EL LECTOR DE MAPAS DE MIRAMON, UNA NUEVA HERRAMIENTA PARA LA DISTRIBUCIÓN Y EXPLORACIÓN DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA A TRAVÉS DE INTERNET O EN CD

Masó J.2 Pons X.1,2
1Departamento de Geografía. Universidad Autónoma de Barcelona
2Centro de Investigación Ecológica y Aplicaciones Forestales Facultad de Ciencias. UAB
08193 Bellaterra, Barcelona, Spain

Palabras clave: SIG, GIS, mapas, cartografía, Internet, compresión de datos.

Resumen:

Este artículo presenta los principales aspectos de la tecnología en que se basa el Lector de Mapas de MiraMon, un programa de libre difusión para la distribución y exploración de información geográfica a través de Internet o en CD. La información puede ser de tipo ráster (1 a 32 bits por píxel) o vectorial topológica, y se distribuye usando los más avanzados algoritmos de compresión de datos. La información proporcionada con el Lector de Mapas de MiraMon no es un pequeño subconjunto de los datos iniciales ni un volcado de pantalla, sino que da acceso a toda la información gráfica, alfanumérica y documental de cualquier tipo asociada con cada mapa a distribuir. Los datos se certifican para proporcionar garantía de su integridad así como garantía de la autoría del distribuidor. La tecnología del Lector está ya funcionando en dos servidores web desde donde se distribuyen importantes volúmenes de datos geomáticos.

1. Introducción:

Los Sistemas de Información Geográfica (SIG o GIS) y la cartografía digital en general han experimentado en los últimos años de una creciente popularización en muchos ámbitos debido a su natural interés para las más variadas disciplinas y el uso del ordenador como una herramienta habitual y totalmente transversal a los diferentes ámbitos de trabajo. En esta expansión han jugado, y continúan jugando, un papel de primer orden las continuas mejoras en el hardware sin a penas incremento de coste, y la prácticamente completa implantación de los sistemas operativos de 32 bits, que permiten tratar de forma adecuada los importantes volúmenes de datos habituales en las bases cartográficas digitales [1].

Sin embargo, resulta claro que esta popularización no sería completa sin contar con mejoras sustanciales en los sistemas de almacenaje y de difusión de datos. Sin duda alguna, dos medios han contribuido de forma decidida y muy destacada a este panorama: la popularización del CD-ROM e Internet. En efecto, los 650 Mbyte típicamente disponibles en un disco compacto a un precio de grabación extraordinariamente bajo tanto si se opta por editar un CD de uno en uno (usando un sistema duplicador sobre discos vírgenes) como si se opta por editarlo masivamente de forma profesional (generando una copia maestra, etc), han hecho cambiar radicalmente las perspectivas de difundir datos cartográficos digitales. Buena prueba de la excelente acogida y servicio de este formato es la dificultad para implantar el nuevo formato DVD, que intenta abrirse camino sobre un formato ya de por si en muchos casos satisfactorio como es el CD convencional. Como ejemplos simplemente digamos que en un único CD es posible distribuir toda la cartografía topográfica 1:50000 de Cataluña editada por el Instituto Cartográfico de Cataluña (ICC) o la base topográfica 1:200000 de España editada su Instituto Geográfico Nacional (IGN), hecho hace pocos años totalmente impensable.

Por otra parte, Internet también ha representado en el mundo de la cartografía, y para aquellas instituciones que han tenido voluntad de ello, la posibilidad de difundir bases y ofrecer servicios relacionados [5]. Un extraordinario ejemplo en esta línea ha sido el United States Geological Survey (USGS), con su encomiable tarea de difusión gratuita de datos. Sin embargo, Internet no resulta una solución adecuada, especialmente para aquellos colectivos o países donde el acceso a Internet todavía se efectúa a través de telefonía convencional; en estos casos, y mientras esperamos nuevas soluciones tecnológicas para la difusión masiva de datos, todavía el CD puede resultar el medio de elección [2, 3].

2. Algunas alternativas existentes:

Aún a riesgo de simplificar en exceso, podríamos decir que, bajo el objetivo de difundir datos geográficos, existen esencialmente dos grandes tendencias: Ofrecer consultar la base de datos de un servidor y que sea éste quien prepare una vista que se le envíe al cliente, o bien dar los datos en algún formato que se considere estándar y dejar que el cliente se las arregle con él. Consideremos brevemente estas alternativas.

2.1 Un servidor recibe la petición y genera un bitmap cada vez

La idea de esta alternativa es que los datos residen en el servidor y una aplicación específica atiende, también desde el servidor, las peticiones del cliente, generando una respuesta estática basada en hipertexto y bitmaps. Esta solución usa habitualmente tecnologías CGI o servlets de Java. Esta solución tiene a su favor la posibilidad de generación de vistas a la carta, y ser un medio adecuado en sistemas de consulta muy simple, como un callejero de ciudad. Sin embargo, quien haya sido usuario de un servicio de este tipo para usos más complejos, habrá detectado algunas de sus problemáticas:

2.2. Transferencia de los datos en un formato supuestamente estándar

Esta opción resulta útil cuando deseamos evitar la mayor parte de los problemas anteriores. Además, como principales ventajas destacaremos la posibilidad de leer los datos originales, sin restricciones dadas por la resolución de la pantalla o por la ventana de visualización usadas, ni por limitaciones del nivel de zoom o del ámbito geográfico. El distribuidor de los datos supone que el cliente dispone del programa necesario para la visualización de la información. Sin embargo, este método no está exento de problemas:

La solución al problema de la distribución de cartografía con características SIG a través de Internet o CD se encuentra, a nuestro juicio, a medio camino entre las dos aproximaciones anteriores. Consiste en la distribución de una herramienta gratuita, de fácil uso y altas prestaciones, junto con una preparación adecuada y automática de los datos en paquetes de información fácilmente descargables. No es de extrañar que hayan aparecido algunas herramientas que explotan esta idea desde diferentes ángulos, y entre ellas el Lector de Mapas de MiraMon, pero en nuestro caso hemos eliminado problemas como la descarga previa y la descompresión/apertura manual, al mismo tiempo que hemos maximizado la integración con el propio sistema operativo y con las herramientas de Internet.

3. Lector de Mapas de MiraMon y el mapa comprimido.

El Lector de Mapas de MiraMon es un programa de difusión gratuita que permite la visualización, consulta e impresión de mapas publicados en Internet o en CD-ROM. Los mapas deben haber sido generados con el Sistema de Información Geográfica y software de Teledetección MiraMon [11] dotado de una licencia específica denominada MiraMon Internet Map Publisher. Con el Lector de Mapas de MiraMon es posible evitar la mayoría de los problemas anteriormente comentados para otras técnicas de distribución de datos geográficos.

En el Lector de Mapas de MiraMon, la información distribuida a través de Internet o en CD-ROM tiene como elemento básico lo que denominamos ficheros MMZ, un formato comprimido que puede contener Mapas de MiraMon u otros documentos. Aquí, el concepto de "mapa" es mucho más amplio del convencional cuando imaginamos un mapa de papel. En efecto, un mapa pasa a ser un conjunto de capas digitales de información territorial, georreferenciadas, interrogables por posición (pinchando en cualquier punto nos dirá qué hay ahí) o por atributos (podemos pedir al mapa que nos encuentre un cierto elemento, como una depuradora, o un cierto fenómeno como las estaciones meteorológicas con temperatura media de enero inferior a 5°C), y que pueden tener cualquier otra información asociada: documentos de textos, hojas de cálculo, imágenes, gráficos, sonidos, páginas HTML, direcciones Internet, o incluso otros mapas a su vez vinculados con otro microcosmos de información. (Figura 1)


Figura 1: Composición de un mapa, almacenada en su totalidad en un fichero MMZ.

Cuando se genera un fichero MMZ para distribuirlo a través de Internet, tanto el contenido directo del Mapa de MiraMon como todos los ficheros que estén vinculados a él serán incluidos en el mapa comprimido para que los usuarios puedan usarlos. En el caso de los vínculos a direcciones URL (Internet) el sistema se prepara de forma que, cuando el usuario requiere aquella información, será el Lector el que abrirá el navegador y nos llevará automáticamente a la página HTML adecuada. El fichero MMZ también incluye las características y parámetros que determinan la forma de visualizar, consultar e imprimir los datos.

El contenido básico de un mapa puede incluir datos de tipo ráster, vectorial, tablas de bases de datos o una combinación de estos elementos. En el caso ráster podemos difundir imágenes, como por ejemplo fotografías aéreas o imágenes de satélite, datos relativos al relieve, como por ejemplo modelos digitales de elevaciones del terreno o pendientes en cada punto del territorio, cartografía temática ráster, etc. En el caso vectorial podemos incluir elementos de tipo punto, como estaciones de muestreo o cotas altimétricas, entidades de tipo línea o arco-nodo, como curvas de nivel o redes hidrográficas o de comunicaciones, o entidades de tipo polígono, como zonas de usos o divisiones administrativas. En el caso de tablas de bases de datos tendremos informaciones asociadas a las entidades o a las posiciones espaciales como por ejemplo censos, estadísticas, otras tablas, enlaces a nueva información, etc. Como hemos dicho anteriormente, dentro de este último tipo podemos incluir cualquier tipo de documento informático o dirección URL (Internet) y tener acceso a él con un sencillo clic; simplemente es necesario que el propio Windows sepa con qué aplicación debe gestionarse un documento o una dirección URL y el Lector de Mapas de MiraMon también lo sabrá.

Obviamente no sólo se puede distribuir información ambiental, sino cualquier información relacionada (directa o indirectamente) con el territorio. Recordemos que cualquier información, aún no siendo estrictamente "cartográfica", puede verse beneficiada de esta filosofía si tiene una plasmación territorial. Un buen ejemplo de esto son los textos legales y otros documentos de texto asociados a un espacio protegido.

Un aspecto importante a tener en cuenta es que los datos que se ofrecen a través de un servidor de ficheros MMZ pueden ser la base para otros trabajos posteriores, lo cual da coherencia y facilita la realización de comparaciones y estudios desde diversas disciplinas. De esta manera, se evitan los problemas de inconsistencia o de introducción de errores producidos si cada usuario de unos datos, sean cartográficos o alfanuméricos, debe volver a introducirlos de nuevo en el ordenador. A la vez, la sinergia entre datos aumenta porque la información de un mapa puede ser combinada con la información de cualquier otro mapa.

4. Filosofía del sistema La filosofía del Lector de Mapas de MiraMon no consiste en dar un simple volcado de pantalla o una pequeña selección de los datos, sino en ofrecer el acceso a los datos en si, a fin que el usuario los pueda consultar y explotar tan a fondo y tantas veces como desee. Como se ha comentado, los datos se distribuyen en un formato totalmente profesional, interrogable y, si se desea, clónico al de la información original.

Además, dado que se ofrece la totalidad de los datos, el usuario puede efectuar, si lo desea, la consulta en desconexión de Internet, sin problemas de tráfico en red y con menor coste. Así, por ejemplo, en casos en que un equipo de varias personas (profesionales, alumnos de una escuela) desean trabajar sobre los mismos datos, no es necesario que todos se conecten a Internet, sino que se puede hacer una sola conexión, copiar el material en un servidor de la red local y trabajar sobre la copia.

La generación y transferencia de la información se obtiene en base a los más avanzados algoritmos de compresión de datos, con el ahorro de tiempo y dinero que esto supone tanto en el tiempo de descarga (beneficio para el usuario) como en la disponibilidad del servidor (beneficio para el usuario y para el servidor de datos). El nivel de compresión de los datos depende del tipo de ficheros, siendo muy importante en el caso de ficheros ráster temáticos o de tablas de bases de datos e importante en el de ficheros vectoriales. La compresión de los ficheros de la web del Departamento de Medio Ambiente (DMA) de la Generalitat de Cataluña, por ejemplo, comporta actualmente una reducción de tamaño al 37% de su tamaño original.


Figura 2: Índice de compresión de datos en función del tipo de fichero.

Esta filosofía puede parecer inviable por la gran cantidad de información a transferir, pero realmente no es así. En otros sistemas se debe esperar la respuesta del servidor a una consulta, la generación de volcados de pantalla de decenas o centenares de Kbyte y su transferencia, para acabar obteniendo una simple vista de la información sin verdadera individualización de los elementos y sin georreferenciación. En cambio, el sistema MiraMon prepara un paquete con los datos que permite llegar a transferir ficheros menores o, como mínimo, permite transmitir un material mucho más rico, versátil y susceptible de interrogación. Una simple consulta a la web del DMA [10] evidenciará lo que afirmamos. Por supuesto que en esta web también se encuentran ficheros grandes, pero ninguno no descargable con los sistemas de telecomunicaciones actuales de tipo más modesto; si, además, disponemos de accesos rápidos a Internet, tendremos en las manos todo el relieve de Cataluña a escala 1:250000 en menos de un minuto, con la precisión y riqueza de la cartografía topográfica digital, no como un dibujo. Debe subrayarse también que la capacidad de los discos actuales permite poner prácticamente cualquier información en un servidor, incluso organizándola en base a ámbitos temáticos o territoriales diversos.

Por otro lado, y respecto a otras estrategias actuales basadas en formatos gráficos que se deben descargar, descomprimir, traducir y adaptar antes de visualizar, el Lector de Mapas de MiraMon nos abre la puerta a toda la información con un simple clic, haciendo que en un continuo podamos saltar desde el navegador al Lector, a los zooms territoriales, a las consultas, a la combinación de capas, a la apertura de documentos de todo tipo y, de nuevo, a Internet si se desea, ofreciendo un entorno coherente e intuitivo, pero no por ello simplista, sino basado en un producto de elevadas prestaciones como MiraMon. (Figura 3)


Figura 2: Flujo de información con el Lector de Mapas de MiraMon.

La filosofía de distribuir realmente los datos del SIG plantea la problemática de su integridad y autoría. Es por ello que cuando se prepara un fichero MMZ para Internet se incluye una certificación específica para aquel fichero, que afecta todas las capas y bases de datos que contiene. Dado que el Lector de Mapas de MiraMon comprueba la integridad del certificado antes de mostrar los datos, se ofrece al usuario de los datos integridad garantizada y autoría conocida.

Como hemos comentado, la transferencia de un fichero MMZ comprimido simplifica a 1 solo clic el uso de los datos por parte del usuario: el fichero es descargado, descomprimidos los elementos que forman el mapa y los documentos vinculados asociados, abierto y visualizado el mapa, todo de forma automática. A partir del momento en que se abre el Lector de Mapas de MiraMon y se empieza la descompresión ya se puede efectuar la desconexión de Internet si se desea.

A pesar que el sistema replica en un directorio temporal la estructura jerárquica necesaria para reproducir adecuadamente las necesidades de estructuración de los datos en origen, el usuario tampoco no tiene que borrar ninguno de los ficheros una vez consultados, sino que es el Lector de Mapas de MiraMon quien automáticamente lo borra todo al acabar. La eliminación del fichero MMZ que el software de navegación ha transferido y entregado al Lector es gestionado por la configuración personal del navegador del cliente, como en cualquier descarga automática en Internet.

A pesar del uso simplificado que acabamos de explicar, los usuarios avanzados, o los menos esporádicos pueden guardar en su disco duro los MMZ transfiriéndolos y guardándolos en directorios personales de su ordenador por los métodos habituales (botón derecho, etc). Una vez en nuestro disco duro, un doble clic desde el explorador de ficheros permitirá abrirlos de nuevo sin conexión a Internet. Si deseamos llegar a generar nuevos mapas por combinación de diversas capas y/o cambiar de coordenadas de visualización, es conveniente que previamente se descomprima el fichero MMZ desde el mismo explorador de ficheros utilizando el menú contextual del botón derecho del ratón. Si seleccionamos esta opción podremos abrir directamente los mapas descomprimidos (ficheros MMM) que encontraremos en el directorio donde los hayamos descomprimido o en un subdirectorio de éste.

5. Generación de mapas a distribuir

La generación de mapas a distribuir (ficheros MMZ) se efectúa directamente a partir de los Mapas (ficheros MMM) con que trabaja el SIG MiraMon completo. De esta manera, la persona que prepara un mapa para distribuir en Internet no tiene que hacer más que indicar que desea transformar el MMM a MMZ, sin necesidad de preparaciones o cambios de formato adicionales; esta filosofía resulta especialmente adecuada para los usuarios habituales de MiraMon, para los cuales publicar sus mapas en Internet resulta muy sencillo. Al transformar de MMM a MMZ tenemos el valor añadido que queda automáticamente preparada para transferir no sólo la información básica sino también las características y parámetros que determinan la forma de visualizar, consultar e imprimir los datos, los ficheros vinculados asociados, etc.

Dado que MiraMon lee de manera transparente o importa formatos como BMP, TIFF, GIS-LAN, IMG, VEC, DXF, E00 o DBF, se puede preparar un fichero MMZ que incluya datos originalmente provinentes de otros SIGs y gestores de bases de datos como por ejemplo ERDAS®, Idrisi, AutoCad®, MicroStation®, Arc/Info®, ArcView®, dBASE®, MS- Access®, Oracle®, etc. Las capas cartográficas y las bases de datos incluidas en un fichero MMZ serán mostradas directamente por el Lector de Mapas de MiraMon. La capacidad de leer otros tipo de ficheros vinculados (hojas de cálculo, sonidos, etc) dependerá del software instalado en cada ordenador cliente, pero dada la estandardización de facto de ciertos formatos que prácticamente cualquier Windows instalado puede leer, habitualmente esto no supone ningún problema.

El proceso de compresión de un MMM a un MMZ ha sido concebido y programado con unas características destacables:

Los ficheros MMZ se sitúan en el servidor, enlazados desde páginas HTML en la forma convencional en Internet. Exactamente la misma tecnología puede ser usada para distribuir información en intranets o sobre CD-ROM. De hecho, si se dispone de una web con mapas comprimidos y se desea generar un CD sólo se requiere pasar el contenido del servidor al CD (generando, si se estima oportuno, un fichero de autorun).

6. El programa

El Lector de Mapas de MiraMon [12] es una aplicación muy pequeña (menos de 1 Mbyte el fichero EXE y alrededor de 2 Mbyte de disco de requerimientos mínimos), muy rápida, y que puede trabajar con ficheros grandes en tamaño y complejidad (2 Gbyte por fichero). El hecho de estar íntegramente programada en lenguaje C permite obtener un código de máxima eficiencia, que no requiere de hardware de altas prestaciones; de hecho, con sólo 8 Mbyte de RAM se puede visualizar cómodamente cualquier hoja topográfica convencional. El programa está disponible en 3 idiomas: castellano, catalán e inglés y viene acompañado de un extenso manual y ayudas de cerca de 200 páginas.

El Lector de Mapas de MiraMon es una aplicación nativa de 32 bits que puede ser ejecutada sobre Windows 3.1x, 95, 98 y NT en plataformas Intel o compatibles (Cyrix, AMD, etc). En el caso de Windows 3.1x se debe disponer del extensor Win32s, gratuito en la web de Microsoft. Para aprovechar al máximo las características del programa y de los mapas, imágenes de satélite, etc que puede mostrar el programa, es importante configurar la tarjeta gráfica del ordenador para un mínimo de 32000 colores.

Para instalar la aplicación debe transferirse un único fichero ejecutable, de 1.4 Mbyte. La instalación no necesita ninguna librería externa al propio Windows estándar, ya que se basa íntegramente en el API de 32 bits de Windows. Esto significa que no modifica el contenido de la carpeta del sistema ni de ningún otro directorio que no sea la carpeta donde el usuario ha decidido hacer la instalación y que tampoco modifica las carpetas del navegador porque no se trata de ningún plug-in sino de una aplicación autónoma que se coordina con el navegador cuando es necesario, pero que se puede utilizar localmente de manera independiente. Las únicas interacciones de la instalación con el Windows son algunos cambios en el registro para dar más flexibilidad y potencia al trabajo con los ficheros de MiraMon.

El Lector de Mapas de MiraMon trabaja con ficheros MMZ certificados y permite, entre otras capacidades:

Como hemos comentado, el Lector de Mapas de MiraMon se basa en el Sistema de Información Geográfica y software de Teledetección MiraMon, un programa desarrollado por Xavier Pons y colaboradores que cuenta actualmente (marzo 2000) con más de 1000 usuarios registrados en 14 estados del mundo y que es utilizado anualmente por cientos de estudiantes en cursos de licenciatura y de tercer ciclo en varias universidades.

La página web de distribución de datos SIG del DMA, basada en la tecnología del Lector de Mapas de MiraMon ganó en octubre de 1999 el premio Möbius a la mejor aplicación multimedia científico-técnica de España y Portugal. Esta página distribuye actualmente unas 150 bases cartográficas ambientales y de referencia.


Figura 4: Cuadro resumen del funcionamiento del sistema. Fuente: Web del Dep. de
Medio Ambiente de la Generalitat de Cataluña [10].

Agradecimientos

En diferentes momentos del su desarrollo, MiraMon ha contado con el soporte del Departamento de Agricultura, Ganadería y Pesca (DARP) y del Departamento de Medio Ambiente (DMA) de la Generalitat de Cataluña. El desarrollo del Lector de Mapas de MiraMon ha sido decididamente apoyado por el DMA a partir de diseños e ideas previas del equipo de Xavier Pons sobre distribución de datos SIG en Internet y en CD.

Referencias

[1]. Gould, M.., 1998. Innovación en Sistemas de Información Geográfica. in Alegre, P. (ed.) "Tecnología Geográfica para el siglo XXI". Servicio de Publicaciones de la UAB, Bellaterra. p. 41-59 (397 p.)
[2]. LUCC 1998. LUCC CD-ROM Series. Nr. 1: Miombo. Land Use and Cover Change International Office. Barcelona. 1 CD-ROM. (DL:B-3674-98)
[3]. Maso, J., Desanker, P.V., Augé, J.I , Baulies, X. and Pons, X. 1998 Miombo CD-ROM Databases. CD-ROM Proceedings of the International Conference and Exhibition on Geographical Information Systems, GIS PlaNET'98, Paper Nr. 72. Lisboa.
[4]. Sheth, A., and Klas, W., (eds) 1998. Multimedia and Data Management: Using Metadata to Integrate and Apply Digital Media, McGraw-Hill.
[5]. Archer, H., and Croswell, P.L., 1989 Public access to geographic information systems: an emerging legal issue. Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, 55:1575-1581.
[6]. Devogele, T., Parent, C. and Spaccapietra, S, 1998 On spatial database integration. International Journal of Geographic Information Science, 12(4): 335-352.
[7]. Arctur, D., Hair, D., Timson, G. Martin, E.P. and Fegers, R., 1998 Issues and prospects for the next generation of the spatial data transfer standards (SDTS). International Journal of Geographic Information Science, 12(4): 403-425.
[8]. FGDC, (2000) Federal Geographic Data Committee Metadata. La Internet http://www.fgdc.gov/metadata.
[9]. CEN, (2000) CEN - The European Committee for Standardization. La Internet http://www.cenorm.be.
[10]. DMA, (2000) Sistema d'Informació Geogràfica del Departament de Medi Ambient de la Generalitat de Catalunya. La Internet http://www.gencat.es/mediamb/sig (primera web con información distribuida en formato MMZ)
[11]. Pons, X. (2000) MiraMon: Geographic Information System and Remote Sensing software. La Internet https://www.miramon.cat
[12]. Pons, X. (2000) Lector de Mapas de MiraMon. Introducción. La Internet https://www.miramon.cat/mmr/Index_spa.htm