PDF de programación - Sistemas de información geográfica y algoritmos de optimización aplicados a problemas geoespaciales en la Administración de Tierras

Tesis Doctoral

Sistemas de información

geográfica y algoritmos de
optimización aplicados a

problemas geoespaciales en la

Administración de Tierras

Juan Porta Trinidad

2013

Departamento de Electrónica y Sistemas

Universidad de A Coruña

Departamento de Electrónica y Sistemas

Universidad de A Coruña

Tesis Doctoral

Sistemas de información geográfica

y algoritmos de optimización

aplicados a problemas

geoespaciales en la Administración

de Tierras

Juan Porta Trinidad

Mayo 2013

Dirigida por:
Ramón Doallo Biempica

Dr. Ramón Doallo Biempica
Catedrático de Universidad
Dpto. de Electrónica y Sistemas
Universidade da Coruña

CERTIFICA

Que la memoria titulada Sistemas de información geográfica y algoritmos de optimi-
zación aplicados a problemas geoespaciales en la Administración de Tierras ha sido
realizada por Juan Porta Trinidad bajo mi dirección en el Grupo de Arquitectura
de Computadores del Departamento de Electrónica y Sistemas de la Universidade
da Coruña, y constituye la Tesis que presenta para optar al grado de Doctor en
Ingeniería Informática.

En A Coruña, mayo de 2013

Fdo.: Ramón Doallo Biempica
Director de la Tesis Doctoral

Fdo.: Juan Porta Trinidad
Doctorando

El tribunal abajo firmante certifica que esta es la versión aprobada de la Tesis de

D. Juan Porta Trinidad titulada:

Sistemas de información geográfica y algoritmos de

optimización aplicados a problemas geoespaciales en la

Administración de Tierras

Tribunal:

Presidente,

Miembro/a,

Miembro/a,

Miembro/a,

Secretario/a.

Resumen

La tierra es un factor estratégico de suma importancia en el desarrollo de una
determinada región. La tierra ha de ser considerada como un bien capaz de generar
crecimiento económico y de la que hay que intentar sacar el máximo provecho. Esta
tesis aplica las nuevas tecnologías a procesos de la Administración de Tierras que
hasta ahora o bien no se hacían, o bien se hacían de forma rudimentaria.

Uno de estos procesos es la ordenación territorial que, por su propia naturaleza,
involucra gran cantidad de elementos con información geográfica (parcelas, edifica-
ciones, entorno, ...) con los que se realizan operaciones espaciales computacional-
mente muy costosas. Para estas tareas se han desarrollado algoritmos de búsqueda
heurística que hacen uso de técnicas de computación de altas prestaciones para
reducir tiempos de ejecución.

También se ha diseñado una arquitectura Web-SIG genérica pero fácilmente
adaptable para la resolución de problemas concretos como pueden ser la dinami-
zación de los mercado de tierras y la optimización de la gestión común de parcelas,
dos aspectos importantes para el desarrollo rural.

Las soluciones desarrolladas hacen uso de estándares y herramientas libres para
favorecer la compatibilidad entre sistemas, abaratar costes, promover el e-Government
y seguir las directivas de la Unión Europea en temas de información geoespacial.

vii

Resumo

A terra é un factor estratéxico de suma importancia no desenvolvemento dunha
determinada rexión. A terra ten que ser considerada como un ben capaz de xerar
crecemento económico e da que se ten que sacar o máximo proveito. Nesta tese
aplícanse as novas tecnoloxías a procesos da Administración de Terras que hasta
agora ou ben non se facía, ou ben facíanse de forma rudimentaria.

Un destes procesos é a ordenación territorial que, pola súa propia natureza, invo-
lucra gran cantidade de elementos con información xeográfica (parcelas, edificacións,
entorno, ...) cos que realízanse operacións espaciais computacionalmente moi custo-
sas. Para estas tarefas desenvolvéronse algoritmos de busca heurística que fan uso
de técnicas de computación de altas prestacións para reducir tempos de execución.
Tamén foi deseñada unha arquitectura Web-SIX xenérica pero doadamente adap-
tadable para a resolución de problemas concretos coma a dinamización dos mercados
de terras e a optimización da xestión común de parcelas, dous aspectos importantes
para o desenvolvemento rural.

As solucións desenvolvidas fan uso de estándares e ferramentas libres para favo-
recer a compatibilidade entre sistemas, abaratar custos, promover o e-Government
e seguir as directivas da Unión Europea en temas de información xeoespacial.

ix

Summary

Land is a very important strategic factor for the rural development. Land must
be considered as a good able to generate economic growth and thus try to take
the most of it. This master thesis applies new technologies to Land Administration
processes which until now had been done in a rudimentary way or even not done at
all.

One of these processes is the spatial planning that, by its very nature, involves
high number of elements with geographic information (plots, buildings, environment,
...) and carry out computationally expensive spatial operations. Heuristic search
algorithms have been developed for these issues and they use high performance
computing techniques for reducing execution times.

A generic architecture of an Web-GIS system has been also designed. It can be
easily adapted to specific problems such as the invigoration of land markets and the
optimization of common management of plots, two important issues for the rural
development.

The developed solutions use standards and license-free tools for encourage system
compatibilities, reduce costs, support e-Government and follow the European Union
directives in geospatial information issues.

xi

Agradecimientos

En primer lugar me gustaría mostrar mi agradecimiento a Ramón Doallo por
la ayuda prestada durante la realización de esta tesis. Junto a él, quisiera añadir
también a este agradecimiento a Jorge Parapar y a Juan Touriño por su labor y apoyo
durante todos mis años trabajando en el Grupo de Arquitectura de Computadores
(GAC) de la Universidad de A Coruña (UDC). De igual manera, agradecer a Rafael
Crecente del Laboratorio del Territorio (LaboraTe) de la Universidad de Santiago
de Compostela (USC), su aportación e implicación en todos los proyectos.

Quiero también dar las gracias a todos los/as compañeros/as y ex-compañeros/as
del GAC y del Departamento de Electrónica y Sistemas por crear el clima necesario
para el trabajo, la investigación, el esparcimiento y la amistad; y a la gente del
LaboraTe por toda la ayuda prestada.

Agradecer también a todos los organismos que han financiado los proyectos que
forman esta tesis: a la Universidad de A Coruña; a la Consellería do Medio Rural
e do Mar y a la Xunta de Galicia por los proyectos 08SIN011291PR, Consolidación
de Grupos de Investigación Competivivos 2010/06 y 2010/28, Red de Tecnologías
de la Información Geoespacial para la Gestión Territorial (CN2012/323) y Grupos
de Referencia Competitiva (CN2012/211); a la Agencia Gallega de Desarrollo Rural
(AGADER); y al Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER). Especial agra-
decimiento para el Grupo de Arquitectura de Computadores de la USC y para el
Centro de Investigación TIC (CITIC).

Aprovecho estas líneas para mostrar también mi cariño a todos los que me ro-
dean y que durante estos años han sido una maravillosa vía de escape. Son muchos
nombres los que quiero poner aquí, y eso ya es lo que realmente me alegra. No obs-
tante quisiera nombrar a Jose (cuyo agradecimiento tiene carácter retroactivo), a

xiii

xiv

Gloria y a Ricardo (en representación de los amigos de A Coruña), a Javi y a Mi-
guel (en representación de los amigos de A Guarda, Fornelos y alrededores), a Xurxo
y a Paula (en representación de los amigos del trabajo), a María y a Aldana (en
representación de los otros amigos del trabajo), a Ben y a Gomez (en representación
de las bandas que me han acompañado estos años), a Alex, a Dani y a Victor (en
representación de sus respectivas madres y padres), y a todos los que cuando sepan
que he presentado esta tesis, sonrían. Y especial mención merecen Trini y Pepe a los
que, en representación del resto de mi adorable familia, quiero agradecerles... todo.

Juan Porta Trinidad

Índice general

Índice general

Índice de tablas

Índice de figuras

Introducción

XV

XXIII

XXV

1

5

7

8

I El valor de la tierra y herramientas para su gestión

1. La tierra como factor socio-económico

1.1. Entendiendo la situación actual del medio rural español y gallego . .

1.2. Características del medio rural actual gallego . . . . . . . . . . . . . . 10

1.2.1. Alta fragmentación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

1.2.2. Abandono del campo y envejecimiento de la población rural

. 12

1.2.3. Emigración . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

1.2.4.

Intereses sociales

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

1.2.5. Costes de información . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

1.3. Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

xv

xvi

ÍNDICE GENERAL

2. Las TIC como medio para paliar la problemática del medio rural 19

2.1. Principales problemas del suelo rural

. . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

2.2. Sistemas de información geográfica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

2.2.1. Los SIG aplicados a la Administración de Tierras

. . . . . . . 23

2.2.2. Ventajas de las herramientas Web-SIG . . . . . . . . . . . . . 25

2.3. Estándares, servicios y herramientas SIG . . . . . . . . . . . . . . . . 26

2.3.1.

Infraestructuras de Datos Espaciales. Iniciativa INSPIRE . . . 27

2.3.2. Servicios OGC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

2.3.3. Software SIG libre

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

2.3.4. La ausencia de herramientas SIG en la Administración de Tierras 32

2.4. Computación de altas prestaciones

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

2.5. Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

II Sistemas de información para el desarrollo rural

3. Sistema de información Web-SIG para la Administración de Tie-

rras

37

39

3.1. Arquitectura del sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

3.2