría implementar mejoras a la movilidad de una ciudad y se monitorea por medio de mapas y estadísticas de aforos en un cuadro de mando GeoBI.

Por otro lado, los SIG pueden ayudar a visualizar estos datos en un formato fácil de entender, ya que los SIG pueden mostrar datos en un mapa, esto permite a los líderes de la ciudad ver dónde se encuentran los problemas y tomar decisiones informadas sobre cómo resolverlos. Sui D. (2014).

La implementación de GeoBI en la gobernabilidad de una ciudad es un proceso complejo que requiere una planificación cuidadosa y un compromiso de los líderes de la ciudad.

El proceso general se puede dividir en las siguientes etapas:

ü  Identificación de las necesidades: El primer paso es identificar las necesidades específicas de la ciudad en términos de datos relevantes y análisis geoespaciales por medio de los cruces de información, con esto, se puede hacer una evaluación de las necesidades y problematicas actuales de la ciudad e identificar las fortalezas de la ciudad y potenciarlas.

ü  Recopilación de datos: Una vez que se han identificado las necesidades, la ciudad debe recopilar los datos necesarios, estos datos pueden provenir de una variedad de fuentes, incluidas agencias gubernamentales, empresas privadas y ciudadanos.

ü  Organización de datos: Los datos recopilados deben contar con una estructura que facilite el análisis, para esto se requiere de una limpieza de los datos, estandarización de los formatos y la creación de metadatos.

ü  Desarrollo de una plataforma: La ciudad debe desarrollar una plataforma que permita el tratamiento de datos geoespaciales, por medio de plataformas escalable, segura y fácil de usar. Sarría F.A. (2018)

ü  Capacitación y adopción: Los empleados de la ciudad deben recibir capacitación en el uso de la plataforma GeoBI, con el proposito de garantizar que los datos se utilicen de manera efectiva para tomar decisiones informadas.

Ejemplos de cómo se utiliza GeoBI en la gobernabilidad de una ciudad:

ü  Planificación urbana: el GeoBI se puede utilizar para identificar áreas de crecimiento potencial, realizar eguimiento a el impacto ambiental del desarrollo y garantizar que las comunidades tengan acceso a los servicios públicos. Zhou P, Li M, Wang F, Yin F,(2010).

ü  Gestión de servicios públicos: GeoBI se puede utilizar para rastrear el rendimiento y eficiencia de los servicios públicos, como la recolección de residuos, el mantenimiento de las calles y la gestión del agua, esta información puede ayudar a identificar sectores de mejora y optimizar la eficiencia de los servicios. Harold A.F., Martínez A.P., Nuela R.M., Criollo M.E. & Pico J.C. (2023).

ü  Seguridad pública: el GeoBI se puede utilizar para analizar datos sobre el crimen, la violencia y la delincuencia, para desarrollar estrategias de prevención y respuesta a la delincuencia.

ü  Desarrollo económico: GeoBI se puede utilizar para analizar datos sobre el mercado laboral, las oportunidades de inversión y la actividad económica, para desarrollar políticas y programas que apoyen el crecimiento económico de la ciudad. Healey & Delve, 2007.

1.2    Casos de Éxito de GeoBI

Al rededor del mundo se ha utilizado el GeoBI como una herramienta fundamental en el tratamiento de la data de las ciudades.

A continuación, se describen algunos casos de éxito:

1.2.1           Solución GeoBI para la información del censo en chile

En este proyecto se desarrollo una solución en entorno Web que integran tecnología SIG y BI para el tratamiento de datos mediante un repositorio integrado de varias fuentes de información pertenecientes al censos poblacional de distintos periodos contando con la propiedad de poder filtrar la información hasta el nivel de micro territoriales menores a la comuna, como son los distritos; contando con esta data se puede georreferenciar y analizar los patrones de intension de voto de la poblacion, por medio de herramientas de inteligencia de negocios geoespacial. Wickramasuriya. (2013).

El proceso (ETL) se realiza a partir de los archivos SPSS y se utilizaron bases de datos intermedias ó staging área para el proceso de limpieza de los datos.

Fig.1 Arquitectura de la solución GeoBI



fuente: análisis de la información de censo en chile

En la Figura anterior se puede observar que la arquitectura implementada para la solución de GeoBI, inicia con la recolección de la información en bases de datos externas, realizando un primer proceso ETL para luego ser cargados a una base de datos intermedia ó staging área.

Posteriormente, se ingresa a un segundo proceso ETL en el cual se incorpora la información de la data en un Data mart. Por otra parte, se incorporan capas de cartografía digital a una tabla de datos espacial en la misma Data mart, a traves de la extension postgis del gestor de bases de datos Postgres, permitiendo la integración de GIS en un Data mart.

La motivación del trabajo se centró en la posible combinación de la tecnología SIG y la Inteligencia de Negocios de datos abiertos en el proceso de visualización y análisis de los datos del censo. Con la combinación de tecnología fue posible realizar análisis de los datos del Censo de 1992 y 2002, permitiendo generar salidas graficas de los datos con el apoyo de mapas temáticos.

 

 

1.1.1            City of Boston:

La ciudad de Boston, Massachusetts, implementó GeoBI en 2015 como parte de su estrategia de gobierno abierto. El proyecto, denominado "GeoBoston", tiene como objetivo proporcionar a los ciudadanos y funcionarios de la ciudad acceso a datos geoespaciales de manera abierta y accesible.

El proyecto se implementó en tres fases:

ü  Fase 1 (2015-2016): En esta fase, se recopilaron y organizaron los datos geoespaciales de la ciudad, los datos se obtuvieron de una variedad de fuentes, incluidas las agencias municipales, los departamentos estatales y las empresas privadas.

ü  Fase 2 (2017-2018): En esta fase, se desarrolló una plataforma de GeoBI para acceder y analizar los datos, la plataforma se basó en una tecnología de código abierto llamada Geo Server.

ü  Fase 3 (2019-presente): En esta fase, se continúa desarrollando la plataforma de GeoBI y se están agregando nuevos datos.

La plataforma de Geo Boston proporciona a sus usuarios acceso a una amplia gama de datos geoespaciales, incluidos mapas, imágenes satelitales, datos demográficos y datos de infraestructura. Los usuarios pueden utilizar la plataforma para realizar análisis espaciales, crear mapas personalizados y compartir datos con otros.

El proyecto GeoBoston ha tenido un impacto positivo en la ciudad de Boston, ya que los datos geoespaciales están siendo utilizados por una variedad de agencias municipales para mejorar la planificación del desarrollo urbano, la prestación de los servicios públicos y la seguridad pública. Los datos también están siendo utilizados por los ciudadanos para aprender más sobre su ciudad y participar en el proceso de toma de decisiones.

ü  Ejemplos de cómo se está utilizando GeoBI en Boston:

La ciudad de Boston está utilizando GeoBI para una variedad de propósitos, entre los que se observan:

ü  Planificación urbana: GeoBI se está utilizando para planificar el crecimiento de la ciudad de manera sostenible y equitativa. Los datos espaciales se utilizan para identificar áreas de desarrollo potencial, evaluar los posibles impacto ambiental del desarrollo de los proyectos y garantizar que las comunidades tengan acceso a los servicios públicos.

ü  Gestión de servicios públicos: GeoBI se está utilizando para mejorar la eficiencia en la prestación de servicios públicos, como la recolección de residuos, el mantenimiento de las calles y la gestión del agua. Los datos geoespaciales se utilizan para identificar áreas con problemas, planificar las rutas de los servicios y optimizar los recursos.

ü  Seguridad pública: GeoBI se está utilizando para mejorar la seguridad pública en la ciudad. Los datos geoespaciales se utilizan para analizar el crimen, la violencia y la delincuencia. Esta información se utiliza para desarrollar estrategias de prevención y respuesta a la delincuencia.

Retos de la implementación de GeoBI:

La implementación de GeoBI presenta algunos retos, entre los que se incluyen:

ü  Costos: La implementación de GeoBI puede ser costosa, especialmente para las ciudades pequeñas y medianas.

ü  Capacidad: Los líderes de la ciudad y los empleados necesitan tener la capacidad de utilizar GeoBI para aprovechar su potencial.

ü  Datos: Las ciudades necesitan recopilar y mantener datos precisos y actualizados para que GeoBI sea efectivo.

A pesar de estos retos, GeoBI tiene el potencial de ser una herramienta poderosa para mejorar la gobernabilidad de las ciudades. Al proporcionar información y análisis útiles, GeoBI contribuye a que los líderes puedan tomar decisiones mejor soportadas en información espacializda y  así lograr mejores resultados. Parra G.(2010).

1.1.2           El Proyecto New York City Department of Transportation

El Departamento de Transporte de la ciudad de Nueva York (NYCDOT) implementó GeoBI en 2017 como parte de su iniciativa Visión Cero para eliminar las muertes y lesiones graves en accidentes de tránsito. El proyecto, llamado "NYCGeoBI", tenía como objetivo proporcionar a la agencia información basada en datos para mejorar la seguridad del tráfico, gestionar la congestión y optimizar las operaciones de transporte.

El proyecto siguió un enfoque por fases:

 

Tabla 1. Fases del proyecto NYCGeoBI

FASES DEL

 

PROYECTO

 

CARACTERISTICAS

 

Fase 1

(2017-2018)

Recopilación y organización de datos: los datos de diversas fuentes, incluidos sensores de tráfico, cámaras, estaciones meteorológicas y quejas del 911, se consolidaron en una plataforma central. Desarrollo de una plataforma GeoBI: NYCGeoBI, está basada en software de código abierto, contando con los programas Geo Server y PostGIS, permitió el despliegue de la data, el análisis y la creación de mapas.

Fase 2

(2019-2020)

Análisis e informes avanzados: se introdujeron funciones como análisis de patrones de accidentes, identificación de cuasi accidentes y mapas de calor para demarcar áreas de mayor riesgo de accidentalidad. Integración con sistemas existentes: NYCGeoBI se vinculó a sistemas de señales de tráfico y herramientas de gestión de congestión para el intercambio de datos en tiempo real.

Fase 3

(2021 presente)

Expansión a otras funciones del DOT: GeoBI fue adoptado por otros departamentos, como el control de estacionamiento y el alumbrado público, para el análisis de la data y la gestión de recursos. Intercambio de datos públicos: el portal NYCGeoBI OpenData permite el acceso público a conjuntos de datos seleccionados para investigación y desarrollo de aplicaciones.

Fuente: Autor

 

Ø  Impacto de NYCGeoBI:

Decisiones basada en datos: GeoBI permite a los planificadores identificar intersecciones peligrosas, asignar recursos a áreas vulnerables y evaluar las repercuciones de las medidas para calmar el tráfico. Sayago H. J. (2015),

Conciencia situacional mejorada: el monitoreo del flujo de tráfico en tiempo real y la visualización de incidentes permiten una respuesta más rápida a la congestión y las emergencias.

1.1     Propuesta de Diseño de un Modelo de GeoBI para la Gobernabilidad

Como en todo proyecto se debe de tener claro el producto final y la generación de un proyecto GeoBI no es la excepción, por tanto, se determinan los objetivos específicos y general del proyecto GeoBI para la gobernabilidad identificando los siguientes aspectos:

A.    Identificar las necesidades: al interior de la gobernabilidad de un territorio se observa que los análisis de información se realizan por diferentes entidades o departamentos que no tiene comunicación permanente, esto conlleva a que la información que llega al CEO este fragmentada y sea difícil en muchas oportunidades de comprender rápidamente y se pierda tiempo al interpretar la inforamción, por esto, el SIG permite la integración de la diferentes fuentes de información y plasmarlas en un solo ambiente de trabajo de manera multicapas. González, V., & Rosa, M. (2017)., es decir, tener información tanto espacial como alfanumérica de diferentes fuentes como por ejemplo información de planeación urbana y a la vez información ambiental, uso del suelo, emergencias y muchas más, para poder realizar la planeación, generar presupuestos, impactos sobre la población y supervisión de los proyectos en el tiempo, utilizando métodos de semáforos o estadísticas a través de tableros de control. Molina G.A., López, L. F., & Villegas, G. I. (2014). Por tanto, el SIG permitirá visualizar de manera más eficientes la información y utilizando toda las bases de datos disponible de ese punto geográfico especifico. Goodchild, M. F., & Janelle, D. G. (2010).

B.    Establecer metas específicas: Una vez se tenga una comprensión general de las necesidades, se definen las metas específicas y medibles para el proyecto. Por ejemplo, al trabajar en un GeoBI para la administración de recursos hídricos, una de las meta sería "optimizar la asignación de recursos hídricos en una cuenca determinada en un 10% durante el próximo año".

C.    Determinar los indicadores clave de rendimiento (KPIs): Identificar los indicadores clave que ayudan a medir el éxito del proyecto. Los KPIs deben estar relacionados con las metas y objetivos. Tomando el ejemplo anterior, un KPIs sería "reducción del desperdicio de agua" o "incremento en la eficiencia del uso de recursos hídricos".

D.   Considerar las restricciones y recursos: se debe tener en cuenta cualquier restricción presupuestaria, de tiempo o de recursos humanos que puedan influir en el proyecto. Esto permite establecer expectativas realistas y a priorizar las metas.

E.   Consultar a las partes interesadas: Si el proyecto GeoBI involucra a múltiples partes interesadas, como agencias gubernamentales, organizaciones no gubernamentales o la comunidad local, es importante involucrar a estas partes desde el principio. Es necesario escuchar sus necesidades y preocupaciones a serca del proyecto y asegúrar que los objetivos estén alineados con las expectativas de todas las partes involucradas. Ribes D.M., & Hernández, J.A. (2014).

F.    Documentar el plan: Una vez que se hayan definido claramente los objetivos del proyecto SIG, se documenta todo en un plan de proyecto. Esto servirá como una guía durante la vida de todo el proceso y ayudará a mantener el enfoque en las metas y objetivos originales.

1.1.1            Crear un modelo de datos

Define la estructura de la base de datos geoespacial, incluyendo las tablas y relaciones necesarias. Esto permite almacenar y gestionar la información de forma eficiente.

Para obtener un Modelo de Datos Geoespacial, Longley propone cuatro niveles de abstracción.

Figura 2 Niveles de abstracción según Longley


Fuente Longley, 2005.

Para la concepción del modelo de datos se recurre a la utilización de la metodología Hefesto con la cual se organiza las diferentes fases del flujo de trabajo para el desarrollo del sistema.

La metodología Hefesto cuenta con 5 fases, las cuales se desarrollan de manera general para las actividades a realizar con el fin de que la data sea transformada en información novedosa y que aporte una visual más completa de las problemáticas con el fin de tomar decisiones rápidas y eficientes.

 Fig.3 Fases de la Metodología Hefesto + SIG+BI

Fuente: Autor.

ü  Equipo de Gobierno o Usuarios: esta fase se centra en las necesidades del personal que utilizaran el GeoBI para la toma de decisiones informadas.

En donde por medio de reuniones con el equipo de trabajo se presentan las necesidades o requerimiento de datos relevantes para alimentar la base de datos centralizada o Data Warehouse, también, como se debe de visualizar los datos y la generación de los análisis espaciales de los casos a estudiar.

ü  Fuentes de Información: para alimentar la necesidad de información georreferenciada se requiere de bases de datos de entidades externas como de los departamentos internos de la entidad territorial, para lo cual se solicitaría copia de la base geográfica y alfanumérica con el fin de realizar una base de datos centralizada con los principales componentes para realizar posteriores análisis espaciales y numéricos.

Por medio de convenios interinstitucionales lograr una integración de datos de diferentes entidades con el fin de tener datos multicapas de diferentes ámbitos, es decir, bases de datos Ambientales, infraestructura, sociales, seguridad, salud, educación, vivienda, y demás bases que puedan brindar información relevante para el desarrollo de soluciones a los problemas del territorio.

Figura 4. Centralización de información en Data Warehouse tipo estrella


Fuente: Autor.

ü  Integración y Base de Datos: Contando con la información de las bases de datos depuradas, se procede a realizar la integración de los datos más importantes o relevantes en una Data Warehouse o bodega de datos, con los datos más relevantes se realizan análisis de problemáticas del territorio circundante por medio de diferentes tipos de análisis espaciales y alfanuméricos y sobreposiciones de capas de información se podrá visualizar las posibles soluciones. Quintilla C.M., & Agustín H.L. (2023).

 

Ø  Un GeoBI, al conectarse a una fuente de datos, debe poder extraer:

ü  Lista de capas. Generalmente, debe incluir una lista de las capas almacenadas en la base de datos, sus nombres, cómo se almacenan y cómo se relacionan las capas entre sí. En algunos casos, una capa puede no corresponder exactamente a una tabla porque corresponde a una tabla alfanumérica que hace referencia a una capa espacial. No todas las tablas de su base de datos necesitan contener información geográfica.

ü  Sistemas de coordenadas. Aunque existen muchos sistemas de coordenadas diferentes, los SIG siempre han brindado a los usuarios la libertad de definir nuevos sistemas de coordenadas.  Dado que el usuario puede definir nuevos parámetros, los parámetros del sistema de coordenadas (o al menos una referencia al sistema de coordenadas utilizado) deben almacenarse en la base de datos. Para cada capa, también debe guardar el sistema de coordenadas al que hace referencia.

ü  Campos donde se guarda la geometría. Como la mayoría de los formatos de dibujo, la geometría se almacena en campos en formato binario. Muchos formatos le permiten definir libremente nombres de campos utilizando geometría. Algunos le permiten crear una tabla con múltiples campos de geometría y definir múltiples niveles dentro de la misma tabla, uno para cada campo que contiene geometría.

Por lo tanto, para cada capa, debe almacenar qué campos contienen geometría y el tipo de geometría que contienen. Algunos formatos pueden requerir que se almacene información adicional, pero lo anterior es un mínimo. Plana A.B, Pare R.C, Boras A. M. (2002). Cada DBMS y formato tiene su propia forma de almacenar la geometría y el resto de la información geográfica, por lo que debes decidir en qué formato y tipo de extensión almacenar los datos en tu base de datos.

Figura 5. Diagrama de Bloques por Tablas


Fuente: Autor.

 

Por cada bloque de Información necesaria para la bodega de datos o Data Warehouse geográfica, este contiene a sus ves, el listado de tablas o entidades graficas primordiales para generar análisis espaciales sobre la región de estudio. Nase, (2010).

ü  Salida de Información: la salida de información final se realiza utilizando un Geo portal, el cual está disponible en la página de la entidad con acceso restringido por roles, cuenta con el despliegue de las diferentes capas geográficas y sus atributos alfanuméricos, también, se realiza Dashboard con análisis prediseñados para visualización de Información rápida con diferentes tipos de segmentación de datos. Paredes, M.F., Carrillo, D., & Trolla, R.A. (2014).

1.1.1            Importar y georreferenciar datos

Al contar con el software especializado en datos geográficos, se requiere la migración de los datos hacia la base de datos, que en primera instancia es las Data Mart de cada fuente de información, en este paso se realiza un filtrado de la información por las capas más relevantes para realizar análisis espaciales, por tanto, se realiza la verificación y depuración de la información con el fin de contar con la información completa. Pobeda M.A. & López C.M. (2012)

Posteriormente, con los datos en las data Mart, se procede a verificar si los datos cuentan con coordenadas reales y con sistema de referencia en común, esto permitirá trabajar sobre una base de referencia espacial común para todas las capas. Quintilla C.M., & Agustín H.L. (2023).

Con los datos georreferenciados y depurados, se procede a la exportar hacia la data Warehouse donde se centraliza la información, se organiza la información en diferentes data set al interior de la base de datos espacial, los data set son sub categorías que discriminan la información por tema de análisis, es  decir, existe una categoría para la información de vivienda, otra para seguridad y otra para infraestructura, esto facilita la accesibilidad a la información ya que permite identificar la ubicación para el despliegue de las capas y el tema a analizar dentro de la problemática a tratar.        Nasir A.J, Pichit P, Mustakim M, Abaidullah B.M.(2019)

1.1.2           Realizar análisis de Datos:

Depurada la data y contando con las capas referenciadas se procede a analizar los datos según la problemática a resolver, este paso generalmente involucra varias etapas como son:

ü  Exploración y visualización: Antes de realizar análisis específicos, es útil explorar y visualizar los datos, para determinar la cantidad y área que cubren los datos, esto se realiza a treves del software geográfico que proporciona herramientas para representar gráficamente los datos en mapas, permitiendo identificar patrones, tendencias o anomalías. Perkel, J. M. (2018).

ü  Análisis espacial: Esta es la fase central del proceso lo cual se realiza por medio de las numerosas herramientas de análisis espacial que permiten realizar una variedad de operaciones, como superposición de capas, análisis de proximidad, consultas espaciales, interpolación, análisis de red, entre otros. Cada software de tratamiento de datos espaciales cuenta con diferentes grupos de herramientas, sin embargo, se cuenta con la posibilidad de desarrollar por medio de lenguajes de programación herramientas a la medida.

ü  Modelado espacial: Algunos programas para el tratamiento de los datos espaciales, permite la creación de modelos espaciales que automatizan procesos complejos de análisis, es decir, por medio de scripts prediseñados se realizan tarea de análisis espacial automático los cuales se pueden concatenar y formar un flujo de trabajo, un ejemplo es los Modelos en ModelBuilder del programa ArcGIS que pueden ser construidos mediante la conexión de diversas herramientas de análisis en un flujo de trabajo visual.

ü  Visualización de resultados: Los resultados del análisis se presentan a menudo a través de mapas temáticos, gráficos y tablas, los cuales pueden conformar un tablero de mando (Dashboard) donde de un solo vistazo es posible visualizar información relevante a un tema de estudio y poder generar soluciones.  

ü  Iteración y refinamiento: El análisis de los datos espaciales a menudo implica un proceso iterativo, es decir, hay que revisar y ajustar el enfoque para obtener resultados más precisos, también para llevar a nuevas preguntas o ajustes en el enfoque.

Lo anterior se logra por medio de la identificación de patrones y tendencias de los resultados iniciales, esto puede implicar la identificación de clusters espaciales, la detección de anomalías o la confirmación de hipótesis previas. Por tanto, el modelo puede ser refinado y los parámetros se ajustan a los nuevos hallazgos para crear modelos espaciales más eficientes y con mayor precisión, esto implica agregar, quitar o modificar las herramientas dentro del modelo.

 

  1. CONCLUSIONES

      El GeoBI es la unión entre las tecnologías de SIG y BI lo cual permite extender el análisis espacial por medio de la implementación de herramientas y metodologías de BI más potentes ya que las dos tecnologías tienen un alto grado de interoperabilidad.

      Se observa que por lo general la aplicación de las tecnologías SIG como BI se realizan por separado y destinado a diferentes ámbitos, el primero se enfoca al ordenamiento territorial y censo de recursos naturales mientras que el BI se utiliza con mayor frecuencia en el ámbito financiero y marketing que son orientados a empresas privadas.

      Se determina que los SIG son una herramienta poderosa para la toma de decisiones al interior de una organización ya que por medio de los mapas temáticos y la información alfanumérica se forma una base de datos con componente espacial, que permiten visualizar los resultados de los análisis espaciales en un solo vistazo, por medio de los geo-portales o aplicativos desktop que se manejan al interior de las organizaciones y que no son de dominio público.

      Se puede observar como el GeoBI permiten la integración de bases de datos interdepartamentales, es decir, recopila la información de varias fuentes dentro de la misma organización y realizar análisis tanto espaciales como estadísticos, implementando técnicas de BI a los datos geográficos, los cuales son desplegados a través de cuadros de mando o Dashboard geográficos que contienen información espacial referenciada y estadística descriptiva de patrones y tendencias.

Dentro de la conformación de un sistema de GeoBI orientado a la optimización de la gestión de gobierno es necesario contar con la colaboración de diferentes organismos externos a la administración de la ciudad con el propósito de compartir información que sea relevante para resolver problemas de la ciudad como ejemplo tenemos los datos de zonas de alto nivel de desastres naturales, donde al articularse un esfuerzo conjunto se logran planes de prevención y proyectos de infraestructura para mitigar este tipo de problemáticas.

      Según la metodología Hefesto para la implementación de un proceso de GeoBI se observar que la integración de los datos a una base de datos central o Data Warehouse es fundamental debido a que los datos son examinados y completados para posteriormente ser depurados y obtener una base con datos completa con datos suficientes para realizar los análisis espaciales y estadísticos.     

  1. REFERENCIAS

·         Aguirre A, (2013). “Sistema de información geográfica para la gestión de la bioseguridad en la provincia

·         Bardard, T., Dubé, E.(2019). “Enabling Geospatial Business Intelligence”. Canadá: Department of Geomatics Sciences, 2019.

·         Cetin, M., Adiguzel, F., Kaya, O., & Sahap, A. (2018). Mapping of bioclimatic comfort for potential planning using GIS in Aydin. Environment, Development and Sustainability, 20(1), 361-375.

·         Gontijo, E., Rocha, G., Santana, L., Branco, F., & Oliveira, N. (2019). “Painel GeoBI–Gestão e Planejamento Socioterritorial em ZAS e ZSS”. GEOINFO, 20 Years After!, 313.

·         González, V., & Rosa, M. (2017). Desarrollo de un sistema SIG de gestión de carreteras basado en datos georreferenciados 3D de alta densidad.

·         Goodchild, M. F., & Janelle, D. G. (2010). Toward critical spatial thinking in the social sciences and humanities. GeoJournal, 75(1), 3-13.

·         Healey, R. and Delve, J. (2007). “Integrating GIS and Data Warehousing in a Web Environment: A Case Study of the US 1880 census”, International Journal of Geographical Information Science, 21(6): 603-24.

·         Harold A.F., Martínez A.P., Nuela R.M., Criollo M.E., & Pico J.C. (2023). Inteligencia de negocios en la gestión empresarial: un análisis a las investigaciones científicas mundiales. LATAM Revista Latinoamericana de Ciencias Sociales y Humanidades.

·         Longley P.A. y Mateos Rodríguez,P. (2005): “Un nuevo y prominente papel de los SIG y el Geomarketing en la provisión de servicios públicos”, GeoFocus (Editorial), nº 5, p. 1-5. ISSN: 1578-5157

·         L. Gilberto, 2011.” MINERÍA DE DATOS: cómo hallar una aguja en un pajar”, Computación y rumbo estratégico.

·         Molina A. M., López, L. F., & Villegas, G. I. (2014). Los Sistemas de Información Geográfica (SIG) en la planificación municipal.

·         Nasir A.J, Pichit P, Mustakim M, Abaidullah B. M,(2019) "Adopción de Inteligencia de Negocios - Eficiencia Tecnológica Individual y de la Cadena de Suministro", Aprendizaje Automático Big Data e Inteligencia de Negocios (MLBDBI) 2019 Conferencia Internacional en , pp. 67-73, 2019 .

·         Nase, (2010) Inteligencia de Negocios. 5 pasos para lograr un proyecto de Business Intelligence exitoso. Recuperado de: http://www.naseit.com/pdf/PasosparaBI.pdf

·         Paredes, M.F., Carrillo, D., & Trolla, R.A. (2014).”Análisis y diseño de una solución para uso de cuadros de mando integral.“

·         Pobeda M.A. & López C.M. (2012), “fundamentos de las infraestructuras de datos espaciales.”

·         Plana A. B, Paré R. C, Bollas A. M (2002). Bases de datos geográficas. Universidad abierta de Catalunya.

·         Parra G.(2010). “Sistemas de información geográfica y sensores remotos: Aplicaciones en enfermedades transmitidas por vectores”. CES medicina 2010; 24 (2): 75-90.

·         Perkel, J. M. (2018). “Data visualization tools drive interactivity and reproducibility in online publishing”. Nature, 554(7690), 133-134.

·         Plana A. B, Paré R. C, Bollas A. M (2002). “Bases de datos geográficas”. Universidad abierta de Catalunya.

·         Quintilla-Castán, M., & Agustín-Hernández, L. (2023). “Metodologías para el desarrollo de una base de datos gráfica del patrimonio arquitectónico.” ESTOA.

·         Quintilla C.M., & Agustín H.L. (2023). “Metodologías para el desarrollo de una base de datos gráfica del patrimonio arquitectónico”. ESTOA.

·         Ribes D.M., & Hernández, J.A. (2014). “Aplicaciones de la Geoestadística y de los sistemas de información geográfica en el estudio de las poblaciones de las plagas”.

·         Sayago H. J. (2015), “Geoportal web e infraestructura de datos espaciales de la información del plan desarrollo y ordenamiento territorial provincial del Cañar”. (Geoportal-IDE-GPC), Ecuador

·         Sarría F, A (2018),” Sistemas de Información Geográfica.”

·         Sui, D.  (2014). “GIS, cartography, and the third culture: Geographic imaginations in the computer age,” The Professional Geographer, vol. 56, pp. 62-72, 2014.

·         Scartozzi, C.M. (2020). “Reframing Climate-Induced Socio-Environmental Conflicts: A Systematic Review. International Studies Review.”

·         Trisnawarman, D. (2018, August). Geospatial Business Intelligence (GeoBI) Application for Sales Performance Analysis. In International Conference on Information Technology, Engineering, Science & its Applications.

·         Vitt, E.(2013). “Business Intelligence: Técnicas de análisis para la toma de decisiones importantes”. (2ed). Madrid, España: Mcgarw-hill / Interamericana de España S.A.

·         Wickramasuriya, (2013). “Using geospatial business intelligence to support regional infrastructure governance.”

·         Zhou P, Li M, Wang F, Yin F,(2010). “the analysis of gis software engineering pattern Under the cloud computing environment”, ICEIT 2010. 

La Inteligencia Artificial y su Impacto en el Monitoreo de la Deforestación con Sensores Remotos y SIG

La deforestación es una de las principales amenazas ambientales del siglo XXI, contribuyendo al cambio climático, la pérdida de biodiversida...