Cubo de Datos

Es una estructura de datos multidimensional donde es posible organizar la información en vectores con el propósito de realizar procesamiento analítico y consulta de estos datos en línea de forma efectiva y rápida, cuya única finalidad es la obtención de datos para la toma decisiones.

Un cubo de datos (también conocido como cubo OLAP) es una herramienta que se utiliza en la gestión y análisis de datos en una base de datos multidimensional. Esta herramienta permite visualizar, analizar y procesar grandes cantidades de datos desde diferentes ángulos y perspectivas, lo que facilita la toma de decisiones.

El año 2022 presenció un notable incremento en la cantidad de lanzamientos orbitales y suborbitales, alcanzando un total máximo de 155. De estos lanzamientos, 149 resultaron exitosos, reflejando un alto nivel de eficacia. De acuerdo con la Oficina de las Naciones Unidas para Asuntos del Espacio Ultraterrestre (UNOOSA), el panorama orbital actual revela la presencia de 8,261 satélites individuales en órbita alrededor de la Tierra, de los cuales 4,852 se encuentran actualmente en operación activa (Geospatialworld, 2022)

Existe una amplia diversidad de uso y aplicaciones de las imágenes de satélites, las cuales tienen un objetivo en común que es la generación de datos espaciales a través de la observación terrestre. Esto permitió realizar seguimiento y monitoreo a los diferentes elementos terrestres como la agricultura, minería, clima, desarrollo urbano, detección de cambios de coberturas, agua, fenología vegetal, geología, militar, navegación, oceanografía, arqueología, entre otras.

Los usos de las imágenes satelitales para la generación de datos (cubos de datos) y cartografía automatizada en el ámbito humanitario, en particular, en el sector educativo, esta es muy escaza en términos de publicaciones en revistas de alto impacto. No obstante, se observa un leve crecimiento de publicaciones en los últimos años y esto se debe principalmente, a la disponibilidad de imágenes de satélites, servidores de procesamiento de datos e imágenes de satélites como Google Earth Engine, Amazon, entre otros. Dentro de las aplicaciones en el ámbito humanitario en particular, sobre la medición de la desigualdad y desarrollo educativo se encuentran trabajos en la que han combinado el coeficiente de GINI en el sector Educativo (Thomas V., et al., 2001) con imágenes de satélites para generar el Índice de Desarrollo de Luz Nocturna – NLDI (Elvidge C. D., et al., 2012; Qi B. et al., 2021).

Cubo de Datos en el Mundo

Actualmente, se discute sobre la implementación de múltiples imágenes para la generación de datos en productos satelitales. A nivel mundial se conocen los siguientes cubos de datos:

• Brasil: http://brazildatacube.org/

• Australia: http://www.ga.gov.au/dea/odc

• Europa: https://eurodatacube.com/

• Microsoft: https://planetarycomputer.microsoft.com/

• Google: https://earthengine.google.com/

Para el caso particular de iMMAP Data Cube (iDC) es una plataforma de análisis y gestión de datos geoespaciales de código abierto diseñada para ayudar al sector humanitario y de desarrollo para abordar desafíos económicos, ambientales y sociales cruciales mediante el aprovechamiento de datos de observación de la tierra de satélites y modelos climáticos. Los cuales fueron fundamentales para la generación de datos alfanuméricos y espaciales.

Aplicaciones Cubo de Datos

Existen varias aplicaciones sobre el cubo de datos a continuación se resumen las más relevantes:

Monitoreo Ambiental y Cambio Climático: Los datos geoespaciales y de sensores remotos son fundamentales para monitorear y comprender los cambios en el medio ambiente y el clima.

Monitoreo de Recursos Naturales: Generación de datos para monitoreo de coberturas como bosques, cuerpos de agua y suelos agrícolas.

Monitoreo Desastres Naturales: Los datos de sensores remotos son cruciales para la preparación y respuesta a desastres naturales como huracanes, terremotos e inundaciones.

Huella Urbana: Generación de datos espaciales y temporales sobre la dinámica de crecimiento de las áreas urbanas.

Asentamientos: Generación de información sobre formación e identificación de asentamientos formales e ilegales.

Agricultura de Precisión: Obtención de datos para monitorear la salud de los cultivos y optimizar la gestión agrícola.

Minería: Obtención de datos para el monitoreo de actividades mineras.

Cambio de Coberturas Terrestres: Obtención de cambios de las coberturas terrestres actuales, crecimiento de áreas forestales, humedales, entre otras.

Entre otras aplicaciones. La importancia de la implementación del cubo de datos en el sector educativo en Colombia es una realidad toda vez que permite:

• Aumento de la captación y utilización de datos climáticos y de Observación de la Tierra (EO Siglas en ingles), permite realizar nuevos análisis y resultados en torno a la dinámica humanitaria asociada al tema educativo.
• Aumenta la eficiencia para desarrollar, probar y lanzar rápidamente nuevos productos y aplicaciones. Reducción de la adquisición de datos y tiempo de preparación.
• Aumenta la capacitación a los usuarios no técnicos para aprovechar el poder de la información geoespacial en temas humanitarios con enfoque educativo, despliegue rápido (de horas a días) en cualquier lugar del mundo para análisis de los factores y variables asociadas al tema educativo.

Índice de Riesgo Educativo - IRE

El Índice de Riesgo Educativo (IRE) es una herramienta que permite estimar y medir el riesgo en condiciones humanitarias, sociales, económicas y ambientales que afecta el desarrollo efectivo de manera directa o indirecta el sistema educativo. Teniendo en cuenta que permite identificar y zonificar el nivel de riesgo, sirve como herramienta para la toma de decisiones y el análisis espacial, definido como: un enfoque que utiliza la tecnología de los Sistemas de Información Geográfica (SIG) para visualizar y analizar datos en función de su ubicación geográfica. Este enfoque permite la identificación y comprensión de patrones y relaciones espaciales que no serían evidentes en otro tipo de análisis.

El análisis georreferenciado se utiliza en una amplia variedad de campos, como la planificación urbana, la gestión ambiental, la epidemiología, la criminología y la gestión de desastres, entre otros. El análisis georreferenciado se basa en la integración de datos geográficos y no geográficos, que se representan en mapas digitales y se pueden analizar mediante técnicas estadísticas y de modelización. La georreferenciación se realiza mediante la asociación de datos con coordenadas geográficas, que permiten la ubicación exacta de los datos en un mapa.

En resumen, el análisis georreferenciado es una herramienta valiosa para comprensión y análisis patrones y relaciones espaciales, lo que permite tomar decisiones informadas en una variedad de campos, es así como de esta forma ayuda a la distribución adecuada de los recursos, mitigar los impactos asociados a las crisis ya sean humanitarias y ambientales, en particular, etc., sobre el sector educativo en Colombia.

Existen diversas fórmulas para calcular el riesgo en un territorio. De hecho, en trabajos realizados de riesgo en el ámbito humanitario se implementa la misma lógica y formula. Según, Jiménez (2011), el índice de riesgo en situación humanitarias se calcula de la siguiente manera y cuya fórmula es adaptada y aplicada en el sector educativo con un enfoque humanitario: Riesgo = Capacidad de Respuesta Humanitaria / Amenaza x Vulnerabilidad.

Donde la amenaza se manifiesta en aquellos factores que integran o identifican las variables asociadas a emergencias de origen natural y emergencias antrópicas (riesgo natural o antrópico, ambiental, etc.), y la vulnerabilidad cómo aquellos factores y variables asociadas a emergencias socio naturales con un potencial de afectación a infraestructuras físicas o a las actividades propias del sistema educativo.

Modelo Índice de Riesgo Educativo

Uno de los factores que afectó la dinámica del sector educativo en América Latina y el Caribe fue la salud, relacionada con la aparición del COVID-19. Se estima que cerca de 154 millones de niños, niñas y adolescentes, más del 95 % de los matriculados en esas regiones, se encontraron fuera de las escuelas educativas que fueron cerrados por causa del virus (Unicef, 2020).

En Colombia existe la necesidad de identificar brechas o necesidades en el sector que afectan el goce efectivo a la educación, como también de dar respuesta a las mismas dinámicas que rodean al sector educativo en el país. El índice de riesgo educativo – IRE, es una iniciativa innovadora el cual ofrece una radiografía y análisis multicriterio de las zonas optimas y de transiciones a no optima de riesgo escolar, determinando el impacto en el acceso a la educación y el riesgo de deserción en las instituciones educativas del país.

Es por ello por lo que la educación en emergencias es fundamental en este proceso de restablecimiento y garantía del derecho a la educación. La educación en emergencias se refiere a la provisión de oportunidades educativas seguras, relevantes y de calidad para niños, niñas y jóvenes afectados por crisis humanitarias, conflictos armados, desastres naturales y otras situaciones de emergencia. El objetivo es garantizar que los niños y jóvenes tengan acceso a la educación, incluso en situaciones de crisis, y que la educación les brinde herramientas para enfrentar y superar las dificultades que enfrentan.

Colombia es un país históricamente afectado por distintas problemáticas de carácter humanitario, económico y ambiental. La confluencia de estos fenómenos sociales en el país ha implicado un gran desafío para el análisis y comprensión del contexto y las dinámicas propias del territorio por el impacto que puede generar en todas las esferas de la sociedad. Aspectos tales como el conflicto armado, las emergencias por desastres naturales, los flujos migratorios mixtos, la pobreza y desigualdad económica entre otros, impactan y transforman directa e indirectamente todos los sectores del establecimiento público. Dentro de ellos se encuentra el sector educativo que debe cumplir con los retos nacionales e internacionales como el cumplimiento del objetivo número 4 de los Objetivos de Desarrollo Sostenible, en el cual se plantea la necesidad de educación de calidad, inclusiva que impulse el Desarrollo Sostenible de las regiones.

En Colombia existen diversos factores dimensiones de tipo ambiental, gestión del riesgo, físicos, económicos, social, entre otros, que impactan o afectan la dinámica del sector educativo. La cual se refleja en los indicadores de deserción, calidad, cobertura y demás indicadores que reflejan un duro panorama de la educación el país.

Las condiciones geográficas y sociodemográficas del país, la falta y la calidad de la información oficial existente contribuyen a que no se pueda establecer una radiografía lo más real posible sobre el sector educativo. Entre otros aspectos, también existen limitantes o dificultades para cuantificar e identificar los impactos de los factores en el sector educativo en el país, como las herramientas que permitan la toma de decisiones de manera más elaborada.

Categorías de Índice de Riesgo Educativos

El índice de riesgo educativo se clasifican en tres categorías importante: Emergencia de Origen Natural, Socio Natural y Antrópicas.

Emergencias de Origen Natural

Las emergencias de origen natural son aquellas que son causadas por fenómenos naturales, como terremotos, inundaciones, huracanes, erupciones volcánicas, sequías, entre otras. Estas emergencias pueden tener un impacto significativo en el goce efectivo de la educación, especialmente en áreas donde las instituciones educativas son vulnerables a los efectos del clima y la geografía. Una de las emergencias naturales más comunes que afectan el goce efectivo de la educación es la inundación. Las inundaciones pueden llegar a causar daños graves a las instituciones educativas, incluyendo la destrucción de edificios, equipos y materiales escolares, así como interrumpir las operaciones escolares normales. Los estudiantes y el personal escolar pueden verse obligados a evacuar, lo que puede resultar en la pérdida de tiempo de enseñanza y retrasos en la programación escolar.

Otra emergencia natural que puede afectar a la misma son los movimientos en masas y los terremotos. En particular, los terremotos pueden causar daños graves a las instituciones educativas, lo que puede afectar la capacidad de los estudiantes para recibir una educación de calidad. Las escuelas pueden verse obligadas a cerrar temporalmente para reparar los daños, lo que puede causar retrasos en la programación escolar y una interrupción en la enseñanza. Además, los terremotos pueden tener un impacto emocional en los estudiantes y el personal escolar, lo que puede afectar su capacidad para concentrarse en el aprendizaje y la enseñanza.

Emergencias de Origen Socio Natural

Entre las emergencias de origen socionatural se pueden mencionar las inundaciones, sequías, terremotos, deslizamientos de tierra, incendios forestales, entre otros. Estos eventos suelen tener un impacto significativo en las comunidades, ya que pueden generar pérdidas materiales, afectaciones a la salud y a la integridad física de las personas, así como cambios en el entorno socioeconómico y cultural de las zonas afectadas.

Es importante destacar que las emergencias de origen socio natural no son exclusivas de los países en desarrollo, sino que pueden ocurrir en cualquier parte del mundo y afectar a personas de diferentes niveles socioeconómicos. Sin embargo, las poblaciones más vulnerables, como los grupos indígenas, los habitantes de zonas rurales y los residentes de barrios marginales, suelen ser las más afectadas por estos eventos.

Las emergencias de origen socio natural son complejas y requieren una atención integral por parte de los organismos encargados de la gestión de riesgos y la atención de desastres. Estas emergencias involucran no solo factores naturales, sino también factores sociales y culturales, como la falta de planificación urbana, la falta de acceso a servicios básicos, la pobreza y la exclusión social. Por ejemplo, las inundaciones o los deslizamientos de tierra pueden destruir o dañar las escuelas, lo que dificulta o imposibilita el acceso a la educación para los niños y jóvenes que viven en la zona afectada. Las sequías pueden afectar la disponibilidad de agua potable y alimentos, lo que a su vez puede generar desnutrición y enfermedades en los estudiantes.

Emergencia de Origen Antrópica

Las emergencias de origen antrópico son aquellas que se originan a partir de la actividad humana, ya sea intencional o accidentalmente. Estas emergencias pueden ser causadas por diversos factores, como el uso inadecuado de tecnologías, la falta de mantenimiento de infraestructuras, la manipulación incorrecta de materiales peligrosos, entre otros.

Ejemplos de emergencias de origen antrópico incluyen accidentes industriales, explosiones de gas, incendios forestales causados por actividades humanas, derrames de productos químicos y contaminación ambiental.

Estas emergencias pueden tener un impacto significativo en la población, el medio ambiente y la economía de una región. En el ámbito educativo, las emergencias de origen antrópico pueden afectar el acceso, la permanencia y la calidad de la educación, ya que pueden provocar la destrucción de infraestructuras escolares, la evacuación de estudiantes y docentes, así como la interrupción del proceso de enseñanza-aprendizaje. Por lo tanto, es importante considerar este tipo de emergencias en los planes de gestión de riesgos educativos y tener medidas de prevención y respuesta adecuadas para minimizar sus efectos en la educación.

En el sector de educación, las emergencias de origen antrópico pueden afectar de diversas maneras el acceso, la permanencia y la calidad de la educación.

Niveles de Índice de Riesgo Educativo - IRE

El IRE se encuentra clasificado en cinco (5) niveles de riesgo, las cuales, se describen de la siguiente manera:

Nivel de Riesgo 1 - Bajo Riesgo: En este nivel de riesgo educativo 1, las condiciones ambientales son favorables para el aprendizaje, con entornos escolares seguros y bien mantenidos que promueven un ambiente propicio para el desarrollo académico y personal. El conflicto social puede ser mínimo . La cercanía a entornos educativos favorecen y contribuye a una educación de calidad. En conjunto, estos factores permiten un goce efectivo de la educación y un crecimiento integral de los estudiantes.

Nivel de Riesgo 2 - Riesgo Bajo a Moderado: En el nivel de riesgo educativo 2, las condiciones ambientales pueden comenzar a variar. Aunque los entornos escolares siguen siendo en su mayoría seguros, podrían surgir desafíos ambientales menores, como problemas de infraestructura que afecten la calidad del aprendizaje. Pueden aparecer obstáculos imprevistos en la forma de desastres naturales o situaciones de emergencia. Los conflictos sociales son puntuales y se abordan adecuadamente. A pesar de los pocos desafíos que se pueden presentar, el acceso a la educación y los recursos sigue siendo razonablemente equitativo y no constituyen una situación que no se pueda tratar o mitigar.

Nivel de Riesgo 3 - Riesgo Moderado: En este nivel de riesgo educativo 3, los factores ambientales pueden afectar más directamente el proceso de aprendizaje. En esta parte se establece básicamente que el establecimiento educativo se encuentre con más del 50% de las afectaciones o en su defecto hay pocas variables con una mayor ponderación o representación en el territorio que generan problemas de infraestructura y mantenimiento en las escuelas pueden impactar la seguridad y la comodidad de los estudiantes. La gestión de riesgos es un área en desarrollo y podría requerir más atención para abordar problemas ambientales y situaciones de emergencia. Los conflictos sociales dependiendo el área geográfica pueden aumentar ligeramente, lo que puede influir en la calidad del entorno educativo. Aspectos como acceso, calidad y rezago en la educación se pueden ver amenazadas por factores propiamente de origen natural y antrópicos.

Nivel de Riesgo 4 - Riesgo Alto: En el nivel de riesgo educativo 4, muestra unas condiciones ambientales relevantes y que pueden ser un obstáculo significativo para el aprendizaje. Conforme a la exposición del riesgo e origen natural las infraestructuras pueden sufrir un mayor impacto, afectado la conservación de los materiales constructivos y los entornos propios del mismo, como la falta de agua potable o instalaciones sanitarias inadecuadas, afectan negativamente el bienestar de los estudiantes. La gestión de riesgos se torna un poco más complejo por la multiplicidad de factores que afectan que lo hacen insuficiente para abordar desafíos más graves, lo que puede agravar las situaciones de conflicto. Conforme los conflictos sociales locales o regionales también pueden intensificarse y afectar la continuidad de la educación. Factores educativos como calidad, cobertura, rezago y permanencia, se afectan de manera considerable.

Nivel de Riesgo 5 - Riesgo Muy Alto: En este nivel de riesgo educativo 5, las categorías naturales, socio natural y antrópicas, son extremadamente adversas y pueden poner en peligro la seguridad y salud de los estudiantes y el personal educativo. Impactan de manera significa la infraestructura dificultando en gran medida el proceso de enseñanza y aprendizaje. La gestión de riesgos se vuelve compleja, insuficiente o prácticamente inexistente, lo que amplifica la magnitud de los problemas. El conflicto social se hace evidente pudiendo interrumpir por largas jornadas las actividades académicas. Factores educativos como calidad, cobertura, rezago y permanencia, se afectan de manera considerable y pudiendo generar problemas irreparables en la trayectoria de vida de los estudiantes.

Cubo de Datos Modelo Índice de Riesgo Educativo - IRE

El cubo de datos es una herramienta de análisis que permite integrar diferentes variables y fuentes de información para medir la probabilidad de ocurrencia de eventos y su impacto en el acceso, la permanencia y la calidad del sistema educativo. Esto es particularmente relevante en el contexto colombiano, donde la exposición a eventos de origen natural, socionatural y antrópico es alta y la capacidad de respuesta institucional es limitada.

En el ámbito educativo, un ejemplo de cómo se puede utilizar un cubo de datos es analizar el rendimiento académico de los estudiantes. Por ejemplo, se puede reunir datos sobre el rendimiento de los estudiantes en diferentes materias y niveles educativos, junto con datos demográficos, como la edad, el género y el origen étnico. A continuación, se podrían almacenar estos datos en un cubo de datos para permitir una fácil exploración y análisis. Además, los usuarios también podrían visualizar los datos en diferentes formatos, como tablas, gráficos y diagramas. Esto puede ayudar a los educadores y responsables políticos a tomar decisiones informadas para mejorar la calidad de la educación.

Implementación del Modelo Índice de Riesgo Educativo - IRE mediante Sistemas de Información Geográfica - SIG

Los Sistemas de Información Geográfica (SIG) son herramientas que permiten recolectar, gestionar, analizar y visualizar datos espaciales relacionados con diferentes fenómenos sociales, ambientales y económicos. Los SIG tienen una gran importancia en los temas humanitarios, ya que facilitan la identificación de las áreas más vulnerables y afectadas por situaciones de emergencia, la planificación y el seguimiento de las intervenciones, la coordinación entre los actores humanitarios y la toma de decisiones basadas en evidencias.

Los SIG también contribuyen a mejorar la transparencia y la rendición de cuentas en el sector humanitario, al ofrecer información georreferenciada y actualizada sobre las necesidades, los recursos y los resultados de las acciones humanitarias.

Para la efectividad de la implementación del modelo en un Sistema de Información Geográfica – SIG o Cubo de Datos se tuvo la necesidad de definir los factores y variables que tuvieran incidencia en el territorio, pero con un enfoque humanitario, en particular, que realzara las desigualdades asociadas en torno al sector educativo en el país.

Modelo Conceptual Índice de Riesgo Educativo

Modelo Conceptual del Índice de Riesgo Educativo (IRE)

Modelo Cartográfico Índice de Riesgo Educativo

En construcción...

Plataforma

Así se ha implementado una plataforma web usando el Cubo de datos de iMMAP para compartir información de los índices de riesgo educativo, facilitando la toma de decisiones que mejoren el acceso y la permanencia en el sector educativo de las comunidades más vulnerables.

A continuación podrá consultar seis factores: social, económico, ambiental, educativo, de gestión de riesgo y físico. Estas variables son claves para determinar el impacto en el acceso a la educación y el riesgo de deserción en los establecimientos educativos.

El Ranking de las sedes educativas se estableció mediante el método de análisis multicriterio: Un proceso analítico que se realiza mediante cruces de factores dimensionales ambiental, gestión de riesgo, económico, social, físico, educativos, etc. Previamente conceptualizado y establecido en un modelo numérico ponderado implementado y ejecutado bajo la lógica de un modelo Fuzzy.

El calculo se realizó por medio de procesamientos matemáticos y estadísticos que permite determinar áreas y rangos de valores o zonas de transición de (1) bajo, (2) medio bajo, (3) medio, (4) medio alto y (5) alto.

Con las sedes educativas georreferenciadas se procede a realizar una relación espacial donde se adhiere la información puntual de la zona en riesgo a los puntos y así se puede establecer el nivel de riesgo.

El propósito es evidenciar los riesgos desde un análisis de orden multidimensional de manera localizada, de la tal manera que se favorezca la planeación de acciones en el sector.

Geovisor - Cubo de Datos IRE

En construcción

Bibliografía

En construcción

Anexos

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