Introducere in Gis [PDF]

Zitiervorschau

GIS – definiție, modele de date, produse, utilizare și aplicabilitate

Asit. drd. Mădălina Teodor

Cuprins

1. 2. 3. 4.

Ce este un GIS? Modele de date (raster, vector, TIN, atribute) Produse GIS Utilizare și aplicabilitate

1 GIS?

Ce îseamnă GIS?

GIS – Geographic Informational Sytems [eng] SIG – Sisteme Informatice Geografice [ro]

Ce este un GIS? GIS – reprezintă sistem, un ansamblu coerent constituit din echipamente de calcul (hardware), programe (software), informații, persoane, reguli și metode de lucru – care permit conceperea, definirea, constituirea, actualizarea și exploatarea elementelor geografice asociate cu informații spațiale .

Informațiile spațiale sunt informații descriptive cu repartiție teritorială dată de coordonatele geografice ale acestora.

Cum arată un GIS?

Sursă: Google Images

Ce este un GIS? Sistem Informatic – datele sunt manipulate și procesate în cadrul unui GIS cu ajutorul unui sistem computerizat.

Sistem Geografic – un GIS operează cu elemente geografice și spațiale - cu poziție precisă în spațiu dată de coordonetele geografice.

Conținutul hărții este reprezentarea spațială a obeictelor din lumea reală.

Simbolurile, stilurile de linii sau culorile sunt folosite pentru a reprezenta caracteristicile spațiale pe o hartă.

Ce este un GIS?

Funcțional, un GIS este capabil sa înmagazineze planuri/hărți (adică reprezentări grafice ale unor entități repartizate spațial, cu constituție vectorială – puncte, linii, poligoane) cărora le conferă inteligență prin:

asocierea la baze de date descriptive - fiecărei entități grafice corespunzându-i o serie de atribute.

facilități de analiză spațială - interogare pe criterii spațiale și/sau alfanumerice.

Componentele unui GIS Personal

Programe/ Software

Hardware

Metode și proceduri

Componentele unui GIS

Date Sursă: Google Images

Componentele unui GIS 1. Hardware: calculatorul pe care operează un GIS. Piesele centrale: stația de lucru și echipamentele auxiliare: GPS, senzori, camere web etc. 2. Software: oferă uneltele și funcțiile necesare pentru a stoca, edita, analiza, manipula și afișa informațiile geografice și cele atribut: ArcGIS, QGIS, GRASS, SagaGIS, gvSIG VTP, GlobalMapper, GeoServer etc. 3. Date - geografice/spațiale (reprezentări digitale ale hărților) - atribut/tabulare (date alfanumerice organizate sub formă de tabele, asociate cu datele spațiale). Metadate – reprezintă informațiile care descriu conținutul, tipul, dimensiunea temporală și spațială, scopul datelor etc. 4. Personal: dependent de pregătirea în analiza spațială și în utilizarea siftware-urilor GIS 5. Metode: seturi de reguli și proceduri.

Subsistemele unui GIS Introducerea datelor: capturare, colectare, transformare a datelor din hărți în forma digitală (vectorizare, digitizare, editare).

Stocare și recuperare a datelor: recuperari rapide pentru analiză și actualizări rapide și precise ale bazei de date.

Manipulare și analiză: definirea și exacutarea unor proceduri spațiale și de atribut pentru a genera informații derivate.

Output și vizualizare: afișări grafice, hărți, rapoarte, produse informaționale derivate, animații.

2 Modele de date

Modele de date Când se implementează un proiect GIS trebuie bine definite întrebările privitoare la datele de prelucrat și de obținut: - Ce fel de date sunt necesare? - Cum vor fi utilizate? - În ce format sunt stocate? - Ce date sunt disponibile? - Trebuiesc digitizate prin mijloace proproii sau se primesc de la furnizor? Un GIS stochează informații despre mediul înconjurător (evenimente) sub forma de colecții de strate de informații care pot fi unite de geografia lor. Conceptia de strat tematic/layer permite organizarea complexității mediului înconjurator în reprezentări simple.

Straturi tematice

Surse de date

Straturi tematice

străzi parcele areale

clădiri zone inundabile terenuri cu apă

utilizare

vegetație

soluri Zona de studiu

date integrate

Sursă: Google Images

Modele de date 1. Modele de date spațiale: - Date RASTER: planuri scanate, ortofotoplanuri, imagini satelitare (imagini speciale) - Date VECTORIALE au punct de aplicație, mărime, direcție, sens: - punct - linie - poligon - TIN (Triangulated Irregular Network): rețele neragulate de triungiuri 2. Modele de date atribut/descriptive (non-spațiale) – fără atribute spațiale

Raster vs. Vector

Sursă: Google Images

Modele de date

Caracteristicile geografice se pot descrie: - date raster - printr-o matrice - date vectoriale: puncte linii poligoane . Formatul fișierului descrie modul în care caracteristica geografică a fost salvată.

Aproape toate programele GIS au propriul lor format de fișier dar pot suporta (prelucra date) din alte programe, avand funcții de export și import de seturi de date.

Modele de date unități administrative

străzi

parcele

utilizarea terenului

elevație

lumea reală Sursă: Google Images

Modele de date – date VECTORIALE Punct – unitatea elementară ce reprezintă o poziționare în spațiu cu 2 sau 3 dimensiuni. Nu are suprafață nici dimensiune. Linie – o succesiune de puncte (vertex-uri) legate (de segmente). Are doar lungime nu și grosime. - linie - un segment, - polilinie - o succesiune de segmente.

Poligon – linie frântă închisă. - centroid – punctul din interiorul poligonului O structură vectorială este compusă dintr-o parte grafică și un tabel de atrbute.

Modele de date – date VECTORIALE

Spaghetti – fără relații, date reprezentate/desenate aleator.

Topologice – între elemente există relații de: - vecinătate (contiguitare, adiacență) – fiecare arc are o direcție și câte un poligon în fiecare parte. Poligoanele care au un arc comun sunt adiacente. - conexiune (conectivitate) – arcele se intersectază prin noduri. Toate arcele care se

intersectează au un nod comun. - definirea ariei – arcele care se intersectează pentru a delimita o suprafață închisă definesc un poligon. Relațiile topologice sunt utilizate pentru a efectua funcții analitice.

Modele de date – introducerea datelor VECTORIALE

Datele vectoriale se introduc prin digitizare, vectorizare, editare (intorducere și modificare a datelor). Se referă la extragerea, în mediul digital, a entităților grafice de pe o hartă pe suport de hârtie, de pe o hartă scanată sau de pe o imaigne.

Formate de date: SHP (ESRI Shapefile – format standard), KML/KMZ, DXF, SVG, CSV, OSM etc.

Modele de date – date RASTER

O structură raster este caracterizată prin celelele (pixeli) care sunt poziționate într-un anumit fel pentru a crea o imagine.

Rezoluția unui raster – dimensiunea celulei exprimată în unități de teren (metri). Rezoluția exprimă acuratețea imaginii.

Sursă: Google Images

Modele de date – date RASTER

Fiecare pixel este un pătrat care reprezintă o porțiune din suprafață. Toate celulele au aceeași dimensiune. Pixelul este indivizibil și îi corespunde un număr (întreg sau real). Celulele sunt așezate pe linii și pe coloane sub forma unei matrici carteziene și se află într-un sistem de coordonate.

rânduri

Pixelul/Celula este cea mai mică unitate de reprezentare pentru o structură raster

coloane

Sursă: Google Images

Modele de date – forme de date RASTER Surse de date raster: - Hărți scanate

- Imagini satelitare - Imagini aeriene - Date convertite din alte surse (conversia vector – raster, conversia TIN – raster, date provenite din procedee de interpolare)

Formate de date raster: JPEG, TIFF, BMP, ESRI GRID, ASCII GRID, ECW etc.

Modele de date: VECTOR vs. RASTER

Realitatea

Date vectoriale

Date raster Sursă: Google Images

Modele de date: VECTOR vs. RASTER

puncte

linie

puncte

poligon

linie

poligon

Sursă: Google Images

Modele de date: VECTOR vs. RASTER

Sursă: Google Images

Modele de date: VECTOR vs. RASTER

localitate

râu

date raster

date vectoriale Sursă: Google Images

Modele de date – date TIN TIN (Triangulated Irregular Network) - este o structură vectorială ce reprezintă o suprafață 2,5 D. Este alătuită dintr-o rețea neregulată de triunghiuri care au în componență: noduri, muchii și fațete.

Sursă: Google Images

Modele de date – ATRIBUT Nominal – se distinge o entitate față de alta. Este numeric sau text (alfanumeric). Exempu: nume de stradă, nume de pădure, nume de râu, tip de sol etc. Ordinal – valorile au o anumită ordine pe o scară dată: , = etc. Interval – se referă la niște domenii acceptate: interval de temperatură, intervale pentru debite, intervale pentru vârste ale populației etc. Raport – este asemănător cu cel interval. Se fixează o scară față de care ne raportăm. Ciclic – numerele acociate sunt cuprinse între 0° și 365° și reprezintă grade de unghi. Câmpuri pentru atribute: numeric – întreg sau real, text, dată calendaristică, BLOB (Binary Large Object)

Modele de date – ATRIBUT

3 Produse GIS

Produse GIS Date – fișiere vectoriale (punt, linie, poligon), imagini raster (aerofotoimagini, imagini satelitare), hărți (ca produs final rezultat. Exemplu: Harta unităților de relief din Romania, Harta unităților administrativ - teritoriale etc). Seturi de date – date succesive din mai multe perioade de timp (evoluția unor localități, distribuția în timp a unor poluanți, hărți de prognoză metorologice, dinamica unui râu etc). Servicii de date – date (vectoriale, raster) accesate prin intermediul unei interfațe care permite utilizatorului vizualizarea, selectarea, filtrarea, manipulare, analiza spațială, descărcarea datelor puse la dispoziție prin intermediul serviciului.

Produsele GIS sunt gestionate (stocate, actualizate, interogate, manipulate, vizualizate) într-o bază de date (locală sau stocată pe un server). Sursă: Google Images

4 Utilizare și aplicabilitate

Aplicabilitate

Analiză de rețea Inventarierea resurselor Selectare

Analiza bazinelor hidrografice

Măsurători spațiale Management teritorial

Analiză de incidente

Selectare de coridoare

Proiectare

Logistică

Modelare în transporturi

Analize demografice Management

Analize topografice

Explorarea resurselor

Răspândire Geoprocesare și modelare

Sursă: Google Images

Utilizare

În societate prin intermediul internetului

Individuală În echipă

Sursă: Google Images

Domenii de utilizare

Mediu - hărţi de impact - hărți de distribuţie a anumitor areale, specii - hărți de evoluţie şi răspândire a unor poluanţi - stabilirea calităţii mediului - stabilirea calităţii mediuluIi

Mediu – arii protejate

Mediu - Sistem integrat de mediu

Utilizare - domenii Geografie umană, economie, urbanism - planificare teritorială, turism - evoluţia populaţiei (pe diverse medii, structuri, sectoare de activitate, etc) - distribuţia spaţială şi influenţele asupra mediului - stabilirea unor areale de răspândire a anumitor parametrii urmăriţi (originea unor populaţii, locul de distribuţie a unor toponime, resurse) - stabilirea relaţiei spaţiu de locuit - populaţie - pretabilitatea terenului pentru anumite construcţii - influența activităților umane sau economice - dezvoltarea şi aşezarea durabilă

Transport Urban

Rețele de transporturi

Rețele de transporturi - Rețeaua CFR cu localizare stații

Rețele de transporturi - Calitatea drumurilor

Urbanism

Populație - Rezultate alegeri

Registru Agricol

Imobile

Analiză benzi de inundabilitate – cladiri

Analiză situații de urgență

Distribuția câinilor maidanezi

Promovabilitatea la Bacalaureat

Răspândirea populației

Servicii bancare

Benzinării

Servicii de curierat

Servicii de telefonie

Utilizare - domenii Geomofologie – pedologie - realizarea unor hărţi ce stabilesc corelaţii între geologie (tip de rocă, structură), pantă, expoziţia versanţilor şi anumite procese - determinarea unor modele generale de acţiune a unor factori ce au aplicabilitate generală - constatarea unor disfuncţionalităţi şi posibilitatea de a se interveni înainte şi de a lua măsuri de prevenire, combatere sau atenuare etc.

Utilizarea terenului

Utilizare - domenii Meteorologie - hidrologie - repartizarea acţiunii unor factori, procese, fenomene - hărţi de avertizare - vulnerabilitate le inundații - poziţionarea anumitor elemente - hărți de prognoză etc.

Sistem integrat de gestiune a administrațiilor bazinale

Sistem integrat de gestiune a inundațiilor

Hazard - Inundabilitate

Hărți de risc

Analize de inundabilitate

Distribuția temperaturii

Distribuția stratului de zăpadă

Utilizare - domenii Turism - repartizarea unităților de cazare - poziționarea obiectivelor turistice - poziționarea, planificarea unor trasee turistice etc.

Servicii de turism

Story map

Story map

Diverse servicii

Concluzii Sistemul GIS legat la o reţea de poziţionare globală (GPS) poate determina în orice moment poziţia în timp şi spaţiu, efectul, răspândirea, distribuţia, evoluţia unor servicii, fenomene, procese, obiecte urmărite. În secolul tehnologiei, informatizarea devine un element cheie în eficientizarea timpilor de lucru şi a seviciilor. Existenţa şi implementarea unui GIS în cadrul unui institut, a unei firme sau unei organizaţii, indiferent de profil, vor deveni indispensabile şi obligatorii datorită importanţei aplicabilităţii lor la toate nivelurile (economic, social, politic, financiar, educaţional etc).

Mulțumesc!