TEMA 2: ESDA: Geovisualización con R

LOS MAPAS COMO HERRAMIENTA DEL ANÁLISIS EXPLORATORIO DE DATOS ESPACIALES

La exploración visual y la presentación cartográfica de los datos espaciales no sólo contribuye a mejorar nuestros conocimientos sobre múltiples aspectos del territorio, sino también, a poder compartirlos con el público. Los mapas constituyen una herramienta básica en este proceso.

Un mapa puede definirse de forma sencilla como una representación grafica de uno o varios elementos del territorio, sobre una superficie plana. Un mapa, además de dar a conocer el territorio al usuario, facilita la ubicación de los objetos, siendo por ello muy utilizados desde la antigüedad.

Mapa del mundo babilónico

La Cartografía es la disciplina que se encarga del estudio y de la producción de mapas. Históricamente, la Cartografía consideró el mapa como una presentación o dispositivo expositivo final (Monmonier 1993), cuya misión era recoger información geográfica y transmitirla al espectador. Bajo esta idea subyace la consideración del mapa como un medio de comunicación visual, con su propio lenguaje y un objetivo fundamental: la descripción de las relaciones espaciales. Un mapa se convertía así en una abstracción simbólica de un fenómeno real, lo cual significa que contiene un cierto grado de simplificación y generalización. En este contexto, el mapa es un producto final, que presenta resultados, pero no formaría parte del proceso analítico en sí.

De acuerdo con esta idea, el proceso cartográfico, entendido como el conjunto de tareas encaminadas a la elaboración de mapas, conllevaba habitualmente cuatro etapas:

• Recogida de los datos.

• Manipulación y generalización de los datos para diseñar y construir el mapa.

• Visualización del mapa.

• Interpretación de la información.

Sin embargo, en los últimos años, la elaboración de mapas se ha convertido en parte integral del proceso de análisis de la información espacial. Esta labor se conoce como geovisualización, análisis geovisual o incluso análisis visual geoespacial, ya que la visualización es esencial para analizar grandes cantidades de información, relacionándose esta circunstancia con el hecho que uno de los aspectos más importantes del trabajo con datos es la presentación y comunicación de los resultados.

El análisis exploratorio de datos espaciales (ESDA) incorpora el mapa y la información espacial como parte integral del proceso de exploración de los datos espaciales. Gracias a los mapas no sólo se conoce la distribución espacial de un determinado fenómeno, sino que también comportamientos singularese, como por ejemplo la ubicación de valores atípicos, descubrir patrones de asociación espacial, identificar grupos o puntos calientes o rupturas en la distribución espacial u otras formas de heterogeneidad espacial.

TIPOS DE MAPAS

Existen muchos tipos de mapas y muchas formas de clasificarlos, tanto por su forma de elaborarse como por su propósito.

En el primer caso, hay que diferenciar entre:

• Cartografía básica: es aquella que se obtiene mediante procesos directos de observación y medición de la superficie terrestre. Se realiza de acuerdo a una norma cartográfica establecida como, por ejemplo, el Mapa Topográfico Nacional (MTN).

• Cartografía derivada: es aquella que, partiendo de la básica, añade información adicional. Es el caso de los mapas provinciales a escala 1:200.000 o el mapa de España a escala 1:500.000.

En cuanto al propósito del mapa, se puede distinguir entre la cartografía base, también denominada general o topográfica, y cartografía temática.

• La cartografía base es el tipo de mapa que originalmente era el objeto principal de la cartografía, cuando lo primordial era recoger con precisión qué había sobre la superficie terrestre. Este es el caso de los mapas topográficos, en los que se representan accidentes geográficos, la toponimia, las divisiones administrativas y diversos elementos geográficos. Este tipo de cartografía requiere mediciones precisas y se basa fundamentalmente en un trabajo cartográfico de recogida de la información para obtener la información que posteriormente se plasma sobre el mapa. La cartografía base tiene carácter general, y ello explica que inicialmente fuera el único tipo de mapa de interés para el cartógrafo, ya que existía una indudable necesidad de ese tipo de información de referencia acerca del entorno físico.

• La cartografía temática: una vez que se creía conocer bien la superficie terrestre a través de la cartografía de base, se comenzó a elaborar otro tipo de mapas representando variables singulares. Este cambio tiene lugar alrededor del siglo XVIII, momento en el que aparece la cartografía temática. Ésta singulariza algún aspecto de la información topográfica contenida en la cartografía básica y derivada o añaden información adicional, representando una variable espacial de diversa naturaleza (física, social, política, cultural, etc). Así, un mapa temático se compone de dos partes bien diferenciadas:

  • Un mapa base, que facilita la comprensión del comportamiento espacial de la variable representada y la ubica en un contexto geográfico. Este mapa base proporciona un marco espacial en el que se inserta la información temática, por lo que debe contener elementos propios de la cartografía base, pero de una manera simplificada (elementos imprescindibles para definir el contexto geográfico). Aunque en ocasiones puede utilizarse un mapa topográfico estándar como mapa base, habitualmente este contiene demasiada información e interfiere con la capa temática, siendo más adecuado crear el mapa base a partir de otros elementos individuales, como una rejilla de coordenadas, la red fluvial, una división administrativa (provincias, regiones…), poblaciones o nombres de entidades geográficas. En definitiva, su propósito es ayudar a la componente temática a transmitir mejor su información.

    • Una o varias capas con información temática. Contiene la información principal del mapa, que representa la(s) variable(s) espacial(es) sobre la que se construye este. Como veremos a continuación, el tipo de información tiene gran repercusión a la hora de generar un mapa, ya que condiciona los elementos que podemos usar para simbolizar dicha información. Cada capa del mapa tiene un conjunto específico de variables que determinan cómo se dibujan los objetos de esa capa, por lo que, en este sentido se pueden distinguir:

      • Variables de transformación, que se utilizan para cambiar las coordenadas espaciales (por ejemplo, un cartograma que distorsiona polígonos).

      • Variables visuales sólo cambia la apariencia de un objeto espacial, por ejemplo, el color de relleno o el ancho de línea.

Las variables de transformación sólo se utilizarán en determinadas capas del mapa, como el cartograma, mientras que las variables visuales se utilizarán en casi todas las capas del mapa.

A su vez, los mapas temáticos pueden dividirse en:

• Cuantitativos, en los que aparecen fenómenos medibles. Por ejemplo, mapas de densidad de población, aportaciones medias de caudal, etc.

• Cualitativos, que recogen aspectos no medibles. Por ejemplo, los mapas geológicos, los mapas de unidades de paisaje, etc.

El entorno R (R Core Team 2017) y algunos de sus paquetes ofrecen diferentes posibilidades para elaborar gráficos y mapas a partir de los atributos de los datos espaciales con diversas funciones del paquete base (p. ej., plot(), hist(), barplot()) o mediante paquetes específicos, como ggplot2, MapSuite, Cartography. En esta asignatura se ha elegido el paquete tmap. A continuación se describen ejemplos de uso de este paquete para la elaboración de cartografía temática. No obstante, se efectuará una breve introducción a sus principales características antes de abordar esos ejemplos.