Las funciones básicas, y más habitualmente utilizadas, de un SIG son el almacenamiento, visualización, consulta y análisis de datos espaciales. Un uso algo más avanzado sería la utilización de un SIG para la toma de decisiones en ordenación territorial o para la modelización de procesos ambientales.
El primer problema que se plantea al trabajar con un SIG es el como codificar y almacenar los diferentes fenómenos que aparecen en la superficie terrestre. El primer paso para consegirlo es desarrollar modelos de datos adecuados. Es decir, el almacenamiento de datos espaciales implica modelizar19 la realidad y codificar de forma cuantitativa este modelo. Los temas 3, 4 y 8 tratarán con cierta profundidad los diversos aspectos de la modelización y el almacenamiento de datos espaciales
La diferencia básica entre un Sistema de Información en sentido amplio y un SIG es que este último maneja datos espaciales. Estos se presentan en un espacio de cuatro dimensiones (3 espaciales y el tiempo) pero debido al peso que la tradición cartográfica tiene sobres los SIG, una de las formas prioritarias de presentación de los datos es en su proyección sobre el espacio bidimensional definido mediante coordenadas cartesianas.
Hoy en día están apareciendo un gran número de programas sencillos que se centran en la visualización y consulta de datos espaciales, lo que se conoce como desktop mapping, que es un complemento a los SIG más que SIG en si mismo. Sin embargo gran parte de la popularización de los SIG se debe a este tipo de aplicaciones ya que han permitido introducir la dimensión espacial de la información de forma sencilla en entornos de trabajo en los que no existía una tradición a este respecto (empresas por ejemplo).
Un paso adelante sería la obtención de respuestas a una serie de consultas sobre los datos y su distribución en el espacio. Una consulta a una base de datos implica:
En un Sistema de Información convencional o en una base de datos, las consulta se basan en propiedades temáticas. En un SIG las consultas se basan tanto en atributos temáticos como en propiedades espaciales, estas pueden definirse mediante un par de coordenadas o pinchando directamente sobre un mapa.
El lenguaje de consulta más utilizado en programas de gestión de bases de datos es SQL (Lenguaje Estructurado de Consultas). Sus resultados son tablas, sin embargo estas tablas pueden combinarse con capas de información espacial preexistentes para obtener, como presentación, una nueva capa. En el tema 9 se hablará de la integración de SIG con bases de datos.
Los tipos básicos de consulta a un SIG serían:
Más sofisticado sería el uso de herramientas de análisis espacial y álgebra de mapas para el desarrollo y verificación de hipótesis acerca de la distribución espacial de las variables y objetos. Los temas 5, 6 y 8 se centrarán en estos aspectos.
En algunos casos (los dos primeros ejemplos) resulta necesaria la utilización de programas de análisis estadístico externos a los programas de SIG, debe buscarse entonces la mayor integración posible entre ambos tipos de programas en cuanto a tipos de datos manejados y compatibilidad de formatos de ficheros. En otros casos se tratará de implementar modelos ya formulados apoyados en el conocimiento de expertos bien en comunicación directa o bien a través de una búsqueda bibliográfica (es el caso del tercer ejemplo).
A partir de los resultados de este tipo de análisis podemos, en algunos casos, generar nuevas capas de información. Por ejemplo, una vez determinada la relación entre tempertatura y altitud, puede generarse una capa de temperaturas a partir de una capa de elevaciones mediante técnicas de modelización cartográfica.
Un punto más allá de sofisticación sería la utilización de un SIG para resolver problemas de toma de decisión en planificación física, ordenación territorial, estudios de impacto ambiental, etc. mediante el uso de instrucciones complejas del análisis espacial y álgebra de mapas. En definitiva se trataría de resolver preguntas del tipo:
Finalmente, las aplicaciones más elaboradas de los SIG son aquellas relacionadas con la integración de modelos matemáticos de procesos naturales, dinámicos y espacialmente distribuidos. Los objetivos perdeguidos puedn ser tanto científico como de planificación y ordenación. Por ejemplo:
En estos casos los SIG deben integrarse con un modelo dinámico, esta integración puede llevarse a cabo de variso modos: