Infraestructura de datos espaciales (IDE). Definición y desarrollo actual en España

Infraestructura de datos espaciales (IDE). Definición y desarrollo actual en España (Resumen)

Los avances tecnológicos y el echo de que buena parte de las actividades humanas tengan un componente locacional, han provocado que en la actualidad se disponga de un importante volumen de datos georreferenciados (que van del mapa topográfico a cualquier medida hecha sobre, o ubicable en, el terreno). Las IDEs pretenden catalogar y poner al alcance del público en general toda esta información que, con frecuencia, es desconocida o no tiene canales adecuados para darse a conocer. Fruto del programa europeo INSPIRE, se está construyendo desde el Consejo Superior Geográfico lo que sería la IDE española (IDEE), coordinadora de las IDEs autonómicas. Ello implica consensuar estándares de metadatos, definir las referencias espaciales comunes, promover los estándares de interoperatividad para intercambiar información y proporcionar las herramientas y conocimientos para que, sobretodo desde las Administraciones, se ponga al alcance del público la información espacial que se ha ido atesorando. En esta presentación se quiere presentar los principios que rigen la iniciativa INSPIRE y como se van a desarrollar en España, donde se empieza a alcanzar un importante nivel de concreción.

Palabras clave: Infraestructura de Datos Espaciales, INSPIRE, IDEE, Metadatos, Interoperatividad

En la actualidad se están viviendo importantes cambios en el escenario de la recogida y producción de datos espaciales. Gracias a los avances tecnológicos en informática y telecomunicaciones, que por un lado han mejorado y continuan mejorando la capacidad de cálculo, almacenamiento y representación de información y, por otro, están permitiendo que esa información transite con fluidez entre los usuarios, en tan sólo una década en España se ha pasado de unos cuantos productores de cartografía, generalmente instituciones de la Administración central o autonómica y grandes empresas especializadas, a un gran número de recolectores de datos próximos al terreno, lo que incluye a buena parte de los Ayuntamientos pero también a muchos organismos, investigadores y empresas que ahora pueden explotar la dimensión espacial de su actividad. También se han multiplicado los potenciales usuarios, gracias a la mejora de uso de los paquetes de software de manipulación de datos espaciales y a la propia existencia de datos espaciales de referencia.

Pero los avances tecnológicos no han ido acompañados de otras mejoras relacionadas con los canales de distribución y acceso del público a los datos que se están generando [1]. En este sentido se debe hablar de usuarios potenciales y de cuello de botella para el desarrollo del sector SIG. La problemática es variada: los datos suelen estar dispersos por las redes y son difíciles de encontrar; hay dificultades para contactar con los productores de los datos; en muchos casos ese productor no tiene bien documentados los datos o desconoce algunos de los pormenores de los datos que posee; e incluso pueden ser datos desfasados o incompletos. También es frecuente encontrar problemas de actitud: secretismo o desconfianza para dar a conocer o compartir los datos, poca experiencia o predisposición paa actuar en equipo, y trabas administrativas o precios prohibitivos para la adquisición de esos datos.

En general, se puede afirmar que hay una fuerte demanda de datos espaciales que se halla insatisfecha y una importante producción no suficientemente rentabilizada. No vamos a entrar aquí en el análisis de los fundamentos de esta afirmación, simplemente los dejamos esbozados. Lo que vamos a desarrollar en este trabajo es una vía de solución para esta problemática que se está abriendo camino en la Administración europea y española. Se trata de una estrategia organizativa, asumida por los poderes políticos, que va a permitir poner a disposición del público catálogos de datos espaciales documentados y hacerlos visibles y accesibles. Vamos a definir lo que es un Infraestructura de Datos Espaciales (IDE) y al desarrollar sus componentes veremos la realización que se está proponiendo a nivel europeo y, más concretamente, en España. Así pues, hablaremos del marco institucional que actualmente se ha constituido, de las políticas con respecto a los datos que se están perfilando y de la componente tecnológica que constituye una IDE, lo que nos va a llevar a considerar los metadatos y el paradigma de la interoperatividad en forma de servicios web.

La definición clásica de una IDE es básicamente tecnológica, ya que la presenta como una red descentralizada de servidores, que incluye datos y aributos geográficos; metadatos; métodos de búsqueda, visualización y valoración de los datos (catálogos y cartografía en red) y algún mecanismo para proporcionar acceso a los datos espaciales. Pero puede ser útil considerar una definición más de tipo organizativo, que vendrían a decir que el término IDE se utiliza para denotar el conjunto básico de tecnologías, políticas y acuerdos institucionales destinados a facilitar la disponibilidad y el acceso a la información espacial. En este sentido se entiende que el término infraestructura lo que quiere es enfatizar la existencia de un entorno solvente y sostenido que garantize el funcionamiento del sistema [2]. Una IDE puede implementarse en una empresa, un centro de investigación, un organismo oficial, como ayuda para la gestión de su propia información espacial, y también puede implantarse como servicio público creado ex-profeso y/o enlazando otras IDE.

Los objetivos son claros y ambiciosos: facilitar el acceso y la integración de la información espacial, tanto a nivel institucional y empresarial como de los propios ciudadanos, lo que permitirá extender el conocimiento y el uso de la información geográfica y la optimización de la toma de decisiones; promover los metadatos estandarizados como método para documentar la información espacial, lo que permitirá la reducción de costos y evitar la duplicación de esfuerzos; y animar a la cooperación entre los agentes, favoreciendo un clima de confianza para el intercambio de datos.

Para lograr los objetivos, las iniciativas deben ser firmes y consensuadas. Para ello se consideran cuatro componentes esenciales en una IDE: el marco institucional que permita la creación y el mantenimiento eficaz de la IDE, unas políticas de datos que promuevan la creación y accesibilidad a datos de referencia esenciales, la tecnología necesaria para el funcionamiento del sistema y los estándares correspondientes para que la información pueda ser compartida por los diferentes agentes sin problemas.

Las administraciones deben actuar como proveedores de unos servicios de consulta, visualización y acceso, llamados geoportales; deben hacerse cargo del registro de los proveedores de información para hacerlos públicos; deben ocuparse de los datos de referencia básicos; estimular la generación de datos temáticos prioritarios y establecer la accesibilidad a los datos espaciales.

Dada la flexibilidad que proporciona Internet, su uso como soporte va a permitir una arquitectura organizativa muy distribuida y con un alto nivel de consenso entre IDE para que la información fluye. Centrándonos en el caso de España, la Infraestructura de Datos Espaciales de España (IDEE) debe actuar como nodo nacional de la Infraestructure for Spatial Information in Europe (INSPIRE) y contener el registro de proveedores de datos y servicios a nivel español, además de participar en los grupos de trabajo que elaboren las directivas europeas y el desarrollo técnico europeo. Por otro lado, IDEE debe promover y coordinar la puesta en marcha de las IDEs autonómicas, como en el caso de la Infraestructura de Dades Espaials de Catalunya (IDEC) [3], que actuarán como registro de los proveedores de datos y servicios a su nivel y que participarán en los acuerdos e iniciativas legales que promueva la IDEE. Como podemos ver, se propone una arquitectura jerárquica de registro de proveedores y de tomas de decisión. Existe también una iniciativa IDE a nivel mundial auspiciada por la ONU, la Global Spatial Data Infraestructure (GSDI) [4], y, en el otro extremo, también es posible que una Diputación provincial, un consejo comarcal o un municipio pongan en marcha su propia IDE. Existe la posibilidad de crear IDEs temáticos por parte de un grupo de interés, una institución representativa o similar, que englobe los datos espaciales de un sector concreto de actividad o conocimiento. Simplemente, estas IDEs temáticas deberán registrarse en la IDE oficial correspondiente a su ámbito territorial de actuación.

Ya se han apuntado los proyectos actualmente en marcha. A nivel europeo INSPIRE engloba a un grupo de expertos con el objetivo de desarrollar información y datos geográficos de alta calidad y fácilmente disponibles para formular, implementar, controlar y evaluar las políticas comunitarias y acceder a la información ambiental a nivel local, regional, nacional e internacional. Se trata de una iniciativa surgida a partir del debate sobre datos geográficos en el seno de la comunidad medio ambiental, que se percató de la existencia de múltiples inconvenientes en los datos de referencia, demasiado heterogeneos, algunos inexistentes, y poco accesibes, lo que impedía formular políticas coherentes en los datos temáticos derivados. Actualmente INSPIRE está en fase de implementación después de un periodo de discusión sobre las estrategias a seguir. Fruto de ese periodo y elemento inspirador del esquema propuesto para las IDEs nacionales, son los seis principios INSPIRE:

En España, la IDEE se está desarrollando desde la Comisión de Geomática del Consejo Superior Geográfico, órgano superior, colegiado y consultivo y de planificación del Estado en el ámbito de la cartografia que depende del Ministerio de Fomento. En su seno se creó en noviembre de 2002 un Grupo de Trabajo para la definición de la IDEE, subdivido a su vez en cuatro subgrupos de trabajo: Datos de referencia (SGT1), Metadatos (SGT2), Arquitectura y normas (SGT3) y Política de datos, precios y licencias (SGT4), en los cuales participan representantes de todas las comunidades autónomas y expertos. Recientemente se ha decido invitar también a las empresas de desarrollo de software relacionado. Del Grupo de Trabajo emanarán recomendaciones, acuerdos y propuestas tendentes a la participación en INSPIRE y a la aplicación de sus directivas. Más adelante veremos algunas de las determinaciones del Grupo de Trabajo.

En Cataluña, en 2002 se concretó el IDEC como una iniciativa conjunta entre el Departament d'Universitats, Recerca i Societat de la Informació (DURSI) y el Institut Cartogràfic de Catalunya (ICC). De entre los citados es el que está más desarrollado: ha creado herramientas para la captura de metadatos, ha promovido esa captura y ha puesto en marcha un geoportal, donde se puede visualizar una parte de la información geográfica a través de la especificación Web Map Service, que veremos más adelante, y provee de otros servicios de interés, como pueden ser unas páginas amarillas y un market place, además de proporcionar una extensa información sobre las IDE e IDEC y organizar eventos para darlos a conocer.

Para que una IDE pública pueda funcionar, es necesario que la Administración se comprometa a proporcionar los recursos adecuados para su puesta en marcha y mantenimiento, incentivar la producción y recogida de metadatos y asegurar la igualdad de presencia y la transparencia de acceso.

Dado que es necesario que todos los agentes implicados usen unas referencias comunes de forma que se puedan manipular los datos sin ambigüedad, van a ser necesarias unas políticas concretas para asegurar la existencia de datos de referencia. Una operación tan sencilla como la de superponer dos capas de información exige que ambas estén referidas un mismo sistema geodésico y utilicen la misma proyección. Si además se quiere hacer comprensible la información, es de interés que aparezca información topográfica que ayude al usuario a ubicarse: nucleos de población, carreteras, hidrografía, toponimia, etc. Por ello INSPIRE ha decido impulsar la generación y mantenimiento de algunos datos de referencia imprescindibles y recomendar lo mismo para algunos datos temáticos que se consideran fundamentales:

En las distintas reuniones del Grupo de Trabajo de la IDEE se ha ido evaluando la disponibilidad de este tipo de información en España y recomendando algunas medidas. Por ejemplo, en el caso de la ortofoto se recomienda al Consejo Superior Geográfico promover la realización de una cobertura nacional de ortofoto a 1:5.000 (resolución de 0,5 m de pixel), on el caso de los Nombre Geográficos se considera necesario proponer la creación de un Nomenclátor nacional.

Otro tipo de políticas que será necesario abordar son aquellas relacionadas con la accesibilidad a los datos, sobretodo a los mencionados datos de referencia, es decir, políticas sobre precios y licencias de uso. En este punto aún no existe acuerdo y lo que se está llevando a cabo es recopilar información sobre cómo se distribuyen los datos por parte de los principales productores de la Administración central y autonómica. Parece ser que en la Comunidad Europea existe una fuerte apuesta por la gratuidad de los datos, tal como demuestran las recomendaciones de algunas directivas recientes [5], pero aún no se ha pretendido imponer esta cuestión. En el seno del IDEE se ve con buenos ojos el uso de Internet como sistema de diseminación de la información geográfica y se distinguen tres escenarios en función del uso de la información por parte del usuario (uso interno, valor añadido para distribución gratuita, valor añadido para distribución comercial), dentro de los cuales hay que considerar cada tipo de usuario (Administración, Universidad/Investigación, Empresas y particulares). En cada uno de ellos hay que decidir si la cesión de información se realiza mediante licencia o no, se cobran derechos de reproducción o no, tipo de precio (de coste, bajo, gratuito) y si es viable la posibilidad de establecer convenios de colaboración.

Como se ha comentado, se apuesta por Internet como soporte de la IDE. Para su funcionamiento cabe ahondar en dos conceptos fundamentales: los metadatos, que serán el índice que describa los datos, de la misma forma que lo es una ficha bibliográfica para una biblioteca, y la interoperatividad, paradigma actual para el intencambio de información en sistemas informáticos distribuidos.

Aunque lo desarrollaremos posteriormente, una de las ventajas de esta concepción es su baja dependencia de estándares complicados, es decir, pasamos de anteriores estrategias tendentes a uniformizar los formatos de trabajo y los protocolos de comunicación al intercambio de mensajes estandarizados, al diálogo entre sistemas, lo que hoy en día se ha dado en llamar los Servicios Web (Web Services).
Metadatos
Sin pretender definirlos académicamente, los metadatos van a describir la información geográfica contestando a las siguientes preguntas:

§         ¿Qué describe el conjunto de datos?
§         ¿Quién ha producido el conjunto de datos?
§         ¿Qué finalidad tienen los datos?
§         ¿Cómo se creo el conjunto de datos?
§         ¿Por qué se creó este conjunto de datos?
§         ¿Cómo sería posible obtener una copia del conjunto de datos?
§         ¿Quién escribió los metadatos?

La Organización Internacional de Estandarización (ISO) aprobó el estándar ISO TC/211 19115 de metadatos de información espacial [6]. Es de esperar que tanto el Centro Europeo de Normalización (CEN) como la Agencia Española de Normalización (AENOR) lo adopten como propio. Como en la mayoría de estándares, su aplicación es complicada y se tiende a consensuar por parte de los usuarios un número mínimo de campos exigibles. La misma ISO hizo lo propio definiendo el el Nucleo ISO 19115 con 24 campos, INSPIRE añadió 4 campos más en su reunión de Dublín (Dublin Core) y el Grupo de Trabajo IDEE recomendó en su reunión de Albacete, en febrero de 2004, que se adopte para España el Dublin Core más la descripción de calidad de los datos espaciales, con lo que el Nucleo Español de Metadatos (NEM) queda como sigue:

Actualmente se dispone de herramientas gratuitas que ayudan a la confección de estos metadatos, donde destacariamos el programa MetaD del IDEC y CatMdEdit del IDEE. Para el intercambio de metadatos entre aplicaciones se utiliza el formato XML ISO 19139 [7]. La gestión de los metadatos por parte del geoportal se realiza a través de un Servicio Web llamado Catálogo de Metadatos, que definiremos más adelante. Aquí cabe sólo destacar que su consulta se realiza mediante un formulario que cada geoportal define pero que con el tiempo parece ir convergiendo en aspecto y funcionalidad. El usuario debe poder preguntar por datos en función del momento de su creación o actualización, en función de su posición o en función de palabras clave de contenidos o de productor.

Queda aún por discutir acordar unos tesauros mínimos en el ámbito de IDEE, que incluyan los que se determinen en INSPIRE, en todos los idiomas oficiales del Estado. Relacionado con el Catálogo de Metadatos se está estudiando la implementación de Gazetteers, pero aun no existen estándares de interoperatividad para ellos.

Formalmente, se define interoperatividad como "la capacidad para comunicar, ejecutar programas o transferir datos entre varias unidades funcionales de forma que un usuario necesite pocos conocimientos de las características de estas unidades" [8]. Para que dos sistemas diferentes puedan comunicarse e intercambiar información primero deben anunciar su existencia y su voluntad para el intercambio y, segundo, deben utilizar una semántica adecuada para resolver los problemas técnicos que puedan presentarse.

En este contexto, se denominan Servicios Web (Web Services) a un conjunto de tecnologías basadas en la interoperatividad y que cumplen una serie de opciones: son abiertas, neutras con respecto a la plataforma y explotan la arquitectura de la web. Están pensados para crear servicios distribuidos, que funcionen de forma autónoma y que deben comunicarse o colaborar entre ellos.

Esta es la estrategia que está utilizando el OpenGIS Consortium (OGC), una organización sin ánimo de lucro, fundada en 1994 y dedicada a la promoción de nuevas aproximaciones técnicas y comerciales para geoprocesamiento abierto e interoperable, fundada por las más importantes entidades industriales, gubernamentales y académicas. Su objetivo es conseguir acuerdos sobre interfaces de software estándar abiertos que posibiliten la interoperación entre sistemas de geoprocesamiento de vendedores diferentes y de diferentes tipos (GIS/SIG, teledetección, cartografía automática, gestión de instalaciones, etc.) [9].

En la actualidad existe un buen número de especificaciones OGC definiendo Servicios Web de sumo interés para las IDE, tales como:

§         Servicios de Mapas en Web – OGC WMS v1.1.1
§         Servicios de Features en Web – OGC WFS v1.0
§         Servicios de Coverages en Web – OGC WCS v1.0
§         Servicios de Gazetteer – OGC draft v0.9
§         Servicios de Catálogo – OGC CAT v1.1.1

Ya se ha comentado la utilidad de los Servicios de Catálogo. Un proveedor de datos debe tener domiciliados los metadatos en alguno de los nodos accesibles de la red. El servidor de catálogos, ante una pregunta por parte de un usuario a través de un simple interfaz, remite una interrogación mediante un mesaje XML al resto de los servidores de catálogos disponibles, los cuales contestan mediante mensajes XML que pueden presentarse al usuario. Los servidores de catálogo pueden corresponder a fabricantes diferentes pero si cumplen la especificación OGC CAT v1.1.1 podrán entender la pregunta que se les hace y responderla adecuadamente.

Otro servicio que ya se está implementando en la mayoría de IDEs es el Servicio de Mapas en Web (WMS). Un ejemplo concreto es el Minnesota Mapserver que distribuye gratuitamente el IDEC. Permite la superposición visual de información geográfica compleja y distribuida en diferentes tipos de servidores. Tiene establecidas tres tipos de peticiones:

- GetCapabilities: investiga las capacidades del servidor de mapas interrogado mediante un mensaje XML. El servidor le devuelve la información mediante otro mensaje XML.
- GetMap: conociendo las capacidades del servidor, requiere una mapa mediante un mensaje XML y el servidor interrogado devuelve un mapa en formato ráster (PNG, JPEG, GIF). Estos mapas pueden superponerse al definir colores transparentes.
- GetFeatureInfo: sobre el mapa devuelto se puede interrogar al servidor remoto sobre información asociada a algún elemento (que se puede seleccionar, por ejemplo, mediante un clic sobre un pixel del elemento). Tanto la pregunta como la respuesta se vuelven a realizar mediante mensajes XML.

Como se puede apreciar, el WMS interroga y recibe información textual, pero además puede confeccionar un mapa raster a partir de una interrogación y de la información espacial contenida en el servidor.

Los otros servicios con especificaciones OGC son más complejos y es de esperar que su implementación tarde un tiempo.

Se han presentado las iniciativas existentes en Europa, España y Cataluña, cada una con su grado de desarrollo, para la puesta en marcha de diferentes nodos de Infraestructuras de Datos Espaciales en forma de marcos institucionales promotores, de políticas con respecto a los datos de referencia necesarios y su accesibilidad, y de tecnologías y estándares que posibiliten la implantación de geoportales en Internet.

Se han destacado las exigencias organizativas de este tipo de infraestructura, de entre las cuales podemos citar la obligación, para que el sistema funcione, de documentar la información espacial y la obligación de llegar a acuerdos entre los diferentes productores institucionales para la creación coordinada de determinadas capas de información consideradas de referencia. Introducir como método de trabajo el uso de los metadatos va a suponer un cambio cualitativo importante en la gestión de la información espacial, que redundará en una mayor eficacia y racionalidad en la toma de decisiones al respecto de su generación y adquisición. Medir sobre el territorio cada vez es más factible, pero la dinámica económica y social exigen que la medida sea cada vez más precisa y más frecuente, con un rango de atributos a medir en constante aumento. A pesar de que las nuevas tecnologías de medida permiten llevarlo a cabo de forma rápida y precisa a un costo relativamente bajo, esas exigencias obligan a que los esfuerzos estén coordinados para maximizar la productividad. El uso de los metadatos ayudará a evitar duplicidad de tareas, detectar zonas en blanco y, en general, a conocer con mayor exactitud los datos espaciales disponibles. El uso de datos de referencia comunes permitirá trabajar sobre una base topográfica única y actualizada, referido a un sistema geodésico concreto, con un sistema proyectivo conocido, lo que debe ir en beneficio de quienes quieran construir sobre estas bases.

Desde el punto de vista tecnológico, hay que destacar la flexibilidad que comporta la estrategia comentada basada en Servicios Web estandarizados. Ello va a permitir su fácil implementación en cadenas de valor añadido, de manera que es de esperar que la IDE contribuya a impulsar otro tipos de Servicios Web como, por ejemplo, como los Servicios Basados en la Localización (Location Based Services, LBS), que ya están haciendo un uso intensivo de los Servicios Web.

La estrategia defendida por INSPIRE de implementación paso a paso está basada en la concepción modular que proporcionan los Servicios Web. Ello permite arrancar los geoportales con un número limitado de Servicios sin renunciar a aspirar a una mayor complejidad. Un geoportal se puede poner en marcha contando con un Servicio de Catálogo y un Servicio de Mapas en Web. Cabe citar aquí que estos seguramente son la mayor parte de los servicios solicitados por el público, ya que la mayor parte de la consultas de información espacial son para conocer qué existe y visualizarlo. A pesar de que el potencial del sistema pueda hacer hablar a muchos de SIG sobre la red, hay que tener presente que muchos usuarios no tienen necesidad o no saben usar sistemas complejos de consulta.

Podemos afirmar que las iniciativas presentadas, con el respaldo institucional continuado y decido, van a redundar en importantes beneficios relacionados con la mayor disponibilidad de información espacial, su mejor conocimiento, la optimización y compartición de recursos, y como base para la potenciación del uso de una información que está íntimamente relacionada con la mayor parte de la actividad humana.

[1] Ver, por ejemplo, las conclusiones del estudio del sector SIG en Cataluña de 2003 realizado por el Institut Cartogràfic de Catalunya y la Asociación Española de Sistemas de Información Geográfica, consultables en Estudi sobre el sector SIG a Catalunya, <http://www.geoportal-idec.net/geoportal>

[2] Definiciones tomadas del proyecto IDEE, <http://idee.unizar.es>, carpeta Información IDEs

[6] International Standards Organisation, TC 211, 19115-GI-Metadata <http://www.isotc211.org>

[7] Además de la página anterior, se puede consultar <http://www.w3.org/XML> para una descripción completa de XML.

CAPDEVILA i SUBIRANA, J.Infraestructura de datos espaciales (IDE). Definición y desarrollo actual en España. Geo Crítica / Scripta Nova. Revista electrónica de geografía y ciencias sociales. Barcelona: Universidad de Barcelona, 1 de agosto de 2004, vol. VIII, núm. 170-61. <http://www.ub.es/geocrit/sn/sn-170-61.htm> [ISSN: 1138-9788]