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Hacia un nuevo paradigma. Cartografía en la nube, una realidad

Hacia un nuevo paradigma. Cartografía en la nube, una realidad

1. INTRODUCCIÓN

Gracias a la computación en la nube (Cloud computing), hoy en día es posible ejecutar nuestras aplicaciones de internet en servidores gestionados por un proveedor de servicios en lugar de usar servidores propios. Subir nuestras aplicaciones a la nube tiene beneficios como la disminución de costos, escalabilidad de procesamiento y almacenamiento, actualizaciones automáticas, servicio ecológico, facilidad de implementación, personal cualificado, etc…

logocloudmappinfCuando se trata de proyectos cartográficos que requieren estar presentes en internet, se puede hacer uso de la computación en la nube y beneficiarse de todas las ventajas que ofrece, pero aun así se seguirán necesitando aplicaciones software que permitan gestionar y publicar la cartografía en la nube. Estas aplicaciones software pueden aumentar considerablemente el coste del proyecto o el tiempo de implantación, bien por el elevado precio en licencias y mantenimiento de algunas aplicaciones comerciales, por la necesidad de desarrollar partes del software o por la alta cualificación necesaria para la utilización de estas herramientas. Igual que la computación en la nube ofrece la plataforma como un servicio (Platform as a Service, PaaS), el Cloud Mapping ofrece el software como un servicio (Software as a Service, SaaS) específico para la explotación de cartografía en la nube.

Haciendo uso del Cloud Mapping se facilitará la solución a los proyectos que requieren construir una infraestructura de datos espaciales (IDE), una tienda on-line de cartografía, servicios cartográficos para su uso desde dispositivos móviles, suministrar datos a las aplicaciones de realidad aumentada, compartir con otros usuarios datos cartográficos y mapas con acceso público o privado, geoprocesamiento en la nube, etc… reduciendo significativamente los tiempos de implantación, los problemas y los costes.

2. LA NUBE

Desde que George Gilder en Octubre de 2006 publicó el articulo “Las fábricas de información” [GIL06], donde se cita por primera vez el termino “Cloud Computing”, el avance de la computación en la nube ha sido imparable.

Son numerosas las ventajas que ofrece la computación en la nube, pero también implica un cambio de concepto que puede generar algunas dudas que deben superarse antes de poder subirse a la nube:

  • ¿Es la nube menos segura?: Se sabe que ningún sistema informático es 100% seguro, pero cuanto más se invierte en seguridad menos vulnerabilidades aparecen, de modo que la inversión en mejores sistemas de seguridad profesionales, anticipación a los ataques, etc… se conseguirá un sistema más seguro. ¿Puede invertir más en seguridad y mantener esa inversión en el mismo tiempo que un proveedor de servicios especializado?

Teniendo en cuenta que los principales problemas de seguridad vienen de la mano de robo de portátiles, pérdida de copias de seguridad, empleados descontentos, etc… ¿Es la nube su talón de Aquiles o por el contrario le proporciona mayor seguridad?

  • El lugar no importa: Es cierto, la ubicación es una característica de la web que no debería importar. Pero para algunos servicios, debido a la legislación de algunos países, el lugar si importa. Por eso los proveedores de servicios ofrecen donde se quiere que resida nuestra nube.
  • Nube privada o pública: Se puede pensar que una nube privada puede ser más eficiente y segura, pero hay que tener en cuenta que los costes necesarios para desarrollarla suponen gastos fijos independientes de la actividad, teniendo tanto sentido como montarse un “hotel personal” [WEI09].

Durante la segunda revolución industrial, con la introducción de los motores eléctricos en los procesos industriales, las compañías generaban su propia energía eléctrica para su propia actividad y se consideraba un recurso estratégico. Hoy en día la energía eléctrica es suministrada por un proveedor en el que se confía más que si dependiera de nosotros mismos. De forma análoga, se está viviendo una evolución similar con la nube y los clásicos centros de proceso de datos.

Si se es capaz de superar las dudas que puede presentar la computación en la nube, se estará preparado para ver los beneficios que ofrece.

3. BENEFICIOS DE LA NUBE

Los beneficios que se pueden encontrar en la nube dependerán de las necesidades de cada cual. Es posible que la mayoría encuentre en la siguiente lista motivos suficientes para elevarse a la nube:

  • Economía de escala: Los proveedores a gran escala obtienen ventajas derivadas de los descuentos por volumen, de la experiencia, de aprovechar al máximo los recursos combinando operaciones de múltiples clientes en función de los picos de la carga de trabajo, etc. Aun si es muy grande y puede conseguir precios similares, es posible que el coste total sea mayor que el que pueda tener en la nube.
  • Infraestructura dinámica: A la hora de dimensionar la infraestructura necesaria de un proyecto, si se tiene mayor éxito al esperado inicialmente, la nube permite escalar rápidamente sin ser víctimas de nuestro propio éxito. También facilita iniciarse con una infraestructura mínima sin necesidad de tener que hacer frente a una fuerte inversión inicial que quizás nunca resulte rentable.
  • Ecológico: En el estudio “Cloud Computing: The IT Solution for the 21st Century” [Verdantix] se menciona que para el año 2020, las grandes empresas estadounidenses ahorrarán $12,300 millones y reducirán 85,7 millones de toneladas de CO2 anuales por migrar sus infraestructuras tecnológicas a la nube y no por ello dejar de mejorar su eficiencia operativa.
  • Rápida implementación: Las empresas para adquirir infraestructura normalmente han de crear un proceso de compra que puede resultar lento, al igual que la puesta en marcha. Con la nube es cuestión de segundos disponer de la infraestructura necesaria.
  • Recuperación ante desastres y continuidad del negocio: El modelo en la nube ofrece soluciones de muy bajo costo para el mantenimiento de plataformas de recuperación tanto de servidores y sus aplicaciones como de datos. Además es posible usar la amplia distribución geográfica de la infraestructura del proveedor para la replicación de ambientes en varias localizaciones alrededor del mundo.
  • Pago por uso: El modelo que manejan los proveedores de servicios en la nube se basa en pagar por lo que realmente se está usando y no por infraestructura que se tiene pero que no se usa, tal y como sucede con el modelo tradicional.
  • Calidad del servicio:Los proveedores de servicios en la nube poseen acuerdos de niveles de servicio (SLA) con tiempos de disponibilidad mayores al 99.99%. Estos niveles suelen ser muy superiores a los que cualquier organización normalmente podría obtener con una infraestructura propia.

4. CLOUD MAPPING

En la actualidad son muchas las soluciones que se usan de forma cotidiana en la nube sin que seamos conscientes de ello. Con la popularización de internet, las empresas, administraciones públicas, universidades, centros de investigación, etc. comenzaron a  montar sus propios centros de procesos de datos (CPD) para dar servicios a sus usuarios de correo electrónico, páginas web, DNS (Domain Name Service), FTP (File Transfer Protocol) y un largo etcétera. Posteriormente aparecieron proveedores de servicios que ofrecían estos mismos servicios siendo más eficientes, fiables y baratos, en la nube.

Sin darnos cuenta, cuando se usa el correo, se publica una página web, se edita un blog, etc. ya se está haciendo uso de la nube, pero además se está usando un software como un servicio (Software as a Service, SaaS).

De forma paulatina, los proveedores han ido publicando en la nube aquellas aplicaciones que tienen una mayor cantidad de usuarios. Con la popularización de los mapas, éstos se han convertido en una herramienta demandada por el gran público, que hace necesaria la aparición de aplicaciones en la nube para ofrecer servicios de mapas. Este nuevo conjunto de aplicaciones SaaS son las que se denominan Cloud Mapping [CLO10].

4.1. Servicios Cloud Mapping: como cualquier otra plataforma SaaS, ésta debe estar basada en un conjunto de servicios, algunos de ellos indispensables para que la plataforma pueda ser operativa, mientras que el resto de servicios sirven para enriquecer la experiencia del usuario.

  • Autenticación: siempre que se trabaja en la nube se debe autenticar con alguna credencial, identificándose en el sistema para que éste reconozca al usuario y le permita operar. Este servicio permite la creación de una cuenta para poder validarse a posteriori, igual que ocurre cuando se crea una cuenta de correo electrónico.
  • Carga: La primera necesidad que se encuentra el usuario cuando comienza a usar los servicios Cloud Mapping, es subir a la nube la información con la que desea trabajar, para lo cual primero ha de crear un nuevo mapa al que le irá añadiendo sus datos. La plataforma permite subir datos en los formatos más habituales de trabajo (ShapeFile, DWG, DGN, ECW, TIFF, etc..). Como los ficheros de cartografía y ortoimágenes suelen ser muy pesados, la plataforma ofrece un gestor de carga. Así, si se interrumpe la subida de datos se puede retomar a partir del punto de interrupción. También permite subir los archivos comprimidos en formato ZIP para agilizar la subida de los datos.

 La información que se va subiendo se irá añadiendo a la tabla de contenidos (Table Of Content, TOC) del mapa, donde se podrán configurar aspectos tan importantes como:

toc

    • Orden de visualización de los fenómenos. El orden se podrá variar con una simple operación de arrastrar y soltar (Drag & Drop).
    • Estilos. Color, Grosor, Estilo del trazo, Estilo de relleno, Halo, Simbología, Tematización por atributos, Etiquetado, Trasparencia, etc…simbología
    • Asignar el sistema de referencia de coordenadas. Si los datos que se suben se encuentran en un formato CAD (Computer aided design, CAD) que en su definición no soporta la definición del sistema de referencia en que se encuentra la información o bien no se ha definido, el TOC permite asignar el correspondiente sistema de coordenadas de referencia, seleccionándolo entre unos predefinidos o introduciendo la definición del mismo en formato OGC WKT (Well known text, WKT). No se debe confundir la asignación del sistema de referencia con el cambio de sistema de referencia (más adelante se entra en detalle).
    • Asignar la escala máxima y mínima de visualización de cada fenómeno. En ocasiones será deseable poder disponer del mismo fenómeno varias veces pero a distintas escalas y mostrar al usuario el fenómeno que más se ajuste a la escala de trabajo. Si al usuario se le facilitan los fenómenos acordes a la escala de trabajo, se logrará que el mapa tenga una mayor legibilidad y su procesamiento sea más rápido.
    • Renombrar / Eliminar fenómenos. Para mantener los mapas se hace necesario no solo poder añadir información sino también poder eliminarla o renombrar el nombre del fenómeno.
  • Visualización: Es importante poder visualizar en todo momento los datos, pues así se evitarán errores y se podrá ir viendo el aspecto final que va tomando el mapa antes de cualquier publicación. Es importante que la plataforma permita superponer mapas a otros ya existentes que servirán de referencia para asegurarse que no se han cometido errores:
    • Asignar un sistema de coordenadas erróneo.
    • Subir ficheros erróneos.
    • Dejar recuadro y cajetín que no se desea visualizar.
    • Los colores y estilos son los adecuados.
    • Origen de coordenadas erróneo

mapa

La herramienta cuenta con un visor que ofrece una vista del mapa en todo momento y que refleja automáticamente cualquier cambio que se realiza en el TOC, lo que permite comprobar de una manera rápida y eficaz el resultado. Este visor facilita la superposición de información sobre otros mapas como los de Google Maps (Google), Bing Maps (Microsoft) y cualquier otra cartografía o mapas publicado bajo el estándar WMS, como por ejemplo el servicio WMS del Catastro de España [CATAS] o la orto imagen PNOA [PNOA].

  • Consulta: También es importante poder consultar aquellos datos que no son visuales, es decir, la información alfanumérica que suele estar asociada a las entidades gráficas. Se podrá visualizar en una tabla la información asociada a las entidades gráficas o, seleccionando visualmente una entidad, consultar su información alfanumérica asociada.

atributos

  • Metadatos: Tan importante como la información gráfica de los mapas son los metadatos, pues al usuario le va a permitir conocer aspectos tan importantes como la forma en que se capturó el dato, la fecha de captura, la fecha de actualización, el propietario de los datos, etc…

Durante el proceso de “carga” se pueden incluir los metadatos o hacerlo a posteriori.

Los metadatos se gestionan según las especificaciones IS019115, ISO19115-2, ISO19139, ISO 15836

  • Documentación: En ocasiones los mapas que se publican deben suministrarse adjuntando algún documento, como por ejemplo las condiciones de uso, la propiedad intelectual, derechos, responsabilidad, etc.

La plataforma permite añadir estos documentos a cada uno de los mapas e indicar bajo que circunstancias se deben ofrecer al usuario.

4.2. Servicios de Publicación Cloud Mapping: Para la publicación de mapas la plataforma ofrece múltiples servicios de publicación. Estos servicios son la implementación de los estándares más utilizados en la publicación de mapas. La plataforma permite seleccionar con qué servicios se desea publicar un mapa y en función del servicio configurar aspectos concretos del mismo de cara a la publicación:

  • Servicios de publicación WMS / WFS: Los servicios WMS (Web Map Service, WMS) y WFS (Web Feature Service, WFS), son un estándar recogido en las especificaciones del Open Geospatial Consortium [OGC] y que ha cobrado un especial protagonismo en la Unión Europea a raíz de la directiva Europea INSPIRE [INS07], pues establece una infraestructura de información espacial en la Comunidad Europea, de obligado cumplimiento por los Estados miembros y que adoptan estos estándares para la publicación de mapas.

             wms wfs

El pasado 9 de Noviembre de 2011 venció el plazo, para que las administraciones públicas de los Estados miembro tengan operativos los servicios WMS. Mientras que el plazo tope previsto para los servicios WFS es el 28 de Diciembre de 2012 según el roadmap de la directiva INSPIRE [INS11].

El servicio WMS básicamente es un conjunto de servicios web que definen tres operaciones:

  1. Consulta de metadatos (GetCapabilities)
  2. Consulta de una porción del mapa definida por unos parámetros geográficos y dimensionales bien definidos (GetMap) y cuyo resultado es una imagen que se ajusta a los parámetros definidos.
  3. Consulta de información sobre las características de las imágenes de los mapas que fueron devueltos por la operación GetMap (GetFeatureInfo).

Para que los usuarios puedan hacer uso de la publicación de un servicio WMS / WFS, se les debe facilitar un localizador uniforme de recurso (Uniform Resource Locator, URL). Si se desea compartir mapas vía WMS y/o WFS, es tan sencillo como marcar aquellos servicios que se quiere hacer públicos y la aplicación facilitará las URLs asignadas a cada servicio.

  • Servicio de publicación Layar: La realidad aumentada (RA), es el término con el que se define la combinación de elementos virtuales con el entorno físico del mundo real y cuyo resultado es la creación de una realidad mixta en tiempo real.

Una de las aplicaciones de realidad aumentada más extendida y con más usuarios es la popular aplicación Layar [LAYAR]. Esta aplicación es gratuita y se puede ejecutar en dispositivos móviles como smartphones y/o tables.

layar

La aplicación Layar utiliza la cámara, pantalla, GPS, conexión a internet y acelerómetro de los dispositivos móviles para mostrar en pantalla la imagen que captura con la cámara y superponer información geolocalizada sobre dicha imagen.

smartphonelayar

Con el servicio de publicación para Layar que ofrece la plataforma Cloud Mapping, se pueden publicar mapas para que los usuarios de Layar puedan consultarlos es sus dispositivos.

Supongamos que creamos un mapa con una red geodésica y lo publicamos con el servicio de publicación de realidad aumentada. Cuando un Ingeniero Topógrafo se encuentre trabajando en el campo y necesite localizar un vértice de la red geodésica, le bastará con mirar a través de la pantalla de su teléfono móvil / Tablet y verá en la pantalla del dispositivo los vértices de la red. Si el usuario pulsa sobre el vértice de interés, la aplicación le mostrará la información del punto (fecha de construcción, sistema de referencia, altitud sobre el nivel medio del mar, coordenada, situación, acceso, etc.).

Pero las posibilidades que ofrece el servicio de publicación de mapas para las aplicaciones de realidad aumentada no se queda en facilitar una búsqueda. También puede mostrar al usuario elementos ocultos como por ejemplo las redes existentes en el subsuelo. Supongamos que una empresa constructora tiene el encargo de realizar una zanja para canalizar una línea de fibra óptica, gas, agua, electricidad, etc. Las empresas constructoras necesitan conocer qué se encuentra en el subsuelo antes de comenzar a excavar, pues de lo contrario pueden romper las canalizaciones existentes y lo que es más grave, los operarios pueden sufrir accidentes como una explosión de gas, electrocutarse, etc. Si se publican las redes, los operarios pueden consultar in situ las existentes en el subsuelo y la información que les es útil para realizar su trabajo. Con este servicio se consigue que las compañías suministradoras minimicen las roturas de sus redes y las compañías constructoras hagan lo propio con los accidentes laborales. Además  se aumenta la eficiencia pues no se requiere solicitar a todos y cada uno de los operadores la información que se encuentra en el subsuelo.

  • Servicio de venta / descarga on-line: Otro de los servicios de publicación que ofrece la plataforma Cloud Mapping es la venta / descarga on-line de mapas. Con este servicio se puede poner a disposición de los usuarios los mapas con el objeto de que puedan descargarse una copia de una porción en el formato que desee.

Se puede definir el precio de venta por unidad de superficie, o incluso si las descargas serán gratuitas. También se pueden configurar otros aspectos como la superficie máxima descargable,  notificación vía e-mail cada vez que se produce una descarga, solicitar certificado de autenticación al usuario que realiza la descarga, etc.

El usuario que desee adquirir / descargar una porción del mapa, podrá seleccionar la zona de interés e indicar el formato en que desea que se le suministre la información. Cuando selecciona la porción, el sistema le indica todos los mapas que contienen información en dicha zona y se le brinda la oportunidad de descargar todos aquellos que le resulten de interés.

parcelamapa

Para la información vectorial, el usuario puede elegir entre los formatos DWG (Formato de AutoCad, Autodesk), DGN (Formato de MicroStation, Bentley) o PDF (Acrobat, Adobe). Además, el sistema le permite combinar en un único mapa todos los que ha seleccionado para adquirir / descargar.

Cuando se realiza la descarga, se puede solicitar que el usuario confirme la aceptación de unas condiciones de obligado cumplimiento previo a la descarga. Si el usuario acepta y la descarga tiene coste, se procederá con la facturación y el pago telemático. La facturación es conforme a la norma de la facturaE [FACT].

El usuario que realiza la descarga deberá estar previamente registrado en el sistema pues se tiene una trazabilidad completa de las descargas Adicionalmente se puede exigir que el usuario que realiza la descarga acredite su identidad con un certificado digital, como por ejemplo el eDNI [EDNI].

Un aspecto importante a tener en cuenta es que el sistema almacena un histórico de todas las descargas que se efectúan con el fin de poder acreditar ante terceros la información que se suministró.

El servicio de venta / descarga, puede configurarse para que el usuario no pueda ver la información sin realizar la descarga.

Cuando se realiza una descarga, se genera un archivo ZIP en el que se incluyen tanto los mapas solicitados como aquellos  documentos que se hayan asociado al mapa.

  • Servicio visor: Si se desea incluir dentro de una web corporativa un visualizador que permita mostrar los mapas alojados en la nube y que además éste se integre en dicha web, Cloud Mapping permite añadir una etiqueta HTML en cualquier pagina web para mostrar un visualizador de los mapas alojados en la nube.

Desde la configuración del visualizador se podrán indicar los mapas susceptibles de visualización, los que muéstrense mostrarán  por defecto, el punto y zoom inicial, las opciones y herramientas disponibles para el usuario, etc.

mapaunobra

  • Servicio de preproducción / producción: Con el fin de facilitar las tareas de publicación y el mantenimiento de la información publicada, la plataforma Cloud Mapping ofrece un mecanismo que permite tener varias versiones de un mismo mapa para poder elegir cual de ellas es la versión que se encuentra en producción, mientras que el resto estarán en estado de preproducción (no serán accesibles por los usuarios).

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

El paradigma de la computación en la nube hoy en día es una realidad y para el mundo de la cartografía ofrece soluciones que se adaptan perfectamente a los retos actuales y futuros. Y todo esto posiblemente con un coste inferior, mayor seguridad, fiabilidad y más ecológico.

Hemos visto cómo la cartografía en la nube nos ofrece unas ventajas tan abrumadoras sobre el modelo tradicional que al menos debería hacernos cuestionar el cambio.

Muchos proyectos que hasta ahora no eran viables por el elevado coste que suponía la infraestructura necesaria, ahora son posibles gracias al Cloud Mapping.

REFERENCIAS

[AND73]  P. Anderson, Analysis of faulted power systems, firts edition.  Ames, Iowa: Iowa state university, press, 1973, p. 73.

[CATAS]   http://www.catastro.meh.es/servicios/ wms/wms.htm

[CLO10] http://www.cloud-mapping.com

[EDNI]       http://www.dnielectronico.es/

[FACT]      http://www.facturae.es

[INS07]      http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/ LexUriServ.do?uri=OJ:L:2007:108:0001:01:ES:HTML

[INS11]      http://inspire.jrc.ec.europa.eu/index.cfm/ pageid/44

[LAYAR]  http://www.layar.com

[OGC]        http://www.opengeospatial.org/

[PNOA]   http://www.ign.es/PNOA

[SHA98]    Sharaf and G.J. Berg, “Reliability evaluation in power system transmission planning:  Practical considerations,” IEEE Trasn.  Reliability, vol. 37, No. 3, August 1998, pp. 274-279.

[VERD]     http://www.verdantix.com

[WEI09]     http://gigaom.com/2009/04/11/6-half-truths-about-the-cloud


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