El Sistema de Información Multidisciplinar de Apoyo Científico (SIMAC) para la isla Decepción (Islas Shetland del Sur, Antártida)

Cristina Torrecillas Lozano

2013-A

Resumen

La presente tesis es principalmente el reflejo de un trabajo de recopilación, creación y análisis de información, fundamentalmente de componente geoespacial y vulcanológica, relativa a los proyectos de investigación de la comunidad científica española en la isla volcánica Decepción, isla perteneciente al archipiélago de las Shetland del Sur en el continente antártico.

Los objetivos para los que se concibió esta tesis y a los que ha tratado de responder son los siguientes:

1. Albergar en un solo Sistema de Información (SI) cualquier tipo de información geográfica o de componente espacial o relativa a la isla volcánica Decepción obtenida principalmente por investigadores españoles, desde los comienzos de la investigación española en la mencionada isla hasta la actualidad. De esta forma, los estudios multidisciplinares como el control vulcanológico de la isla serían realizados con mayor precisión y rapidez.

2. Poner ese sistema a disposición de los científicos para facilitarles dicha información y ofrecer un sistema donde almacenar y publicar, sobretodo en la web, sus resultados.

3. Elaborar una infraestructura de datos espaciales científica de la isla Decepción (IDEIDEC), estableciendo las posibles normalizaciones que aseguren la interoperabilidad de la misma y el acercamiento al máximo número de científicos, respondiendo así a sus necesidades. En esta elaboración se incluye la generación de información considerada como básica a nivel geodésico y geofísico.

4. Facilitar la búsqueda de datos geoespaciales sobre Decepción, mediante su acceso directo a información del sistema o facilitando mediante los metadatos asociados la referencia y contacto para acceder a esa información.

5. Facilitar la búsqueda de bibliografía de la isla Decepción según temática y zona de estudio mediante la creación de una base bibliográfica georreferenciada, es decir, incluyendo la componente geoespacial en la misma.

6. Homogeneizar la captura de datos digitales sobre Decepción mediante la elaboración de Modelos de Datos.

7. Facilitar la comunicación con los grupos científicos creando un portal desde el que acceder a la información del sistema SIMAC y a su infraestructura de datos (la plataforma SIMACWEB).

8. Analizar dicha información, sacando las conclusiones pertinentes en lo que respecta a tipo de dato geográfico obtenido y su relación con los datos de otras investigaciones españolas.

9. Desarrollas aplicaciones científicas derivadas de la información recopilada para demostrar la valía del sistema.

Estos objetivos toman forma en el texto, portal web, servicios de datos y artículos que se presentan y que para una mayor comprensión, ha sido dividido en dos tomos, un primero subdividido a su vez en tres partes y donde se centra la generación del sistema y sus aplicaciones; y un segundo dedicado a manuales y documentación suplementaria.

TOMO I PRIMERA PARTE

En esta primera parte se introduce las definiciones de Sistemas de Información (SI), Sistemas de Información Geográficos(SIG) e Infraestructuras de Datos Espaciales (IDE), como base del conocimiento para el entendimiento del sistema de información que se desea crear. Se trata primero los Sistemas de Información, que junto a las Tecnologías de Información han cambiado la forma en que operan las organizaciones actuales. A través de su uso se han logrado importantes mejoras, pues automatizan los procesos operativos y suministran una plataforma de información necesaria para la toma de decisiones, sin olvidar la gran accesibilidad actual a los mismos. Los SIG no se han quedado atrás, teniendo en la actualidad una gran presencia en la mayoría de empresas u hogares o quién no ha consultado alguna vez los servicios del famoso buscador Google denominado Google Maps o su cliente local Google Earth.

La globalización de la información geográfica está siendo posible gracias al intercambio de la misma entre organismos y naciones a través de la estandarización de la misma. La Organización Internacional para la Estandarización, ISO, lleva una gran actividad a este respecto desde 1992, siendo los mayores avances los relativos al acceso de la información empleando Internet que ha desarrollado el organismo denominado Open Geospatial Consortium (OGC). Las IDE son el resultado de combinar en parte los SIG y la normalización geográfica. Son un conjunto de técnicas puestas al servicio del usuario al que ayuda en la búsqueda y posterior empleo de información, sobretodo geoespacial.

Con estos dos conceptos en mente, SIG e IDE, es necesario analizar la situación de la información geográfica en la Antártida, caso especial de un continente cuya soberanía es reclamada por diversos países. Esta característica hace que no exista una homogeneidad en los datos cartográficos de su territorio, además, se ve reducida la creación de los mismos por la dificultad de realizar levantamientos cartográficos de precisión debido al clima. Con la creación del Comité Científico de Investigación Antártica (Scientific Committee on Antarctic Research, SCAR), obra del proyecto internacional científico denominado International Geophysical Year (IGY) entre 1957 y 1958, se ha conseguido coordinar la actividad científica en la Antártida respetando el denominado Tratado Antártico, así como unificar la información sobre el continente, entre ella la información geográfica.

En lo relativo a la investigación española en la Antártida, la relación científica de nuestro país con el continente se realiza a través del Programa Nacional de Investigación en la Antártida y de sus recursos, es decir sus bases científicas y sus buques oceanográficos.

La cartografía antártica existente trata de adecuarse con la iniciativa sobre su normalización con la creación de la infraestructura de datos antártica AntSDI dependiente del SCAR, con información muy básica y en su mayoría a escalas medias. Existen otros SIG y bases de datos internacionales, la mayoría vía web, que ofrecen información geográfica de la Antártida y/o muestran la visualización de sus datos geográficos mediante visores o servicios OGC ofrecidos por organismos pertenecientes o no al SCAR, pero ninguno satisface las necesidades expuestas en los objetivos de esta tesis.

TOMO I SEGUNDA PARTE

Esta segunda parte tiene como fin la puesta en práctica de un sistema multidisciplinar de apoyo científico en la isla Decepción para escala de estudio 1:5000. Para ello se ha tomado información relativa a la isla Decepción (Shetland del Sur, Antártida), donde la actividad científica en la isla es base para la justificación de la puesta en marcha sistema SIMAC y SIMACWEB.

La problemática de los estudios multidisciplinares y la casuística particular de su estudio en la Antártida, un continente sin soberanía reclamado por distintos países son solo las puntas del problema. Entre los principales problemas asociados al manejo de información geográfica en estudios multidisciplinares, destacan los siguientes: duplicidad en la información; no utilización de formatos estándares en el intercambio de información entre grupos; ausencia de metadatos en la información intercambiada; uso de información con fin distinto al que fue creada; dificultades para la puesta en común de datos geográficos por emplear distintos sistemas de referencia terrestres o distintas fuentes cartográficas; inexistencia de comunicación para el intercambio de datos; e ineficacia en el almacenamiento de la información.

El objetivo fundamental de un Sistema de Información Multidisciplinar de Apoyo Científico (SIMAC) es desarrollar un soporte capaz de albergar toda la información científica existente en una determinada zona de estudio que posibilite su consulta, su tratamiento y su análisis para fines científicos. Este carácter científico hace que sea un sistema poco usual así como complejo en cuanto a la diversidad de datos, los posibles formatos de entrada o las diversas posiciones geográficas y las precisiones que éstos poseen.

Ha sido necesario elaborar información nueva entre la que se encuentra la elaboración de un Geoide, la adquisición de una imagen satélite o la elaboración de un modelo digital de elevaciones con batimetría, así como es de destacar que la mayoría de la información se agrupa en las temáticas geofísicas y geodésicas debido a que el control vulcanológico de la isla es un estudio prioritario.

Para la difusión vía Internet del sistema SIMAC, se creó la plataforma SIMACWEB y se definen servicios de datos OGC, así como modelo de datos adaptados desde los ofrecidos en el sistema SIMAC, el funcionamiento de su portal web y sus protocolos asociados. Indicar aquí que a la base de datos espaciales y a sus servicios OGC se le ha denominado Infraestructura de Datos Espaciales de la isla Decepción, IDEIdec.

El sistema ha puesto de manifiesto el gran volumen informativo que hay sobre la isla, y ha demostrado que es posible almacenar información geocientífica en cualquier formato en un único sistema de información que gracias a las nuevas tecnologías se hace bastante accesible a cualquier usuario no experto. Asimismo la plataforma SIMACWEB es el mejor medio de difusión de la información gracias a la rapidez de acceso a los datos, los servicios de búsqueda de información por distintas vías y la posibilidad de visualizar los datos en nuestro propio software gracias a los servicios OGC de tipo WMS, WFS y CSW.

La plataforma SIMACWEB es visitable en la web: https://simac.uca.es, donde el número de descargas y visitas ha sido considerable desde hace casi 2 años de su implantación. Su difusión en el último congreso del SCAR en 2012 en forma de tríptico tuvo una gran aceptación. Sus servicios OGC están en proceso de ser dados de alta en la base de datos maestra antártica ( Antartic Master Directory

https://gcmd.gsfc.nasa.gov/KeywordSearch/Home.do?Portal=amd&MetadataType=0)

La uniformidad dada a la información geográfica en temas de sistemas proyectivos y geodésicos, así como el establecimiento de los metadatos, servicios OGC o controles de calidad de los datos, convierten al sistema SIMAC y a su plataforma SIMACWEB en un sistema de información fiable y accesible. La contribución a la creación de nueva cartografía así como a la inversión en imágenes satélite ponen de manifiesto la necesidad de que los científicos tomen las riendas en la elaboración de datos cartográficos en la Antártida, donde la escala de información del único organismo que la gestiona, el SCAR, no llega al detalle requerido.

TOMO I TERCERA PARTE

La última parte del primer tomo tiene como objetivo exponer la utilidad del sistema en una serie de aplicaciones científicas derivadas de la información geoespacial creada y recopilada. Se presentan tres trabajos de carácter vulcanológico empleando temáticas cartográficas, topográficas, geodésicas y geomorfológicas dado el carácter multidisciplinar de la misma.

El primer estudio presenta un análisis de las modificaciones geomorfológicas de la isla desde 1829, intentando cuantificar las variaciones volumétricas de la isla y las variaciones lineales de su línea de costa acontecidas a lo largo de los años desde la fecha de la primera cartografía histórica existente y las cartografías más actuales. Las conclusiones de este estudio estiman en más de 0.005 Km3 el incremento de volumen en la isla entre 1956 y 1967, subiendo a 0.101 Km3 desde 1956 hasta 1992. Los datos respecto a la costa confirman la tendencia de relleno de la bahía interior con la reducción de la línea de costa de la misma.

El segundo estudio se centra en ofrecer una posible reconstrucción del volcán Decepción previo al colapso de su caldera. Parámetros geodinámicos, geomorfológicos, geológicos y topográficos han sido tenidos en cuenta para el cálculo de la cota cumbre del volcán, así como su límite de paleocosta. El estudio se completa con cálculos volumétricos y superficiales del paleovolcán, así como se ofrece una recreación fotorealista del mismo.

El último estudio se centra en el área de Cráteres del 70 donde se profundiza en los cambios acontecidos desde la última erupción hasta 2006, incluyendo datos tomados con tecnología GPS. Este estudio pone de manifiesto como la erosión y el movimiento de tierras ha tenido una gran importancia en la isla en estos últimos casi 40 años, con valores superiores a 50m de diferencia de cotas, suponiendo medias de erosión y deposición de material superiores a 1m/año.

Estas tres aplicaciones han derivado en tres publicaciones en las siguientes revistas:

-Reconstructing palaeo-volcanic geometries using a Geodynamic Regression Model

Autores/as (p. o. de firma): Torrecillas Lozano Cristina, Berrocoso Domínguez Manuel, Felpeto Rielo Alicia, Torrecillas Lozano María Dolores, García García Alicia

Revista: Geomorphology Volume 182, 15 January 2013, Pages 79–88. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0169555X12004965

Índice de impacto: SCI 2.52

-Determination of geomorphological and volumetric variations in the 1970 volcanic craters area (Deception Island, Antarctica) from 1968 using historical and current maps, remote-sensing and GNSS

Autores/as (p. o. de firma): Berrocoso-Dominguez Manuel; Torrecillas Lozano Cristina; Jigena-Antelo Bismarck; Fernandez-Ros Alberto

Revista: Antarctic Science Volume 24, Issue 04, August 2012, pp 367-376, URL: https://dx.doi.org/10.1017/S0954102012000193

Índice de impacto: SCI 1.56

-Determination of volumetric variations and coastal changes due to historical volcanic eruptions using historical maps and remote-sensing at Deception Island (West-Antarctica)

Autores/as (p. o. de firma): Torrecillas Lozano Cristina, Berrocoso Domínguez Manuel, Pérez López Raúl, Torrecillas Lozano María Dolores

Revista: Geomorphology Volume 136, Issue 1, 1 January 2012, Pages 6–14, URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0169555X11003138

Índice de impacto: SCI 2.520

TOMO II DOCUMENTACIÓN SUPLEMENTARIA Y MANUALES

A este documento le acompañan una serie de manuales de uso, modelos de datos y protocolos de actuación del sistema SIMAC y la plataforma SIMACWEB.

La realización de esta tesis ha sido posible gracias a la colaboración de entidades como el Servicio Cartográfico del Ejército Español o el Museo de Ciencias Naturales-CSIC; y a los siguientes proyectos de investigación:

Título del proyecto: ESTUDIOS GEODÉSICOS EN LA ISLA DECEPCIÓN: MODELOS DE DEFORMACIÓN, DETERMINANCIÓN DEL GEOIDE Y SISTEMA DE INFORMACIÓN MULTIDISCIPLINAR DE APOYO CIENTÍFICO (GEODEC-GEODESIA)

Referencia: REN2000-0551-C03-01/ANT

Entidad financiadora: Comisión Interministerial de Ciencia y Tecnología (CICYT)

Entidades participantes: Universidad de Cádiz, Universidad Politécnica de Valencia

Duración, desde: Enero-2001 hasta: Diciembre-2003

Título del proyecto: ADQUISICIÓN DE UN SOFTWARE CIENTÍFICO PARA TRATAMIENTO DE DATOS GPS

Referencia:

Entidad financiadora: Comisión Interministerial de Ciencia y Tecnología (CICYT)

Entidades participantes: Universidad de Cádiz

Duración, desde: Junio-2001 hasta: Junio-2003

Título del proyecto: OBSERVACIONES GEODÉSICAS Y GEOFÍSICAS EN EL CONTINENTE ANTÁRTICO Y EN LAS ISLAS DECEPCIÓN Y LIVINGSTON (OBGECON)

Referencia: REN2002-10767-E ANT

Entidad financiadora: Ministerio de Ciencia y Tecnología

Entidades participantes: Universidad de Cádiz, Universidad Politécnica de Valencia, Museo Nacional de Ciencias Naturales (CSIC), Real Instituto y Observatorio de la Armada, Observatorio del Ebro (CSIC, Universidad Ramón Llull), Instituto Andaluz de Geofísica (Universidad de Granada)

Duración, desde: Mayo-2003 hasta: Mayo-2004

Título del proyecto: OBSERVACIONES GEODÉSICAS EN LA ISLA DECEPCIÓN DURANTE LA CAMPAÑA ANTÁRTICA ESPAÑOLA 2004-2005

Entidad financiadora: Universidad de Cádiz

Entidades participantes: Universidad de Cádiz

Duración, desde: Diciembre-2004 hasta: Abril-2005

Título del proyecto: CONTROL GEODÉSICO DE LA ACTIVIDAD VOLCÁNICA DE LA ISLA DECEPCIÓN (CONGEODEC)

Referencia: CGL2004-21547-E

Entidad financiadora: Ministerio de Ciencia y Tecnología

Entidades participantes: Universidad de Cádiz

Duración, desde: Enero-2005 hasta: Enero-2006

Título del proyecto: INVESTIGACIONES GEODÉSICAS, GEOFÍSICAS Y DE TELEDETECCIÓN EN LA ISLA DECEPCIÓN Y SU ENTORNO (PENÍNSULA ANTÁRTICA, ISLAS SHETLAND DEL SUR) (VOLTEDEC-GEO2)

Referencia: CGL2005-07589-C03-01/ANT

Entidad financiadora: Comisión Interministerial de Ciencia y Tecnología (CICYT)

Entidades participantes: Universidad de Cádiz, Universidad Politécnica de Valencia, Universidad de Jaén, Museo Nacional de Ciencias Naturales (CSIC)

Duración, desde: Octubre-2005 hasta: Octubre-2008

Título del proyecto: SEGUIMIENTO DE LA ACTIVIDAD VOLCANICA DE LA ISLA DECEPCION (ANTÁRTIDA): GEODESIA (SEGAVDEC-GEODESIA)

Referencia: CGL2007-28768-E/ANT

Entidad financiadora: Ministerio de Ciencia e Innovación

Entidades participantes: Universidad de Cádiz

Duración, desde: Mayo-2008 hasta: Mayo-2009

Título del proyecto: CONTINUIDAD Y ANALISIS DE SERIES TEMPORALES GEODESICAS EN LA ANTÁRTIDA (SERTEMANT-GEODESIA)

Referencia: CTM2008-03113-E/ANT

Entidad financiadora: Ministerio de Ciencia e Innovación

Entidades participantes: Universidad de Cádiz

Duración, desde: Mayo-2009 hasta: Mayo-2010

Título del proyecto: INVESTIGACIONES GEODÉSICAS Y GEOTÉRMICAS, ANÁLISIS DE SERIES TEMPORALES E INNOVACIÓN VOLCÁNICA EN LA ANTÁRTIDA (ISLAS SHETLAND DEL SUR Y PENÍNSULA ANTÁRTICA) (GEOTINANT)

Referencia: CTM2009-07251/ANT

Entidad financiadora: Ministerio de Ciencia e Innovación

Entidades participantes: Universidad de Cádiz

Duración, desde: 1-Enero-2010 hasta: 31-Diciembre-2012

Abstract

La presente tesis es principalmente el reflejo de un trabajo de recopilación, creación y análisis de información, fundamentalmente de componente geoespacial, relativa a los proyectos con objetivo fundamentalmente vulcanológico de la comunidad científica española en la isla Decepción, isla perteneciente al archipiélago de las Shetland del Sur en el continente antártico.

Los objetivos para los que se ha concebido esta tesis son:

1. Albergar en un solo Sistema de Información (SI) cualquier tipo de información geográfica o de componente espacial o relativa a la isla Decepción obtenida principalmente por investigadores españoles, desde los comienzos de la investigación española en la Antártida hasta la actualidad.

2. Poner ese sistema a disposición de los científicos para facilitarles dicha información y ofrecer un sistema donde almacenar y publicar sus resultados.

4. Facilitar la búsqueda de datos geográficos sobre Decepción, mediante su acceso directo a información del sistema o facilitando mediante los metadatos asociados la referencia y contacto para acceder a esa información.

5. Facilitar la búsqueda de bibliografía de la isla Decepción según temática y zona de estudio mediante la creación de una base bibliográfica georreferenciada.

6. Homogeneizar la captura de datos digitales sobre Decepción mediante la elaboración de Modelos de Datos.

7. Facilitar la comunicación con los grupos científicos creando un portal desde el que acceder a la información del sistema SIMAC y a su infraestructura de datos (la plataforma SIMACWEB).

8. Analizar dicha información, sacando las conclusiones pertinentes en lo que respecta a tipo de dato geográfico obtenido y su relación con los datos de otras investigaciones españolas.

9. Desarrollas aplicaciones científicas derivadas de la información recopilada para demostrar la valía del sistema.

Estos objetivos toman forma en el texto que se presenta que, para una mayor comprensión, ha sido dividido en tres partes.

La primera parte tiene como objetivo exponer el estado del arte de los Sistemas de información y las infraestructuras de datos, con especial hincapié en las dedicadas a datos antárticos, así como proponer la definición de lo que se ha denominado sistema SIMAC y su plataforma SIMACWEB. De estos sistemas son tratados su infraestructura, modelos y formato de datos, la implementación de los datos de los mismos y los protocolos de mantenimiento entre otros aspectos.

La segunda parte tiene como fin la puesta en práctica de la definición teórica ya expuesta. Para ello se ha tomado información relativa a la isla Decepción (Shetland del Sur, Antártida), donde la actividad científica en la isla es base para la justificación de la puesta en marcha sistema SIMAC y SIMACWEB de la isla Decepción.

La última parte tiene como objetivo poner en práctica la utilidad del sistema en una serie de aplicaciones científicas derivadas de la información recopilada. Presenta tres trabajos, un estudio de las modificaciones geomorfológicas de la isla desde 1829 intentando cuantificar variaciones volumétricas y lineales de la línea de costa entre las cartografías históricas existentes y la cartografía actual; un segundo estudio que se centra en ofrecer una posible reconstrucción del volcán Decepción previo al colapso de su caldera; y un último estudio que centrado en el área de Cráteres del 70 y que profundiza en los cambios acontecidos desde la última erupción hasta el año 2006.

A este documento le acompañan una serie de manuales de uso, modelos de datos y protocolos de actuación del sistema SIMAC y la plataforma SIMACWEB.

Índice

Índice Tomo I

Glosario de acrónimos ………………………………………………………………………………………………………… 21

Objetivo de la Tesis …………………………………………………………………………………………………………….. 23

PRIMERA PARTE

Definición y diseño del sistema SIMAC ………………………………………………………………………… 25

1 Introducción a los sistemas SIG, a las infraestructuras de datos y a la normalización de la información geográfica …………………………………………………………………………………………………. 27

1.1 Los Sistemas de Información ………………………………………………………………………………………………………………… 27

1.2 Los Sistemas de Información Geográfica ……………………………………………………………………………………………….. 28

1.3 Normalizaciones internacionales e iniciativas de homogeneización de la información geográfica ………………….. 29

1.3.1 ISO, grupo de trabajo TC211 …………………………………………………………………………………………………………….. 30

1.3.2 CEN, comité técnico TC 287 ……………………………………………………………………………………………………………… 32

1.3.3 AENOR, comité técnico 148 ………………………………………………………………………………………………………………. 32

1.3.4 Universidades, organismos no oficiales y empresas (OGC) …………………………………………………………………… 34

1.3.5 Aceptación y empleo de las normas sobre IG ………………………………………………………………………………………. 34

1.4 Las Infraestructuras de Datos Espaciales (IDE) ……………………………………………………………………………………… 36

1.4.1 Los servicios de una IDE …………………………………………………………………………………………………………………… 37

1.4.2 Los metadatos …………………………………………………………………………………………………………………………………. 39

2 Los sistemas SIG y las infraestructuras de datos IDE en el entorno antártico ……………………… 41

2.1 La investigación española en la Antártida ………………………………………………………………………………………………. 41

2.2 La cartografía antártica ………………………………………………………………………………………………………………………… 42

2.3 La Infraestructura de datos espaciales de la Antártida (AntSDI)…………………………………………………………………. 44

2.3.1 Estructura de la AntSDI …………………………………………………………………………………………………………………….. 44

2.3.2 La Base de Datos Digital Antártica (Antarctic Digital Database, ADD v3.) ………………………………………………… 51

2.3.3 Simbología ………………………………………………………………………………………………………………………………………. 52

2.3.4 El Centro Nacional de Datos Polares Español ………………………………………………………………………………………. 52

2.3.5 Otras iniciativas de homogenización en la Antártida del SCAR: el proyecto GIANT……………………………………. 53

2.4 Otros datos, visores y servidores de mapas de la Antártida ………………………………………………………………………. 54

2.4.1 Atlas of Antarctic Research (USGS) …………………………………………………………………………………………………….. 54

2.4.2 Australian Antarctic Data Center (AADC) ……………………………………………………………………………………………… 55

2.4.3 Access Antarctica, N.Z. Antarctic GIS ………………………………………………………………………………………………….. 56

2.4.4 Landsat Image Mosaic of Antarctica (NASA) ………………………………………………………………………………………… 57

2.4.5 The National Ice Center (NIC) …………………………………………………………………………………………………………….. 57

2.4.6 El sistema SIG de Rey Jorge (KGIS) …………………………………………………………………………………………………… 58

2.4.7 SIG de Bayers (isla Livingston) …………………………………………………………………………………………………………… 59

2.4.8 Google Earth ……………………………………………………………………………………………………………………………………. 59

3 Definición y Diseño de un Sistema de Información Multidisciplinar para Apoyo Científico (sistema

SIMAC) …………………………………………………………………………………………………………………………………. 61

3.1 Introducción a la problemática de los estudios multidisciplinares con datos geográficos en la Antártida …………. 61

3.2 El concepto de Sistema de Información Multidisciplinar de Apoyo Científico (SIMAC) ………………………………….. 63

3.2.1 Diseño del Sistema SIMAC ………………………………………………………………………………………………………………… 63

3.3 Descripción de las estructuras SIMAC y plataforma SIMACWEB y de sus modelos de datos ……………………….. 70

3.3.1 La información vectorial de la base de geodatos ………………………………………………………………………………….. 70

3.3.2 El catálogo ráster integrado ………………………………………………………………………………………………………………. 74

3.3.3 La información alfanumérica y ráster no georreferenciable ……………………………………………………………………. 75

3.3.4 La información multimedia ………………………………………………………………………………………………………………… 77

3.3.5 La plataforma SIMACWEB ……………………………………………………………………………………………………………….. 77

3.4 Descripción de los servicios proporcionados por el sistema SIMAC y por la plataforma SIMACWEB ……………. 81

3.4.1 Servicios de búsqueda, Análisis de información y Acceso a datos del sistema SIMAC …………………………….. 81

3.4.2 Servicios de búsqueda y acceso a datos desde la plataforma SIMACWEB …………………………………………….. 82

3.5 Establecimiento estándares y documentación ……………………………………………………………………………………….. 82

3.6 Programa de mantenimiento, actualización y difusión del sistema SIMAC y de la plataforma SIMACWEB ……. 82

SEGUNDA PARTE

Implementación del sistema SIMAC para la isla Decepción ……………………………………. 85

4 Implementación del sistema SIMAC para la isla Decepción ………………………………………………………. 87

4.1 España en la Isla Decepción, Islas Shetland del Sur. Los comienzos de la actividad humana y española …….. 87

4.1.1 Los comienzos de la actividad humana y española en la isla Decepción ………………………………………………… 89

4.2 Establecimiento del sistema SIMAC en la isla Decepción. Decisiones previas …………………………………………… 90

4.3 Fase de búsqueda de información ……………………………………………………………………………………………………….. 91

4.4 Fase de referencia cartográfica base ……………………………………………………………………………………………………. 94

4.5 Fase de generación de nueva información base ……………………………………………………………………………………. 99

4.5.1 Generación del Modelo Digital de Elevaciones de la isla Decepción ……………………………………………………. 100

4.5.2 Generación del geoide de la isla Decepción ……………………………………………………………………………………… 103

4.6 Fase de creación del modelo de datos ……………………………………………………………………………………………….. 104

4.6.1 Modelo de datos gráfico vectorial ……………………………………………………………………………………………………. 107

4.6.2 Modelo de datos gráfico ráster ……………………………………………………………………………………………………….. 114

4.6.3 Modelo de datos alfanuméricos ………………………………………………………………………………………………………. 116

4.6.4 Modelo de datos multimedia …………………………………………………………………………………………………………… 118

4.6.5 Modelo de datos SIMAC ………………………………………………………………………………………………………………… 119

4.7 Fase de tratamiento de datos previa a la implementación local …………………………………………………………….. 124

4.8 Fase de implementación local ………………………………………………………………………………………………………….. 125

4.8.1 El Catálogo de Fuentes de Información ………………………………………………………………………………………….. 126

4.8.2 Los datos vectoriales ……………………………………………………………………………………………………………………. 127

4.8.3 Los datos ráster …………………………………………………………………………………………………………………………… 138

4.8.4 Los datos multimedia y alfanuméricos ……………………………………………………………………………………………. 138

4.8.5 Implementación de metadatos……………………………………………………………………………………………………….. 138

4.8.6 El Catálogo de Objetos ………………………………………………………………………………………………………………… 140

4.9 Fase de explotación local ………………………………………………………………………………………………………………… 140

4.9.1 Por bases de datos ………………………………………………………………………………………………………………………. 141

4.9.2 Por entorno gráfico ……………………………………………………………………………………………………………………….. 141

4.9.3 Elaboración de aplicaciones …………………………………………………………………………………………………………… 143

4.10 Fase de establecimiento estándares y documentación ……………………………………………………………………….. 145

4.11 Fase de definición del programa de mantenimiento y actualización ……………………………………………………… 146

4.11.1 Periodos temporales de mantenimiento y actualización de información y protocolos de introducción y

actualización de información ………………………………………………………………………………………………………………….. 146

4.11.2 Control de solicitudes de inclusión de nueva información procedente de otros organismos y peticiones… 146

4.11.3 Modificaciones de hardware o software y estudios de nuevos estándares ISO u OGC. ……………………….. 147

4.12 Fase de definición del programa de difusión ……………………………………………………………………………………… 148

5 Implementación de un sistema SIMAC para la isla Decepción en un entorno web: la plataforma

SIMACWEB ………………………………………………………………………………………………………………………. 149

5.1 Establecimiento de la plataforma en la isla Decepción. Decisiones previas …………………………………………….. 149

5.2 Fase de implementación web ……………………………………………………………………………………………………………. 151

5.2.1 Modelo de datos de la plataforma …………………………………………………………………………………………………… 151

5.2.2 Funcionamiento de la plataforma ……………………………………………………………………………………………………. 152

5.2.3 Diseño gráfico de la plataforma SIMACWEB ……………………………………………………………………………………. 158

5.3 Fase de explotación web de la plataforma ………………………………………………………………………………………….. 161

5.3.1 Acceso a las consultas gráficas ……………………………………………………………………………………………………… 161

5.3.2 Acceso a una consulta alfanumérica ………………………………………………………………………………………………. 165

5.3.3 Acceso al Nomenclátor …………………………………………………………………………………………………………………. 167

5.3.4 Acceso a datos gráficos por descarga directa ………………………………………………………………………………….. 167

5.3.5 Acceso a datos gráficos mediante servicios OGC …………………………………………………………………………….. 168

5.4 Fase de establecimiento estándares y documentación ………………………………………………………………………… 171

5.5 Fase de definición del programa de mantenimiento, actualización y difusión ………………………………………….. 172

5.5.1 Periodos y protocolos de introducción y actualización de información, hardware, software y

estandarizaciones. ……………………………………………………………………………………………………………………………….. 172

5.5.2 Programa de difusión ……………………………………………………………………………………………………………………. 173

TERCERA PARTE

Estudios científicos y tecnológicos en la isla Decepción empleando el sistema

SIMAC ……………………………………………………………………………………………………………………………. 175

6 Determination of volumetric variations and coastal changes due to historical volcanic eruptions using historical maps and remote-sensing at Deception Island (West-Antarctica) ………………. 179

7 Graphical reconstruction of pre-caldera Deception Island volcano using geodynamic regression

(South Shetland Islands, Antarctica) …………………………………………………………………………………………… 195

8 Determination of geomorphological and volumetric variations in Craters of 1970s (Deception

Island, Antarctica) from 1970 using historical and current maps, remote-sensing and GNSS . 213

9 Conclusiones y trabajo futuro …………………………………………………………………………………….. 229

9.1 Conclusiones ………………………………………………………………………………………………………………………………….. 229

9.2 Trabajos futuros ……………………………………………………………………………………………………………………………… 230

10 Bibliografía …………………………………………………………………………………………………………… 233

11 Referencias web …………………………………………………………………………………………………… 243

Apéndices ……………………………………………………………………………………………………………………….. 247

A. Proceso de Georeferenciación: Ejemplo del proceso empleado para la georeferenciación del mapa del CGE

1:25000 de la isla Decepción ………………………………………………………………………………………………………………….. 249

A.1. Relación de puntos empleados en la georeferenciación ………………………………………………………………………. 249

A.2. Elección del tipo de ajuste ……………………………………………………………………………………………………………….. 250

A.3. Remuestreo de imagen …………………………………………………………………………………………………………………… 253

B. Algunos problemas de introducción de datos geográficos en SIG ……………………………………………………………. 255

B.1. Almacenamiento de información geográfica en diversos formatos: entero, simple y doble precisión ………….. 255

B.2. Problemas de códigos de página ………………………………………………………………………………………………………. 256

C. Modelo de datos ADD v3 ……………………………………………………………………………………………………………………. 257

C.1. Capas ADD v3 ……………………………………………………………………………………………………………………………….. 257

C.2. Catálogo de fenómenos ADD v 3………………………………………………………………………………………………………. 258

D. Catálogo de fenómenos SCAR ……………………………………………………………………………………………………………. 261

E. Formatos ráster y vectoriales admitidos por la plataforma SIMACWEB …………………………………………………….. 271

E.1. Formatos ráster soportados por la librería gráfica GDAL incorporada en Mapserver 5 ……………………………… 271

E.2. Formatos vectoriales admitidos por la librería OGR ……………………………………………………………………………… 272

F. Objetos del fichero *.map de Mapserver ………………………………………………………………………………………………… 275

F.1. El objeto OUTPUTFORMAT ……………………………………………………………………………………………………………… 275

F.2. El objeto LEGEND ……………………………………………………………………………………………………………………………. 275

F.3. El objeto WEB ………………………………………………………………………………………………………………………………….. 275

F.4. El objeto PROJECTION ……………………………………………………………………………………………………………………. 276

F.5. El objeto LAYER ……………………………………………………………………………………………………………………………… 276

Índice Tomo II

Modelo de datos espaciales SIMAC v.1 ………………………………………………………………………………………………………. 9

Acceso al SIMAC v.1. Manual de Usuario ………………………………………………………………………………………………….. 77

Protocolos SIMAC v.1. Actualización, mantenimiento y difusión ……………………………………………………………………. 93

Modelo de datos espaciales SIMACWEB v.1. …………………………………………………………………………………………… 115

Acceso al SIMACWEB v.1. Manual de Usuario …………………………………………………………………………………………. 153

Protocolos SIMACWEB v.1. Actualización, mantenimiento y difusión …………………………………………………………… 177

Conclusiones

La diversidad de los trabajos que se acometen en la isla Decepción hace que este nuevo sistema de información multidisciplinar sea el soporte más idóneo para contener toda la información científica, principalmente vulcanológica, que se ha recopilado a lo largo de las sucesivas campañas antárticas españolas.

El sistema pone de manifiesto el gran volumen informativo que hay sobre la isla, a pesar de que ofrece únicamente una parte de la misma.

El sistema SIMAC demuestra cómo es posible almacenar información geocientífica en cualquier formato en un único sistema de información que gracias a las nuevas tecnologías se hace bastante accesible a cualquier usuario no experto.

La plataforma SIMACWEB es el mejor medio de difusión de la información gracias a la rapidez de acceso a los datos, los servicios de búsqueda de información por distintas vías y la posibilidad de visualizar los datos en nuestro propio software gracias a los servicios OGC de tipo WMS, WFS y CSW.

Los datos recopilados por el sistema SIMAC ponen de manifiesto la utilidad de los mismos. Como demostración se han realizado tres estudios, en los temas 6, 7 y 8, de enfoque topográfico, geodésico y cartográfico. Estas aplicaciones muestran la dificultad de homogeneizar la información geográfica en lugares donde la cartografía es escasa y procede de fuentes diversas.

El primer estudio presenta un estudio de las modificaciones geomorfológicas de la isla desde 1829 intentando cuantificar variaciones volumétricas y lineales de la línea de costa entre las cartografías históricas existentes y la cartografía actual. Las conclusiones de este estudio estiman en más de 0.005 Km3 el incremento de volumen en la isla entre 1956 y 1967, subiendo a 0.101 Km3 desde 1956. Los datos respecto a la costa confirman la tendencia de relleno de la bahía con la reducción de la línea de costa de la misma.

El segundo estudio se centra en ofrecer una posible reconstrucción del volcán Decepción previo al colapso de su caldera. Parámetros geodinámicos, geomorfológicos, geológicos y topográficos han sido tenidos en cuenta para el cálculo de la cota del volcán así como su límite de costa. El estudio se completa con los cálculos del volumen y superficie del volcán así como se ofrece una recreación fotorealista del mismo.

El último estudio se centra en Cráteres del 70 donde se profundiza en los cambios acontecidos desde la última erupción con datos de 2006 tomados con tecnología GPS. Este estudio pone de manifiesto como la erosión y desplazamiento de tierras tienen gran importancia en la isla, con valores superiores a 50m de diferencia de cotas en casi 40 años, suponiendo medias de erosión y deposición de más de 1m/año.