GIS

Introducere in GIS

GIS este acronimul provenit de la Sistem InformaționalGeografic (Geographic Information System). Acest sistem este utilizat pentru a crea, stoca, analiza și prelucra informația distribuită spațial printr-un proces computerizat. Tehnologia GIS poate fi utilizată în diverse domenii științifice cum ar fi: managementul resurselor, studii de impact asupra mediului, cartografie,planificarea rutelor etc. Specific unui SIG este modul de organizare a informației gestionate.

Există două tipuri de informație: una grafică care indică repartiția spațială a elementelor studiate și alta sub formă de bază de date pentru a stoca atributele asociate acestor elemente.(de ex. pentru o șosea - lungimea ei, lățimea, numărul benzilor, materialul de construcție etc.).

Informația grafică poate fi de două feluri: raster sau vector. Grafica raster este o modalitate de reprezentare a imaginilor în aplicații software (programe de calculator) sub forma de matrici de pixeli în timp ce grafica vectorială este o metoda de reprezentare a imaginilor cu ajutorul unor simple figuri geometrice (puncte, segmente (linii), poligoane), caracterizate de ecuații matematice.

 Specific sistemelor GIS este asocierea unui sistem de coordonate  geografice matricei de pixeli (la imaginile raster) sau vectorilor - procedeul poartă numele de georeferențiere. Astfel unui obiect (reprezentat fie printr-o imagine, fie printr-un vector) îi este asociată o poziție unică în Sistemul Informațional Geografic corespunzătoare poziției geografice de pe glob. Datorită informațiilor asociate graficii, Sistemele Informaționale Geografice beneficiază de toate oportunitățile de interogare pe care le oferă sistemele de baze de date și în plus pot oferi ușor analize orientate pe anumite zone geografice.

 Definitie GIS

Sistemele informaționale geografice sunt sisteme ce se folosesc de calculator pentru colectarea, stocarea, gestionarea, analiza și prezentarea de date geografice. Un GIS cuprinde cinci componente importante și interdependente: hardware-ul, software-ul, datele, oamenii și procedurile. David Maguire, Jack Dangermond, The AGI Source Book for Geographic Information Systems, 1995

 Scurt istoric GIS si 3D

În anul 1968 Roger Tomlinson introduce termenul “sistem de informații geografice” în lucrarea "A Geographic Information System for Regional Planning". Roger Tomlinson este cunoscut ca fiind “părintele GIS-ului”.

Începutul secolului 20 a dus la dezvoltarea fotozincografiei, procedeu de reproducere a unei fotografii prin copierea pe o placă de zinc, acesta procedeu a permis unei harți să poată fi împărțită în mai multe straturi, ca : imobile, străzi, spații verzi, etc.. De fapt, procedeul a fost intens utilizat pentru desenul contururilor harților, necesitând multe ore de lucru, însă după dezvoltarea tehnicii pe straturi, s-a putut lucra independent, nefiind nevoie de editarea stratului precedent. Tehnica constă în desenarea formelor harții pe plăci de sticlă, ulterior trecându-se la folosirea filmelor de plastic. Când toate straturile erau gata, se combinau într-o singură imagine, folosind o cameră foto. Odată cu apariția produsului analog color, ideea straturilor separate, a fost folosită și pentru a tipări straturile individual. Utilizarea straturilor în mediul GIS, a fost adoptată mult mai târziu, acesta devenind o caracteristică foarte importantă a domeniului.

Odată cu dezvoltarea structurilor fizice a sistemelor electronice de calcul, s-a deschis o nouă eră, cea a informaticii. Conform definițiilor GIS-ul nu poate exista fără puterea de calcul al unui computer.

Dezvoltarea primului GIS operațional a fost făcută în anul 1960, în Ottawa, Ontario, Canada de către Departamentul federal al Pădurilor şi Dezvoltării Rurale. Dezvoltat de Dr. Roger Tomlinson, a fost numit “Canada Geographic Information System (CGIS) “ – Sistemul Informațional Geografic Canadian și a fost utilizat pentru stocarea, analiza și manipularea datelor colectate pentru Inventarul Canadian al Imobilelor. Proiectul se compunea din determinarea suprafețelor de teren din zona rurală a Candei, cartografierea informațiilor despre soluri, agricultură, faună sălbatică, ape, silvicultură și utilizarea terenurilor, la o scară de 1: 50.000. Acestui proiect i s-a atribuit un factor de Clasificare - Evaluare, pentru a permite analiza lui.

Sistemul Informațional Geografic Canadian (CGIS)  a fost o îmbunătăţire față de ce de "cartografierea computerizată", așa cum rezultă din capabilitățile acestuia de acoperire, de măsurare, și digitizare/scanare. Acesta avea încorporat un sistem național de coordonate, care stoca o adevărată topologie, atribute și informații de localizare în fișiere separate, codificate. Ca urmare a acestui fapt, Tomlinson a devenit cunoscut ca "părintele GIS", în special pentru utilizarea lui în promovarea analizei spațiale a datelor geografice convergente. 

CGIS a durat până în anii 1990 și a construit o mare parte din baza de date a imobilelor din Canada. S-a fost dezvoltat ca un sistem principal în sprijinul planificării și gestionării resurselor federale și provinciale. Puterea sa de analizĂ a seturilor de date complexe, s-a răspândit pe tot continentul. CGIS nu a fost disponibil comercial.

În 1964 Howard T. Fisher a format  “Laboratory for Computer Graphics and Spaţial Analysis (LCGSA 1965-1991)” - Laboratorul de Grafică  pe Calculator și Analiză Spațială de la Harvard Graduate School of Design, unde s-au dezvoltat o serie de concepte teoretice importante în gestionarea de date spațiale, și care, prin anii 1970 a început să distribuie o serie de coduri software și sisteme, cum ar fi SYMAP, GRID și ODYSSEY - care au servit drept surse de dezvoltare ulterioară, a software-urilor comerciale dezvoltate de  universități, centre de cercetare și corporații din întreaga lume.

La începutul anilor 1980, M & S Computing (mai târziu Intergraph), împreună cu Bentley Systems Incorporated pentru platformă CAD (Computer-aided design), Environmental Systems Research Institute (ESRI), CARIS (Computer Aided Resource Information System), MapInfo Corporation și ERDAS (Earth Resource Data Analysis System), au apărut ca furnizori comerciali de software GIS, care încorporează cu succes multe dintre caracteristicile CGIS, combinând abordarea primei generații de separare a datelor spațiale, de informațiile atributelor cu cea de a doua generație care organizează atributele obiectelor spațiale, în structuri de baze de date.

În 1986, apare primul produs software GIS, pentru sistemul de operare DOS, Mapping Display and Analysis System (MIDAS). Acesta a fost redenumit în 1990 în MapInfo pentru Windows, atunci când a fost portat pe platforma Microsoft Windows. De aici s-a luat startul  procesului de mutare GIS de la departamentul de cercetare în mediul de afaceri.

Până la sfârșitul secolului 20, creșterea rapidă în diferite sisteme de operare, a fost consolidată și standardizată pe relativ puține platforme,iar utilizatorii au început să exploreze vizualizarea datelor GIS pe Internet, ceea ce implica necesitatea standardizării  formatelor de date și transferului de date. Mai recent, un număr tot mai mare de pachete gratuite, GIS open-source rulează pe o gamă largă de sisteme de operare şi pot fi personalizate pentru a îndeplini sarcini specifice. Din ce în ce mai multe date geospațiale și aplicații cartografice sunt puse la dispoziție prin intermediul World Wide Web (www).

            Grafica 3D asistată de calculator are originile începuturilor ei prin anii 1960 – 1970, când s-au pus bazele ideilor reprezentărilor în trei dimensiuni. Această tehnologie a ajuns la maturitate abia după mai bine de două decenii, undeva pe la mijlocul anilor 1990, dar au fost tot timpul limitate din punctul de vedere al unităților pe care trebuiau să ruleze, deoarece tehnologia hardware nu era atât de dezvoltată. Odată cu apariția unităților de calcul moderne după anul 2000, care aveau puterea de calcul necesară generării modelelor în trei dimensiuni, grafica 3D a cunoscut un avânt din punct de vedere al dezvoltării, fiind folosit pe mai multe platforme de calcul.

Date si informatii in GIS

Din punct de vedere al softului, un model de date defineşte modalitatea de reprezentare a lumii reale în cadrul sitemului GIS.

Personalizarea reprezintă procesul de modificare a softului sistemului GIS, de exemplu pentru a-i adăuga noi funcţii valabile în alte aplicaţii, pentru înglobarea funcţiilor sitemului GIS în cadrul altor aplicaţii, sau pentru crearea de aplicaţii cu scopuri specifice.

În vederea uşurării procesului de personalizare, produsele de software pentru sistemele GIS trebuie să asigure accesul la modelele de date şi să prezinte posibilităţi de utilizare, modificare şi suplimentare a funcţiilor existente.

Softuri GIS

Un sistem GIS modern cuprinde trei tipuri de componente software: un sistem de gestionare a datelor pentru a controla accesul la date; un sistem de cartografiere pentru afişarea şi interacţiunea cu hărţi şi alte modalităţi de vizualizare geografică; şi un sistem de analiză şi modelare spaţială pentru transformarea datelor de ordin geografic..

Există patru tipuri de softuri GIS care au pondere pe piaţa: desktop, server, pentru dezvoltatori şi mobile.

Desktop GIS

Încă de la mijlocul anilor ’90, software-ul GIS de tip desktop a fost cel mai utilizat în majoritatea implementărilor GIS. Softul a fost gândit de la început pentru PC-uri care au sistem de operare Microsoft Windows. Aceasta oferă instrumente de producţie pentru o gamă largă de utilizator din diferite domenii ale industriei. Categoriile de software Desktop GIS includ o serie de opţiuni de la vizualizare a datelor (cum ar fi ESRI ArcReader, Intergraph, MapInfo), la realizarea harţilor în format digital (ESRI ArcView, MapInfo Professional, Autodesk Map 3D) până la sisteme profesionale cu posibilităţi complete de editare şi analiză a datelor (ESRI ArcInfo, Intergraph GeoMedia Professional şi GE Energy Smallword GIS).

Server GIS

            Un server GIS este un sistem GIS care rulează pe un server care poate deservi cereri simultane de procesare, provenind de la un număr mare de clienţi conectati in reţea. Produsele de tipul server pentru sistemele GIS au un potenţial pentru număr mare de utilizatori şi costuri mai mici pentru fiecare utilizator în parte. Modernizările  serverelor, disponibilitatea la scară largă a Internetului şi necesitatea unui acces sporit la informaţiile geografice i-a făcut ca producătorii de software GIS să orienteze distribuirea de produse pe bază de servere.

Developer GIS (GIS pentru dezvoltatori)

            Producătorii de sisteme GIS oferă colecţii de componente software orientate catre necesităţile dezvoltatorilor. Acestea reprezintă kit-uri de instrumente pentru funcţiile sistemelo GIS pe care un programator le poate utiliza pentru crearea de aplicaţii GIS dedicate. Produsele pentru Developer GIS reprezintă colecţii de componente software utilizate de dezvoltatori pentru crearea de aplicaţii dedicate.

            Exemple de componente pentru sistemele GIS include Blue Marble Geographics GeoObjects, ESRI ArcGIS Egine şi MapInfo MapX.

Sistemele GIS mobile

            Având posibilităţi similare cu ale computerului, aceste dispozitive Palm şi Poket pot avea posibilităţi de afişare, interogare şi analize simple pe display-uri. Un GIS mobil oferă echipelor din teren culegerea, stocarea, actualizarea, manipularea, analiza şi afişarea infomatiei geografice.

Distribuitorii de astfel de dispozitive sunt: ESRI ArcPad, Autodesk OnSite şi Intergraph IntelliWhere.

Date utilizate în GIS

Un lucru specific sistemelor informaţionale geografice este lucrul cu elementele grafice. Pentru a înţelege modul în care un GIS operează cu datele grafice este necesară definirea principalelor noţiuni ale tehnologiilor GIS: entităţi spaţiale, diferenţa între date şi informaţii, spaţiul în care operează acestea, modul şi sitemele de reprezentare a entităţilor spaţiale.

Entităţi spaţiale

O entitate spaţială este acel obiect sau fenomen al lumii reale care nu este divizibil în obiecte sau fenomene de acelaşi tip. Este principala purtătoare de informaţie. Caracteristicileunei entităţi spetiale sunt:

Apartenenţa la o anumită clasa de entităţi

Atributele sale

Relaţiile spaţiale cu alte entităţi spaţiale.

Diferenţa dintre date şi informaţii în GIS

Datele sunt fapte reprezentate prin valori, cifre și litere sau simboluri ce poartă o anumita semnificație într-un anumit context - Everest (1987). Informația este „o dată care a primit semnificație” - Săvulescu (1996).

Este necesară distincția dintre date și informații: datele sunt reprezentări codate ale informației, în timp ce informația rezultă din date și este utilă pentru rezolvarea problemelor.

Datele geografice (spațiale) sunt mai complexe decât alte tipuri de date deoarece trebuie să conțină informații despre poziția și atributele obiectelor, precum și conexiunile dintre acestea. Pentru aceasta, ele se raportează la o referință prin care le este descrisă poziția pe globul pământesc, deci necesită existența unor sisteme de referențiere spațială.

Componentele datei geografice 

Poziţia – exprima poziţia entităţii faţă de sitemul de referinţă şi este exprimată de regulă prin coordonate geografice;

Atributele – descriu anumite caracteristici ale entităţilor geografice (cantitative şi calitative);

Relaţii spaţiale – conţin informaţii despre poziţia relativă faţă de alte entităţi, deci despre topologie;

Timp – momentul în care a fost culeasă dată.

Compania noastra ofera solutii GIS, integrarea datelor geospatiale in geodatabase-uri, analiza, manipularea datelor geospatiale si transformarea lor in informatii geospatiale.