Transformación de coordenadas MAGNA-SIRGAS a coordenadas decimales en WGS84

Objetivo

Transformar coordenadas proyectadas con el datum MAGNA - SIRGAS al formato de coordenadas decimales, que se utiliza en el estándar Darwin Core para la publicación de datos sobre biodiversidad.

Introducción

Las coordenadas se pueden tomar en diferentes Sistemas de Referencia de Coordenadas (SRC), utilizando una variedad de datum para representar la superficie de la tierra. En el caso de Colombia, se utiliza el datum nacional (MAGNA-SIRGA) para la proyección de las coordenadas. Sin embargo, para facilitar la interoperabilidad de los datos sobre biodiversidad, el estándar Darwin Core (DwC) propone que las coordenadas deben ser transformadas a coordenadas decimales con datum WGS84. Este proceso se puede realizar masivamente con la ayuda de software especializados en datos geográficos.

En este laboratorio, se explica paso a paso el proceso de transformación de coordenadas a partir de un archivo shapefile tipo punto.

Sobre la herramienta

QGIS es un software de gestión de información geográfica que se ejecuta en múltiples sistemas operativos como Linux, Unix, Mac OSX, Windows y Android. También soporta numerosos formatos y funcionalidades de datos vector, datos ráster y bases de datos. Esta herramienta proporciona una creciente gama de servicios, a través de sus funciones básicas y complementos para visualizar, gestionar, editar, analizar datos y diseñar mapas imprimibles.

QGIS es un software libre y de código abierto, licenciado bajo una GNU (General Public License) y soportado como un proyecto de la Open Source Geospatial Foundation (OSGeo). Por lo tanto, no requiere el pago de licencias. Adicionalmente, es impulsado por un grupo de voluntarios que mantienen el software actualizado y las versiones estables, lo cual sostiene a QGIS como uno de los software geográficos más conocidos.

Convenciones

Los elementos del estándar Darwin Core aparecen en color verde y cursiva. Por ejemplo: measurementUnit.
Los archivos a utilizar en los ejercicios se muestran entre comillas angulares, negrita, y tienen una tipografía diferente. Por ejemplo: «archivo_Ejemplo.xls».
Las secciones, ventanas y componentes de las herramientas utilizadas se muestran entre comillas inglesas y en negrita. Por ejemplo: “Create Project”.
Las opciones de las herramientas que se asocian a instrucciones (dar clic, seleccionar, etc.) aparecen en color amarillo y cursiva. Por ejemplo: New project.
Las secuencias de instrucciones y pasos se muestran en color amarillo, cursiva y negrita. Por ejemplo: Paso 1 > Paso 2.
Las líneas que se escriben directamente en las herramientas, para programar o realizar algún proceso en específico, aparecen en formato de código, con una tipografía distinta de color negro. Por ejemplo: value.replace(“ sp.”,””).

Requerimientos

QGIS (Revisar el proceso de instalación en el primer paso de la guía de Validación geográfica con QGIS).
Procesador de archivos de texto (Ejemplo: Excel, Openrefine, etc.).
Contar con un mínimo de 4GB de memoria RAM para el desarrollo de esta guía. Para procesos con más de 20 000 registros biológicos, se recomienda tener como mínimo 8GB.

Archivos de trabajo

Descargar el archivo comprimido shapefile «PuntoMuestreoCTM12.zip» para realizar el laboratorio.
Descargar el archivo de texto plano «PuntoMuestreoCTM12.csv» para realizar el laboratorio.

Paso 1 - Carga de los datos a QGIS

El proceso de carga se puede realizar de varias formas. En esta guía se presentarán las más comunes: subir un archivo vectorial shapefile y subir un archivo de texto plano con la información. Para este ejercicio, los datos están en la sección de archivos de trabajo.

El primer paso es abrir el QGIS y seleccionar la opción Proyecto > Nuevo.

Paso 1.1 Crear el origen único MAGNA SIRGAS / CTM12 en QGIS

Los datos de esta guía están en el origen nacional, ya que muchos archivos shapefiles y bases de datos geográficas se encuentran configurados con este sistema de coordenadas. Por consiguiente, se debe configurar el Sistema de Referencia de Coordenadas (SRC) del proyecto. Para ello, es posible seguir el procedimiento que se explica en este blog: Configurando la proyección CTM12 en QGIS o utilizar el video Cómo agregar el SRC MAGNA-SIRGAS/ CTM12 a QGIS, donde se muestra el paso a paso del blog.

Paso 1.2 Configuración del SRC del proyecto

Cuando se haya creado el origen único CTM-12, seguir la ruta: Proyecto > Propiedades…. En la nueva ventana, seleccionar la pestaña “SRC”, elegir el sistema de referencia MAGNA-SIRGAS / CTM-12 que se creó en el paso anterior y dar clic en OK (Fig. 1). En caso de no ubicarlo fácilmente, se recomienda escribir CTM 12 en la opción de “Filtro”.

^{Figura 1. Selección del Sistema de referencia CTM-12 en QGIS.}

Paso 1.3 - Carga de los datos a QGIS desde un archivo ShapeFile

Para cargar los archivos shapeFile, seguir la ruta Capa > Añadir capa > Añadir capa vectorial… (Fig. 2).

^{Figura 2. Adición de una capa vectorial.}

En la sección “Fuente” de la ventana emergente, hacer clic en el botón con los tres puntos (Fig 3. 1), seleccionar el archivo con la terminación .shp para transectos y dar clic en Abrir (Fig. 3.2).

^{Figura 3.1. Ventana emergente con la opción de selección del archivo shapefile con los puntos de muestreo.}

^{Figura 3.2. Selección del archivo shapefile con los puntos de muestreo en la respectiva ubicación del PC.}

Para finalizar, es necesario hacer clic en Añadir. Con esto ya se podrán visualizar los puntos de muestreo del archivo shapefile espacializados en QGIS. (Fig. 3.3)

^{Figura 3.3. Visualización del archivo shapefile en QGIS.}

Paso 1.4 - Carga de los datos a QGIS desde un archivo de texto plano

Para cargar los archivos de texto plano, seguir la ruta Capa > Añadir capa > Añadir capa de texto delimitado… (Fig. 4).

^{Figura 4. Adición de una capa de texto delimitado.}

En la sección “Nombre del archivo” de la ventana emergente, dar clic en el botón con los tres puntos, seleccionar el archivo con la terminación .csv que se descargó previamente en y hacer clic en Abrir (Fig. 5A). Continuar con las opciones Definición de Geometría > Coordenadas del punto y documentar el “Campo X” con el elemento COOR_ESTE y el “Campo Y” con el elemento COOR_NORTE (Fig. 5B).

En el campo “SRC de la geometría”, seleccionar el sistema de referencia de coordenadas CTM12 que se configuró en el paso anterior. Si no aparece el sistema en la opción desplegable, dar clic en el ícono de proyecciones de la parte derecha y buscar el sistema de referencia configurado (Fig. 5C).

Para finalizar, revisar que la previsualización en la opción Datos de ejemplo sea correcta y dar clic en Añadir (Fig. 5D). Si hay problemas en las tildes o con la letra ‘ñ’ en los textos, es necesario asegurarse de que en la sección de “Codificación” esté seleccionado UTF-8 (Fig. 5E).

^{Figura 5. Pasos para cargar archivos de texto delimitados en QGIS: A. Selección del archivo a cargar, B. Selección de campos de coordenadas, C. Selección del sistema de referencia, D. Vista previa de los datos a cargar, E. Selección de la codificación de los datos.}

Nota: Para ver un paso a paso detallado de carga de datos desde un archivo de texto plano, revisar el Paso 5 - Carga de los datos del laboratorio de Validación geográfica con QGIS.

Paso alterno - Verificación del sistema de referencia de coordenadas

La carga de capas de datos desde un shapefile o un archivo de texto en QGIS aplica para cualquier Sistema de Referencia de Coordenadas (SRC), ya sea MAGNA SIRGAS de múltiples orígenes (Ejemplo: EPSG: 3116) o UTM. Sin embargo, cuando los datos están en archivos de texto, es difícil determinar el SRC de los mismos y saber si se deben cargar en QGIS usando MAGNA SIRGAS origen único (CTM-12), origen Bogotá, origen Este central, etc. Para saber cómo identificar el sistema, se recomienda aplicar el siguiente paso alterno, que es una guía de cómo verificar el Sistema de Referencia en las coordenadas de un archivo de texto plano.

Nota: Este paso no es obligatorio, pero resulta importante conocerlo para tener una herramienta adicional que permita abordar estos casos particulares.

Existen algunas aplicaciones web que realizan la transformación de las coordenadas proyectadas a decimales. Luego, es posible verificar si esas coordenadas decimales coinciden con el sitio donde se tomaron las coordenadas usando un visor como google maps

Para realizar la verificación de coordenadas, se recomienda utilizar el servicio web de SuMapa.com, el cual incluye los 5 orígenes de MAGNA-SIRGAS antes del 2020. También se puede utilizar el servicio web del IGAC para el origen nacional CTM-12.

Paso alterno 1 - Verificación del sistema de referencia de coordenadas.

En el caso de SuMapa.com, es necesario registrarse en la página web antes de realizar la transformación. Posteriormente, hay que ir a la Calculadora Geodésica OnLine y seleccionar uno de los sistemas de origen que ofrece la herramienta. Por ejemplo, Bogotá 1975, MAGNA SIRGAS y UTM. Dado que la idea es identificar el SRC de los datos si se desconoce, es posible que sea necesario iterar entre varias opciones.

Seleccionar WGS84 como sistema de destino y Grados decimales como formato de salida. Después, se deben pegar las coordenadas de longitud y latitud de los datos en el recuadro amarillo, separándolas por un espacio. Por último, dar clic en Convertir (Fig. 6).

^{Figura 6. Opciones utilizadas en la calculadora geodésica de SuMapa.}

Después de obtener el resultado de las coordenadas en WGS84, se recomienda ponerlas en Google Maps o algún otro servicio de visualización para verificar que los datos caen en el sitio correcto o el descrito en los datos. Si hay coincidencia, el SRC de los datos es correcto; de lo contrario, se deberá cambiar el parámetro de Sistema de Origen en la herramienta hasta que tenga sentido.

Una vez que se haya identificado el sistema, es necesario usar un SIG como QGIS para cargar el archivo y realizar la transformación de forma masiva como se describe en el paso 1.4 de esta guía. Adicionalmente, antes de realizar la transformación masiva de las coordenadas, es recomendable que cada registro a transformar tenga un identificador único para poder realizar un cruce de información en caso de ser necesario.

Paso alterno 2 - Verificación del sistema de referencia de coordenadas MAGNA-SIRGAS origen único.

Ingresar al Servicio de conversión de coordenadas del IGAC. Luego, escribir la coordenada Norte y Este en la parte derecha de la página web y dar clic en Convertir desde origen nacional (Fig. 7).

^{Figura 7. Opciones utilizadas en el Servicio de conversión de coordenadas del IGAC.}

Después de obtener el resultado de las coordenadas en WGS84, se deben pegar en Google Maps u otro servicio de visualización para verificar que los datos caen en el sitio esperado.

Una vez que se haya identificado el sistem, es necesario usar un SIG como QGIS para cargar el archivo y realizar la transformación de forma masiva como se describe en el paso 1.4 de esta guía. Adicionalmente, antes de realizar la transformación masiva de las coordenadas, es recomendable que cada registro a transformar tenga un identificador único para poder realizar un cruce de información en caso de ser necesario.

Paso 2 - Exportar los datos con el nuevo origen deseado

Al terminar de cargar los datos (shapefile y archivo de texto plano), hacer clic derecho sobre cualquiera de las capas cargadas en QGIS y seguir la ruta Exportar>Guardar objetos como… (Fig. 8).

^{Figura 8. Opciones para la exportación del archivo.}

En la ventana emergente aparecen diferentes opciones de exportación. Para realizar la transformación de coordenadas, se deben seleccionar las siguientes opciones:

Formato: hacer clic en el desplegable y seleccionar GeoJSON (Fig. 9A).
Nombre de archivo: hacer clic en el botón con los tres puntos y seleccionar la ubicación y el nombre que se le va a dar al archivo: PuntoMuestreoWGS84 (Fig. 9B).
SRC: Dar clic en el desplegable y seleccionar EPSG:4326 - WGS 84 (Fig. 9C).

Nota: El formato utilizado es GeoJSON, ya que permite tener nombres de columnas de más de 10 caracteres para poder usar los nombres completos de los elementos Darwin Core.

Dejar las otras opciones por defecto y hacer clic en OK.

^{Figura 9. Opciones para exportar el archivo con el nuevo datum: A. Selección del formato utilizado para exportar los datos, B. Selección del nombre y la ubicación del archivo, C. Selección del sistema de referencia.}

Al hacer clic en OK, QGIS realizará el proceso de exportación. Este proceso puede tardar uno o dos minutos dependiendo del volumen de los datos y la complejidad de la capa.

Nota: Si aparece una caja de diálogo denominada "Seleccionar transformación para…[Nombre de la capa]", se debe hacer clic en Cancelar.

Paso 4 - Obtención de las coordenadas decimales WGS84

Con el fin de visualizar las coordenadas resultado de la transformación, hay que usar la calculadora de campos. Para esto, hacer clic derecho en la capa que se creó (“PuntoMuestreoWGS84”) y seleccionar la opción Abrir tabla de atributos.

Al interior de la tabla de atributos, buscar el icono del ábaco en la barra de herramientas de la parte superior (Fig. 10).

^{Figura 10. Apertura de la calculadora de campos.}

En la ventana emergente aparecen las opciones para crear un nuevo campo. Este proceso se debe realizar dos veces, una para visualizar la longitud y otra para la latitud.

En la calculadora de campos, configurar las siguientes opciones para la longitud inicial y al dar clic en OK:

Nombre del campo de salida: decimalLongitude.
Tipo del campo de salida: Número decimal (real).
Longitud del campo de salida: 10.
Precisión: 6.
Expresión: $x.

^{Figura 11. Selección de opciones para crear la nueva columna con la visualización de la longitud decimal: A. Selección del nombre del nuevo campo, B. Selección del tipo de dato, C. Selección de la longitud del campo, D. Selección del número de decimales, E. Fórmula utilizada para crear el campo.}

Luego de haber creado exitosamente este elemento, abrir nuevamente la calculadora de campos y configurar las siguientes opciones para la latitud inicial:

Nombre del campo de salida: decimalLatitude (Fig. 11A).
Tipo del campo de salida: Número decimal (real) (Fig. 11B).
Longitud del campo de salida: 10 (Fig. 11C).
Precisión: 6 (Fig. 11D).
Expresión: $y (Fig. 11E).

Nota: Si se requieren las coordenadas decimales para varios archivos, se recomienda seguir la ruta Vectorial > Herramientas para gestión de datos > Combinar capas vectoriales… antes de realizar la exportación.

Este paso da como resultado una capa con dos nuevas columnas, donde se pueden ver las coordenadas decimales en WGS84.

Paso 5 - Exportar el resultado final en archivo de texto

El último paso es exportar el resultado de la transformación en un nuevo archivo. Para esto, dar clic derecho sobre la capa “PuntoMuestreoWGS84” y seguir la opción Exportar>Guardar objetos como….

En la ventana emergente, seleccionar las siguientes opciones:

Formato: Dar clic en el desplegable y seleccionar XLSX (Fig. 12A).
Nombre de archivo: Dar clic en el botón con los tres puntos y seleccionar la ubicación y el nombre que le va a dar al archivo: PuntoMuestreoWGS84.xlsx (Fig. 12B).

Por último, dejar las otras opciones por defecto y dar clic en OK (Fig. 12).

^{Figura 12. Opciones para exportar el archivo de transectos como un archivo excel: A. Selección del formato utilizado para exportar los datos, B. Selección del nombre y la ubicación del archivo.}

Paso 6 - Verificación del resultado

Compara los resultados con el siguiente archivo «PuntoMuestreoWGS84.xlsx» para corroborar que se obtuvieron las mismas coordenadas. ¿Qué diferencias hay entre el archivo de referencia y los resultados?

¡Felicitaciones!

Se han obtenido las coordenadas decimales a partir de una capa geográfica proyectada en MAGNA SIRGAS / CTM-12.

Citación

Marentes E., Ortíz R., Lozano J., Plata C. (2023). Laboratorio de datos, Ciclo de formación. Consultado a través del SiB Colombia. Disponible en https://biodiversidad.co/formacion/laboratorios.