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TRACENET: PLUGIN EN QGIS PARA TRAZADO DE LÍNEAS CON DIRECCIÓN
DE FLUJO A PARTIR DE PUNTOS GEORREFERENCIADOS
DEISY ALEJANDRA MORENO LÓPEZ
INGENIERA TOPOGRÁFICA
EDDA CAMILA RODRÍGUEZ MOJICA
INGENIERIA CATASTRAL Y GEODESTA
LIZETH VANESSA SALAMANCA URREGO
INGENIERA TOPOGRÁFICA
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESPECIALIZACIÓN EN SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA
BOGOTÁ D.C.
2015
TRACENET: PLUGIN EN QGIS PARA TRAZADO DE LÍNEAS CON DIRECCIÓN
DE FLUJO A PARTIR DE PUNTOS GEORREFERENCIADOS
AUTORES:
DEISY ALEJANDRA MORENO LÓPEZ
INGENIERA TOPOGRÁFICA
EDDA CAMILA RODRÍGUEZ
INGENIERIA CATASTRAL Y GEODESTA
LIZETH VANESSA SALAMANCA URREGO
INGENIERA TOPOGRÁFICA
PROYECTO DE GRADO PARA OPTAR POR EL TITULO DE ESPECIALISTAS
EN SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA
DIRECTOR DE PROYECTO:
SALOMON EINSTEIN RAMÍREZ
INGENIERO CATASTRAL Y GEODESTA
ESP. SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESPECIALIZACIÓN EN SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA
BOGOTÁ D.C.
2015
Nota de Aceptación
Presidente del Jurado
Jurado
Jurado
Bogotá D.C., 26 de noviembre de 2015
Este documento representa el esfuerzo, la dedicación y en especial las grandes noches de
desvelo por conseguir una meta tan anhelada. Se lo dedico principalmente Dios, quien es
mi mayor fuerza de vida, quien me acompaña y me ha acompañado siempre durante las
metas que me he propuesto cumplir con su bendición.
A mis padres Juan y Cecilia quienes desde siempre me inculcaron buenos valores y
principios y gracias a ello hoy soy una persona educada, responsable, soñadora y creyente
de mis capacidades. A mi hermano por alentarme a salir siempre adelante.
Al amor de vida Jonnathan quien día a día me impulsa para que metas como esta sean
cumplidas, quien me alentó constantemente para que nunca desfalleciera y continuara,
quien nunca me dejó sola a pesar que tanto esfuerzo implicó distanciarnos, quien hoy me
dice que me ama y que se siente muy orgulloso de mí, a él hoy le digo que este triunfo es
de los dos, porque lo vivimos juntos y a pesar de las circunstancias del momento lo sacamos
adelante.
A mi amiga Vanessa ya que juntas nos esforzamos desde el día del examen hasta el día
de hoy. Quiero decirle Muchas Gracias, por tu incondicional compañía, apoyo, y sobre todo
y lo más importante tu amistad, porque hoy además de un título también he logrado una
gran amiga. A mi compañera y amiga Edda, porque nos abrió sus puertas, porque lucho
con nosotras para sacar adelante este proyecto y porque nunca nos dejó solas.
Al grupo de los 19 colegas, amigos y compañeros, porque hicimos historia, porque nunca
desfallecimos a pesar del cansancio, porque nos apoyamos, compartimos y disfrutamos y
lo mejor juntos logramos nuestra meta.
Deisy Alejandra Moreno López
Gracias a la vida y a los seres que siempre nos han dado alientos para seguir en este mundo de locura: nuestros padres y compañeros sentimentales.
Edda Camila Rodríguez
Este trabajo de grado se lo dedico a Dios quien supo guiarme por el buen camino, darme
fuerzas para seguir adelante y no desfallecer en los problemas que se presentaban,
enseñándome a encarar las adversidades sin perder nunca la fe y la esperanza.
A mi padre Edgar Salamanca, con todo mi cariño y mi amor para la persona que hizo todo
en la vida para que pudiera lograr mi sueño, por apoyarme, por forjarme con el mejor
carácter, dame los mejores valores y darme el coraje para conseguir mis objetivos, gracias,
te amo.
A mi madre MARÍA DILMA URREGO, con todo mi cariño y amor para la persona que nunca
perdió la esperanza en mí, que siempre creyó en esta personita, que siempre me apoyo en
mis momentos más difíciles que me ha dado todo lo que soy como persona, mi empeño, mi
perseverancia, y que siempre me ha dicho “Tu puedes, no hay nada que no puedas lograr”,
gracias, te amo.
A mi hermanita ANDREA SALAMANCA, por acompañarme en cada fase de este camino
que ya culmino, por su apoyo incondicional y por demostrarme su gran amor, que junto a
ella y sus ideas hemos pasado momentos inolvidables y eres una de las personas más
importantes en mi vida, te amo.
A mi gran e incondicional amiga y compañera de tesis DEISY ALEJANDRA MORENO, con
ella lado a lado, hombro con hombro hicimos que este proyecto fuera realidad, gracias por
no desfallecer y darme alientos cuando ya no veía la salida, gracias por esta siempre a mi
lado, te quiero. A mi otra amiga y compañera EDDA RODRIGUEZ la cual me enseño que
puedo ser una gran profesional, y que se puede superar cualquier obstáculo. A Alex Castillo
por tu paciencia y comprensión, por darme tú amistad incondicional, por tu bondad y
sacrificio las cuales me inspiraron para querer que sea yo, una mejor persona.
A todos mis compañeros de especialización, conocerlos fue una gran experiencia, de cada
uno de ustedes me llevo grandes recuerdos, y gracias por acompañarme en el proceso de
este gran sueño, por compartir los mejores momentos de esta etapa, por esas alegrías y
esas tristezas que fortalecieron mi vida y por último, puedo decir que fue un año duro pero,
lo logramos.
“La dicha de la vida consiste en tener siempre algo que hacer, alguien a quien amar y alguna
cosa que esperar”. THOMAS CHALMERS.
Lizeth Vanessa Salamanca Urrego
AGRADECIMIENTOS
Los autores expresan sus agradecimientos al profesor Salomón Ramírez y a Diego
Pajarito, por generar ideas de software en la Universidad Distrital. A nuestros
compañeros que han sido una ayuda durante este proceso para que los
procedimientos se hayan realizado sin grandes dificultades.
A nuestros familiares, que han hecho posible que dediquemos tiempo al estudio.
CONTENIDO
Pág
INTRODUCCIÓN ................................................................................................................. 12
1. OBJETIVOS .............................................................................................................. 14
1.1. OBJETIVO GENERAL .......................................................................................... 14
1.1.1. OBJETIVOS ESPECÍFICOS ......................................................................... 14
2. ESTADO DEL ARTE ................................................................................................. 15
2.1. TRAZADO ÓPTIMO DE REDES DE DISTRIBUCIÓN EN MEDIA TENSIÓN ..... 15
2.2. APLICATIVO INGSEELG® PARA TRAZO Y DISEÑO DE REDES EXTERIORES
DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO ...................................................................... 16
2.3. DISEÑO ÓPTIMO DE REDES DE DISTRIBUCIÓN DE AGUA POTABLE
UTILIZANDO UN ALGORITMO GENÉTICO MULTIOBJETIVO ........................................ 17
2.4. EPANET: ANÁLISIS Y SIMULACIÓN DE REDES HIDRAÚLICAS A PRESIÓN 17
2.5. TRAZAR UNA RED DE LÍNEAS Y PUNTOS A PARTIR DE UNA TABLA ".DBF"
DE PUNTOS TOMADOS DESDE UN GPS ........................................................................ 18
3. METODOLOGÍA ....................................................................................................... 19
3.1. LEVANTAMIENTO DE REQUERIMIENTOS ........................................................ 20
3.2. DISEÑO ................................................................................................................. 21
3.3. IMPLEMENTACIÓN .............................................................................................. 22
3.4. PUBLICACIÓN ...................................................................................................... 24
4. EVALUACIÓN, RESULTADOS Y DISCUSIÓN ....................................................... 26
5. CONCLUSIONES ..................................................................................................... 29
6. BIBLOGRAFÍA .......................................................................................................... 31
LISTA DE TABLAS
Pág
Tabla 1 Resultados Evaluación de TraceNet. Fuente: Creación Propia ................ 26
LISTA DE ILUSTRACIONES
Pág
Ilustración 1 a) Sistema Propuesto, b) Solución Obtenido. Fuente: (Vallarroel, et
al., 2001) .............................................................................................................. 15
Ilustración 2 Ciclo de Vida TraceNet. Fuente: Creación Propia. ............................ 20
Ilustración 3 Diagrama Casos de Uso TraceNet. Fuente: Creación Propia. .......... 21
Ilustración 4 Diagrama de Despliegue TraceNet. Fuente: Creación Propia. .......... 22
Ilustración 5 Diagrama de Arquitectura TraceNet. Fuente: Creación Propia ......... 23
Ilustración 6 Interfaz gráfica TraceNet. Fuente: Creación Propia .......................... 24
Ilustración 7 Diagrama de Secuencia. Fuente: Creación Propia ........................... 25
Ilustración 8 Trazado de redes con el plugin TraceNet. Fuente: Creación Propia . 28
RESUMEN
El desarrollo de una herramienta tipo plugin es el enfoque principal del presente
proyecto, cuyo objetivo es automatizar el trazado de líneas a partir de puntos
georreferenciados. El plugin se denomina TraceNet y se encuentra programado en
PyQGIS para QGIS, con el cual se busca adicionalmente que el usuario pueda
reducir los tiempos de procesamiento y aumentar el costo/beneficio.
Básicamente el funcionamiento de TraceNet consiste realizar un trazado de líneas,
donde el programa hace un recorrido por los puntos georreferenciados y los une
mediante una línea, de acuerdo al orden que el usuario le haya especificado en el
listado de puntos. Dicho listado de puntos debe ser un archivo delimitado por comas
(.csv) y debe contener las coordenadas geográficas pertenecientes a un sistema de
referencia conocido y un identificador con el orden deseado para que la red sea
trazada. Como producto final se obtiene un archivo tipo shapefile (.shp) con la red
dibujada y lista para trabajar.
A lo largo del proyecto se podrá encontrar la metodología empleada para la creación
de TraceNet, en donde se definen aspectos como ciclo de vida, casos de uso,
diagrama de despliegue, arquitectura, interfaz, y evaluación de la herramienta, entre
otros. Posteriormente se dan a conocer los resultados obtenidos y las conclusiones
que dichos resultados permitieron determinar.
Palabras clave: Plugin, Shapefile, QGIS, Trazado, Interfaz.
12
INTRODUCCIÓN
El desarrollo de programas de alto rendimiento, basados en código libre, ha llevado
a un aumento en el desarrollo de diversas herramientas, dentro de las cuales se
encuentran las llamadas Plugin. Estas herramientas ayudan a complementar las
funcionalidades de un programa, facilitando a los usuarios realizar una tarea
específica, o en el caso de usuarios experimentados procesar datos para
transformarlos en información. En algunos casos, el procesamiento de los datos
tiene como finalidad la reducción en el tiempo de procesamiento y aumento del
costo/beneficio.
El presente documento compila el proceso en la creación de un nuevo Plugin
desarrollado en el software libre QGIS y programado en PyQGIS, que en términos
generales consiste en la ejecución de comandos para realizar trazado de redes,
como por ejemplo redes de alcantarillado o acueducto, las cuales son ejemplo de
datos espaciales convertidos en información espacial. TraceNet, como se denomina
el plugin, está basado en la idea de Vegas Niño (2015), quien realizó la
programación e implementación de un plugin similar que fue generado para el
software de código libre denominado GVSIG.
Durante el proceso de formulación del proyecto se dio la plena identificación de la
necesidad, la cual consiste en encontrar una herramienta que disminuya tiempos de
procesamiento en términos de digitalización. Para lo cual se plantea como objetivo
principal, automatizar el trazado de líneas a partir de puntos georreferenciados. Por
lo tanto, el alcance de este proyecto está enfocado a la digitalización de forma
automática, partiendo de un archivo de fácil manipulación que contiene la
información de los puntos que conforman la red.
De acuerdo a los requerimientos que fueron identificados para tratar de solventar la
necesidad planteada (los cuales se pueden encontrar en el presente documento),
surge como resultado la creación del plugin TraceNet, cuyo funcionamiento consiste
en realizar un trazado de líneas, donde se recorren puntos georreferenciados y
éstos se unen mediante una línea, de acuerdo al orden que el usuario le haya
especificado en el listado de puntos. Dicho listado de puntos debe estar contenido
dentro de un archivo de texto plano, delimitado por comas (.csv) y debe contener
las coordenadas geográficas pertenecientes a un sistema de referencia conocido,
junto con un identificador de acuerdo al orden deseado para que la red sea trazada.
13
Como producto final se obtiene un archivo tipo shapefile (.shp) con el trazado de la
red de interés. Todo esto en un tiempo mínimo de procesamiento.
Además de explicar el funcionamiento de TraceNet, también se podrá encontrar en
este documento, la metodología con la cual fue generada el plugin, en donde se
definen aspectos como ciclo de vida, casos de uso, diagrama de despliegue,
arquitectura, diseño de la interfaz, y evaluación de la herramienta, entre otros.
Finalmente, se plasman los resultados y las conclusiones generadas durante la
ejecución del proyecto.
Se espera que con el desarrollo de TraceNet, una gran cantidad de usuarios puedan
minimizar los tiempos en el trazado de redes y lleguen a obtener un costo/beneficio.
14
1. OBJETIVOS
1.1. OBJETIVO GENERAL
Crear un plugin para QGIS, con el fin de automatizar el trazado de líneas a partir de
puntos georreferenciados mediante un archivo .CSV, teniendo en cuenta el sentido
de flujo y/o trazado que el usuario especifique.
1.1.1. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Plantear el ciclo de vida para el desarrollo del plugin.
Diseñar e implementar una interfaz para el plugin y así facilitar el uso del
mismo al usuario.
Evaluar la funcionalidad del plugin.
15
2. ESTADO DEL ARTE
El presente estado del arte da lugar a la recreación sobre los desarrollos existentes
en el Trazado de Redes, con el cual se pretende contribuir a la compresión del
objeto de estudio, identificar diversas tendencias y la generación de perspectivas al
usuario.
2.1. TRAZADO ÓPTIMO DE REDES DE DISTRIBUCIÓN EN MEDIA TENSIÓN
Como se ve plasmado en el desarrollo del presente documento, la necesidad de
realizar el trazado de redes y minimizar el tiempo para su desarrollo se convierte en
una parte importante para el usuario, ya que su respuesta de trabajo es fundamental
para el desarrollo de diversos proyectos. En su artículo Vallarroel, et al (2001),
denominado “Trazado óptimo de Redes de Distribución en Media Tensión”, el
objetivo es desarrollar metodologías que permitan obtener redes radiales de
distribución de costo mínimo, teniendo en cuenta una formulación matemática que
considera la minimización del costo de transporte de la red, lo que implica también
la disminución de los tiempos ya que lo que pretenden es realizar algunas
aproximaciones para linealizar el proyecto. Vallarroel, et al (2001), cita un ejemplo
para el trazado de la Red de Distribución de energía Eléctrica de 20kV, en el cual el
problema se modela considerando planificación de multietapas. La función de
costos es linealizada por tramos y el modelo se resuelve usando programación
entera-mixta ver Ilustración No.1.
Ilustración 1 a) Sistema Propuesto, b) Solución Obtenido. Fuente: (Vallarroel, et al., 2001)
16
Como se puede observar los resultados obtenidos con los modelos presentados en
este trabajo, tal como se muestra en la ilustración 1b, son absolutamente
coincidentes y, en relación con el ya mencionado, solo difieren en la forma de
alimentar las cargas de 2 de los 27 nudos, ya que la potencia suministrada por cada
una de las subestaciones es la misma (Vallarroel, et al., 2001).
2.2. APLICATIVO INGSEELG® PARA TRAZO Y DISEÑO DE REDES
EXTERIORES DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO
Lozano García (2005), realizó en el año 2005 el primer curso de SaniCAD® en la
provincia de Trujillo del departamento de La Libertad en Perú, en las instalaciones
de la Subgerencia de Proyectos y Obras de La Empresa de Servicio de Agua
Potable y Alcantarillado de La Libertad (SEDALIB S.A.), con el fin de adquirir el
conocimiento teórico y práctico preciso para dominar las técnicas de dibujo, diseño
y gestión de planos técnicos en dos dimensiones, en la elaboración de Proyectos y
ejecuciones de obras de redes exteriores, tanto de Agua para Consumo Humano
como de Alcantarillado Sanitario (Lozano García, 2005). SaniCAD® contiene una
serie de aplicativos denominados INGSEELG® creados por Lozano García (2005),
que comprenden una serie de Barras de Herramientas y Comandos AutoLISP que
personalizan y potencian AutoCAD para el trazo y diseño de Redes exteriores de
Agua Potable y Alcantarillado Sanitario en 2D (Civilgeeks, 2012).
Los Aplicativos INGSEELG® disminuyen exponencialmente el tiempo de realización
de un proyecto. Además de agilizar el proceso de dibujo, genera rápidamente planos
complejos que actualmente demoran días y hasta semanas su realización
(Civilgeeks, 2012). Ofrece a los responsables y usuarios de AutoCAD los
estándares y herramientas necesarias para compartir datos con una mayor
rentabilidad y fiabilidad. En este sentido, una de las principales características de
estos aplicativos es su compatibilidad con los formatos de archivos más utilizados
en el mundo del diseño, el DWG y el XLS, y además son aplicativos gratuitos
(Civilgeeks, 2012).
17
2.3. DISEÑO ÓPTIMO DE REDES DE DISTRIBUCIÓN DE AGUA POTABLE
UTILIZANDO UN ALGORITMO GENÉTICO MULTIOBJETIVO
El objetivo principal de este trabajo fue el uso de un algoritmo genético en un
programa de cómputo que fuera útil a los diseñadores y, en general a los técnicos
que se dedican al trabajo con las redes de distribución, pues si bien fue un programa
que en inicio funciona sólo para el diseño, mediante algunas pequeñas
modificaciones se podrá extender a la rehabilitación y calibración de extensas redes
de distribución para mejorar su funcionamiento, así como también, podrá ser
empleado, por ejemplo, en la detección de fugas en redes, que es, hasta el
momento, un problema no resuelto completamente (Rodríguez Vasquez, et al.,
2006).
La meta de Rodríguez Vásquez, et al (2006), era obtener un diseño óptimo
utilizando el AGMO (Algoritmo Genético Multi-Objetivo) y comparar el resultado con
el obtenido mediante el AGS (Algoritmo Genético Simple) en el cual sólo se tiene
un solo objetivo que es minimizar el costo y con una sola restricción, mantener las
presiones dentro del rango establecido, sin tomar en cuenta las velocidades en las
tuberías. El programa fue realizado en Matlab® apoyado en una caja de
herramientas desarrollada en la Universidad de Sheffield, con el cual se realizaron
las simulaciones pertinentes. Dicho programa incluye dentro de su función objetivo
un modelo de simulación hidráulica en flujo permanente desarrollado en el Instituto
de Ingeniería de la UNAM (Rodríguez Vasquez, et al., 2006).
Rodríguez Vásquez, et al (2006), concluyeron que la ejecución del algoritmo arroja
varias soluciones posibles de las cuales el usuario o el ingeniero a cargo es el
responsable de seleccionar las solución más viable.
2.4. EPANET: ANÁLISIS Y SIMULACIÓN DE REDES HIDRAÚLICAS A
PRESIÓN
EPANET es un programa de ordenador, desarrollado por la U.S. EPA, que realiza
simulaciones en período extendido (o cuasiestático) del comportamiento hidráulico
y de la calidad del agua en redes de tuberías a presión. Una red puede estar
constituida por tuberías, nudos (uniones de tuberías), bombas, válvulas y depósitos
de almacenamiento o embalses. EPANET permite seguir la evolución del flujo del
18
agua en las tuberías, de la presión en los nudos de demanda, del nivel del agua en
los depósitos, y de la concentración de cualquier sustancia a través del sistema de
distribución durante un período prolongado de simulación. Además de las
concentraciones, permite también determinar los tiempos de permanencia del agua
en la red y su procedencia desde los distintos puntos de alimentación (Iglesias Rey,
2012).
EPANET ha sido diseñado como una herramienta de investigación para mejorar el
conocimiento del movimiento y evolución de los constituyentes del agua en el
interior de los sistemas de distribución. (Iglesias Rey, 2012).
2.5. TRAZAR UNA RED DE LÍNEAS Y PUNTOS A PARTIR DE UNA TABLA
".DBF" DE PUNTOS TOMADOS DESDE UN GPS
Como lo indica Vegas Niño (2015), trazar una red de líneas y puntos a partir de una
tabla de puntos obtenidos con un GPS de cientos de ellos, es una tarea tediosa e
incluso podría cometerse errores en el trazado de las líneas. Por tal razón planteó
un código en lenguaje Python para cargarlo en GVSIG el cual permite realizar este
tipo de trazados. Vegas Niño (2015), establece como prequisito principal para el
usuario, elaborar una tabla con extensión .dbf con los siguientes campos: IDNudo,
CoordX, CoordY, NPivote, dentro del cual NPivote es el nodo aguas arriba que ha
sido ya instalado, en pocas palabras, es el punto de partida para el trazado de la
red. Este script sirvió para trazar una red de abastecimiento de agua de tipo
ramificada para un proyecto de cooperación y desarrollo en Latinoamérica (Vegas
Niño, 2015).
19
3. METODOLOGÍA
Mediante la construcción del plugin en QGIS denominado TraceNet, se pretende
brindar un método sencillo, que permita digitalizar de forma automática una
consecución de líneas a partir de nodos cargados de un archivo delimitado por
comas (.csv), trazando dichas líneas con un sentido de flujo y/o orden especifico.
Desde la perspectiva del usuario, este plugin debe ser intuitivo, trasparente, usable
y sencillo. Por tal razón se definieron los siguientes pasos que el usuario debe
realizar para utilizar de forma correcta TraceNet, en QGIS debe instalar y ejecutar
el plugin TraceNet, debe seleccionar la ruta del archivo delimitado por comas (.csv),
por medio de la interfaz dando clic al botón “Browse”, posteriormente dar clic en el
botón “Cargar” y asignar un sistema de coordenadas para que seguidamente se
genere el proceso de la digitalización automática de la red de nodos deseada. De
esta manera automáticamente se genera un archivo temporal tipo MultiLineString,
visualizando la línea el sentido de flujo que tienen los objetos espaciales.
En lo que respecta al desarrollo de la aplicación, se crea la lógica del plugin o Back-
End y esta se complementa con la implementación de la Interfaz Gráfica de Usuario
(GUI) o Front-End con los diversos componentes necesarios. Por otro lado la
implementación de este plugin esta soportada por elementos de ingeniería de
software y metodologías que generan desarrollos ágiles. Por lo tanto en la
metodología se expone la definición de requerimientos, el diseño e implementación,
validación y una propuesta de mantenimiento o evolución.
Como principio fundamental en el desarrollo del software, se realiza una descripción
desde la fase inicial hasta la fase final. El propósito de esta descripción es definir
las distintas fases que se realizaron para la validación en la estructuración de la
herramienta TraceNet, además de asegurar al usuario que los métodos utilizados
son apropiados. Por esta razón se desarrolló el ciclo de vida de TraceNet, que se
visualiza en la ilustración 2, el cual posibilita la identificación de posibles falencias
del proyecto, permitiendo a los desarrolladores concentrarse en la calidad del
software, en los plazos de implementación y en los costos asociados.
20
Ilustración 2 Ciclo de Vida TraceNet. Fuente: Creación Propia.
Por lo tanto es de gran importancia que el lector conozca la motivación que impulsó
el desarrollo del sistema, que se encuentran reflejados al inicio del documento; para
iniciar el desarrollo del proyecto, éste se sustentó en el ciclo de vida, donde se
realiza en primera medida una identificación previa de la necesidad que el plugin
pretende satisfacer, razón por la cual se realiza un levantamiento de requerimientos.
3.1. LEVANTAMIENTO DE REQUERIMIENTOS
En este proceso se encuentra a los stakeholders1, que son definidos de manera
específica por Sommerville & Alfonso (2005), en esta fase interdisciplinaria se
identificaron los roles para la definición de los requerimientos; en contexto se
1 Stakeholder es el término en inglés que define a los interesados en un proyecto de desarrollo de software (esta es una particularización del concepto ya que es igualmente válido para cualquier tipo de proyecto).
TraceNet
Levantamiento de requerimientos
Diseño
ImplementaciónPublicación
Evaluación
21
planifican las actividades para realizarlas eficientemente, se define el alcance real y
las limitaciones, es decir, se realiza una clasificación y organización prioritaria de
los requerimientos para que estos no entren en conflicto en el proceso de desarrollo.
3.2. DISEÑO
En este sentido se desarrolla la segunda etapa de diseño, donde se captura la
percepción del usuario, se definen los casos de uso, los estándares para la
definición de metáforas y patrones de diseño gráficos y se tiene una aproximación
de que es lo que se desea obtener al final del proceso.
Para la identificación de estas necesidades funcionales se pretende modelar estas
funciones en un sistema de términos de eventos como lo explica Alarcó (2006). En
este orden de ideas se presenta el diagrama de los casos de uso con ayuda de UML
el cual se realizó con en base a lo expuesto en Booch, et al. (2006).
Ilustración 3 Diagrama Casos de Uso TraceNet. Fuente: Creación Propia.
Según la ilustración 3 se encuentran los casos de uso del plugin TraceNet, en este
diagrama se representa el sentido de flujo “¿el qué?” debe realizar el plugin para su
funcionamiento, dando primicia al usuario, el cual debe ejecutar la precondición de
iniciar el software libre QGIS. Dentro de este software se debe tener instalado el
complemento TraceNet de modo que se ejecute el plugin, y así posteriormente se
procede a cargar el archivo delimitado por comas (.csv) debidamente estructurado.
Adicionalmente con el botón “Cargar” se traza la red de nodos donde se evalúa el
sentido de flujo por medio de un identificador único (IDNodo), obteniendo como
22
resultado de este proceso un archivo temporal con la representación gráfica de la
red de interés.
Como se mencionó anteriormente, el prerrequisito fundamental para el
funcionamiento de este plugin TraceNet, se basa en la estructuración del archivo
plano delimitado por comas (.csv), donde el usuario nombra una columna como
“IDNodo” y consigna el orden respectivo de los puntos, este es el denominado
identificador único que represente la dirección de trazado del flujo de la red.
Asimismo el archivo debe componerse de dos columnas donde la primera contenga
las coordenadas Longitud denominándose “X”, y la segunda las coordenadas
Latitud denominándose “Y”.
3.3. IMPLEMENTACIÓN
En tercera instancia se encuentra la etapa de implementación, donde se define la
plataforma que va a soportar el plugin. Como ya se ha mencionado está orientado
a QGIS Desktop, (Ver diagrama de despliegue ilustración 4). Booch, et al., (2006)
explica que se debe tener en cuenta que la interfaz debe ser intuitiva, y debe contar
con un flujo de trabajo. En esta fase se puede hablar del prototipado donde se da la
materialización y el primer acercamiento a algo tangible.
Ilustración 4 Diagrama de Despliegue TraceNet. Fuente: Creación Propia.
Para el funcionamiento de TraceNet bajo la plataforma de QGIS y que sea
soportado, se necesita cumplir con unos requisitos mínimos de sistema que son
23
velocidad de CPU 2,2 GHZ, Procesador(es) Intel Pentium 4, Intel Core Duo o Xeon;
SSE2, Memoria/RAM 2 GB.
Dentro de la implementación se maneja el prototipado, que se define como la
primera aproximación a lo que se desea ofrecer (CIT, 1997), en donde se explora la
usabilidad, accesibilidad y funcionalidad del plugin TraceNet, estableciendo si el
usuario se siente identificado.
Ilustración 5 Diagrama de Arquitectura TraceNet. Fuente: Creación Propia
Como complemento a lo mencionado anteriormente, se encuentra que la dimensión
del prototipado del plugin TraceNet es de tipo vertical, con categoría de baja
fidelidad, es decir, este añade funcionalidades concretas aunque con pocas, o que
no son muy conocidas o muy poco utilizadas, por los usuarios finales.
24
La ilustración 5, muestra el funcionamiento de las diferentes partes que intervienen
en el software. Es decir hace una descripción de la descomposición física del
sistema del plugin TraceNet según la arquitectura Qgis (Qgis, 2006), representando
la encapsulación de una clase con sus interfaces, puertos y estructura interna que
se encuentra formada por otros componentes anidados y conectores.
Ilustración 6 Interfaz gráfica TraceNet. Fuente: Creación Propia
3.4. PUBLICACIÓN
En consecuencia con el ciclo de vida se pasa a la etapa de publicación, donde se
evalúa la implementación por parte el usuario en términos de usabilidad,
accesibilidad y funcionalidad del plugin TraceNet. En la ilustración 6, se muestra la
interfaz gráfica correspondiente, dando paso a la interacción entre el usuario y el
software.
Como resultado del proceso de interacción se presenta el flujo de actividades entre
el usuario y el sistema, denominado diagrama de secuencia (Campderrich, 2003),
representando de forma explícita el orden en el tiempo de las operaciones de los
actores mencionados, como se visualiza en la ilustración 7.
25
Ilustración 7 Diagrama de Secuencia. Fuente: Creación Propia
La fase de publicación es necesaria ya que es donde se observa si TraceNet está
cumpliendo con las tareas de usabilidad, accesibilidad y funcionalidad, dando paso
en esta instancia a la fase de mejoramiento, donde se realiza el proceso de
retroalimentación o mejora continua y en donde se debe verificar el PHVA
(Commerce, 2009). En el PHVA se planea, se hace, se verifica y se actúa, por medio
de metodologías pre-establecidas de valoración, para verificar que se esté
cumpliendo favorablemente con los objetivos trazados, y supliendo la necesidad
plenamente identificada.
La etapa de evaluación y los resultados obtenidos en esta se pueden observar en
el capítulo 4 Resultados Tracenet.
26
4. EVALUACIÓN, RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Finalmente, en la etapa de evaluación donde se valora la calidad del producto de
software por medio de métricas definidas por estándares de la ISO 9126-3, 2006,
se definen los parámetros de evaluación en términos de funcionalidad, fiabilidad,
usabilidad, eficiencia, mantenibilidad y portabilidad. Un ejemplo de este tipo de
evaluación se puede encontrar en el articulo González & Cáceres, 2013.
González & Cáceres (2013), proponen una asignación de parámetros, factor, índice
e indicador de acuerdo con las necesidades del usuario, por medio de una escala
de ponderación donde cada uno de ellos tendrá un valor de gradación permitiendo
una estimación del cumplimiento de dichos criterios.
De acuerdo con los parámetros especificados anteriormente, contemplando todos
los estándares y el estudio de los diferentes componentes como punto de partida,
se genera la evaluación de la herramienta obteniendo como resultado la tabla 1,
que representa la ponderación y la justificación para el Plugin TraceNet.
En estas circunstancias, se toma el atrevimiento de concluir que al evaluar
metodologías, técnicas, usabilidad y accesibilidad del plugin TraceNet, con
conocimiento de antemano de sus características y que es la primera versión en
desarrollo, el resultado obtenido de 4.75, el cual es favorable debido a que cumple
con las expectativas plateadas inicialmente, lo cual no quiere decir, que se detenga
en este punto su desarrollo.
Como resultado de la propuesta de realizar la programación de un plugin en
lenguaje PyQGIS para QGIS, se obtuvo una herramienta que sirve para el análisis
de datos espaciales, que, en este caso traza una red a partir de nodos o puntos con
un orden especifico, determinando el sentido del trazado final de la red.
En este sentido, los resultados obtenidos en la implementación del plugin permiten
afirmar que los objetivos propuestos han sido logrados porque el plugin realiza la
carga de los nodos o puntos a partir de un archivo .csv los dibuja en el lienzo de
QGIS y traza las líneas de flujo como se puede observar en la ilustración 8. En virtud
de lo anterior, fue generado el código que inicialmente será ejecutado desde la
consola de QGIS. Cabe aclarar que actualmente ya se está trabajando para la
generación de una interfaz que sea más amena al usuario y éste no tenga que
involucrarse con el código directamente.
27
Tabla 1 Resultados Evaluación de TraceNet. Fuente: Creación Propia
Parámetro Gradación Justificación
Funcionalidad 4.6 A pesar que su categoría es de baja fidelidad,
cuenta con propiedades específicas que mejorar
el rendimiento en el procesamiento de la
información.
Fiabilidad 5.0 Como se mencionó anteriormente, es una
herramienta de baja fiabilidad pero, se encuentra
en la capacidad de mantener un nivel de
rendimiento bajo condiciones específicas en un
determinado periodo de tiempo.
Usabilidad 5.0 Una manera eficaz de determinar la usabilidad de
un programa es que este no necesita más de dos
clic para que su utilización; donde el esfuerzo
necesario para usarlo sea mínimo.
Parámetro Gradación Justificación
Eficiencia 3.9 Como se encuentra en su primera versión, aun no
se utiliza todo el potencial para el uso óptimo de
los recursos del sistema.
Mantenibilidad 4.0 En efecto, se debe generar un mantenimiento
mejorando las funcionalidades y los procesos del
plugin, las cuales se dejaran para futuras
versiones.
Portabilidad 2.0 Como es un código programado en Python pero
especializado para QGis es muy difícil llevar el
plugin a otro entono de trabajo.
28
Ilustración 8 Trazado de redes con el plugin TraceNet. Fuente: Creación Propia
El resultado obtenido satisface todas las expectativas planteadas inicialmente, no
solo en términos de un reto para crear una programación en un lenguaje que cuenta
con muy poca documentación, y adicionalmente a esto, que como ingenieros no se
cuenta con unas bases sólidas para tomar el rol de desarrolladores; aun así se
puede decir que se obtuvieron resultados satisfactorios, resultado del desarrollo del
plugin TraceNet que suple una necesidad del diario vivir para usuarios
especializados.
Por otra parte, como es bien sabido, el desarrollo de un proyecto no es sencillo, y
por lo tanto en el proceso de su desarrollo se encuentran diversas dificultades y la
creación del plugin TraceNet no fue la excepción. Se debe resaltar que al momento
de presentarse errores en la programación, QGIS no es muy claro o específico
sobre donde se presentan estos y cómo se solucionan. En consecuencia con las
limitaciones se encuentra que el plugin debería tener más parámetros de
evaluación, para la determinación del sentido de flujo, y no solo tomando el
identificador único como base para tomar este tipo de decisión.
29
5. CONCLUSIONES
Con el desarrollo de TraceNet se logró satisfactoriamente automatizar el proceso
de trazado de líneas a parir de puntos georreferenciados, y adicionalmente éste
evalúa el orden o flujo que el usuario le indica y con relación a dicha evaluación
se obtiene el trazado final.
Definir el ciclo de vida se convierte en un paso fundamental a la hora de
desarrollar algún tipo de aplicativo software, ya que en este se especifica cada
una de las etapas que conllevaran al desarrollo óptimo de la aplicación, en este
caso del plugin. En cada una de estas etapas debe contemplarse una serie de
pasos para cumplir con los requerimientos identificados y los casos de uso
planteados, que finalmente son los que direccionan a la implementación del
producto final.
El diseño de una interfaz requiere de conocimientos más estandarizados para
definir la armonía de la presentación final, puesto de esto depende si el usuario
se familiariza o no, con la funcionalidad del plugin, por eso se concluye que es
conveniente generar una interfaz que le indique al usuario los pasos a seguir y
los errores que se presentan.
Los desarrollos a la medida para usuarios especializados pueden ser
implementados por medio de las herramientas que qgis ofrece para crear
aplicaciones y complementos o plugins.
Qgis es una herramienta de software libre que ha integrado herramientas de
Grass y de R, sin embargo la documentación de plugins existentes debe ser
actualizada para que los usuarios sepan qué herramientas se encuentran
actualizadas y evaluadas. Es un trabajo necesario que facilitaría los procesos
cotidianos en procesos geográficos. De forma que al ser considerado un trabajo
comunitario, sería importante alinear esfuerzos hacia resultados mensuales o
anuales para generar la documentación sugerida.
Es preciso indicar que aún con la facilidad de la herramienta Plugin Builder, no
es muy claro el funcionamiento de las tres partes de código que son utilizadas
dentro de un plugin.
30
Una de las enseñanzas de este proceso de desarrollo es que acoplar un código
de otros plugins requiere conocimiento especializado por parte de los
programadores y una buena cantidad de tiempo (si no hay capacitación), para
entender los procedimientos y archivos que se añaden, como en el caso de
botones sobre la barra de herramientas como es el caso del desarrollo llamado
mmqgis.
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