Geographic-Information-Systems

Published on June 2016 | Categories: Types, Books - Non-fiction | Downloads: 62 | Comments: 0 | Views: 721
of 33
Download PDF   Embed   Report

Geographic-Information-Systems

Comments

Content

Curs 1. Ce este GIS-ul? GIS este acronimul denumirii in limba engleza a Sistemelor Informatice Geografice: Geographic Information Systems (SUA), Geographies Information Systems (Marea Britanie, Australia, Canada), Geographic Information Science (academic). O prima incercare de intelegere a ceea ce este GIS-ul ar putea fi usurata de explicarea termenilor ce alcatuiesc numele acestui concept. • Sistem informatic: se refera la volumul imens de date ce sunt manipulate in cadrul unui GIS cu ajutorul calculatorului. Toate obiectele lumii reale pot descrise printr-un set de caracteristici particulare sau atribute. Aceste date de tip alfa-numeric, impreuna cu informatiile privind pozitia in spatiu, trebuie stocate si gestionate pentru toate elementele spatiale de interes. Sistemele computerizate au devenit vitale in stocarea sj prelucrarea unui volum informal aflat in continua crestere, in tratarea unor algoritmi spatiali si integrarea unor date caracterizate prin scari, proiectii si formate diferite. Sistemul Informatic (SI) poate fi definit ca fiind o colectie de hardware, software si proceduri proiectate in scopul culegerii, gestionarii, manipulari, analizei, modelarii si afisarii datelor utilizate pentru rezolvarea problemelor complexe de administrare sj planificare. • Utilizarea termenului geografic este justificata de faptul ca GIS lucreaza principal cu elemente geografice sau spatiale. Obiectele, ce pot fi de natura fizic culturala sau economica, sunt specificate prin pozifia lor precisa in spatiu Elementele unei harti nu sunt altceva decat reprezentari spatiale ale obiectelor din lumea reala. Simbolurile, culorile sau stilurile de linii sunt folosite pentru reprezenta diferitele caracteristici spafiale pe o harta bidimensionala. Datorita inrudirii sale cu cartografia, GIS-ul ar putea fi privit ca rezultat mariajului dintre Cartografierea Asistata de Calculator si tehnologia bazelor date. Spre deosebire insa de harta traditionala, GIS-ul beneficiaza de avantajul inerent al stocarii si prezentarii separate a datelor. Ca urmare, datele pot prezentate si vizualizate in diverse moduri. Exista numeroase deflnitii ale GIS-ului - tehnice, stiintifice, comercial majoritatea vehiculand cativa termeni comuni ce se refera la cartografiere, baze de date si analiza spatiala. Varietatea acestor definitii reflecta de altfel procesul continuu, evolutiv, strabatut de GIS. In continuare sunt prezentate cateva dintre cele mai utilizate definitii ale GIS-ului. o Burrough (1986): GIS este un puternic set de instrumente pentru culegerea, stocarea, transformarea si vizualizarea datelor spaţiale ale lumii reale. o Chorley (1987): Un sistem de achizifionare, stocare, verificare, integrare, prelucrare, analiza si afisare a datelor georeferentiate. o Savulescu (1996): Un GIS este un ansamblu de persoane, echipamente, programe, metode si norme, avdnd ca scop culegerea, validarea, stocarea, analiza si vizualizarea datelor geografice. o ESRI (Environmental Systems Research Institute, Inc.): GIS este un instrument bazat pe calculator, pentru realizarea hartilor si analiza lucrurilor ce exista si a evenimentelor ce se petrec pe Pamant. Tehnologia GIS combind

operatiile uzuale de baze de date, precum interogarea si analiza statistica, cu avantajele vizualizarii unice si analizei geografice oferite de catre harti. Aceste calitati diferentiaza GIS-ul de alte sisteme informatice, punandu-l la dispozitia unui public larg si variat sau al firmelor particulare, in scopul explicitarii fenomenelor, predictiei efectelor si planificarii strategiilor. o The Geographer's Craft Project, Department of Geography, University of Texas: GIS este o baza de date specializata, in care un sistem de coordonate spatial obisnuit, este principalul mijloc de referinta. De o mare complexitate, GIS-ul necesita urmatoarele mijloace: - date de intrare provenind din harti, fotografii aeriene, de la sateliti, relevee sau alte surse; - stocarea datelor, redarea si interogarea; - transformarea datelor, analiza si modelarea, incluzand statistica spatiala; - expunerea datelor sub forma de harti, rapoarte si planuri. Asupra acestei definitii se impun cateva observatii: GIS-ul este conectat la alte aplicatii de baze date, insa cu diferenta importanta ca toate informatiile sunt legate de o referinta spatiala. Alte baze de date pot contine informatii locale, precum adresa sau codul postal, insa bazele de date GIS utilizeaza georeferenfierea ca principal mijloc in stocarea si accesarea informatiei. • GIS integreaza numeroase tehnologii, precum cele pentru analiza fotografiilor aeriene si a imaginilor furnizate de sateliti, pentru crearea modelelor statistice sau desenarea hartilor. • GIS-ul, cu tabloul sau de functii, ar trebui privit mai curand ca un proces decat doar ca un pachet de programe, altfel s-ar neglija tocmai rolul determinant pe care il are in cadrul unui proces decizional.


CONCEPTE DE BAZA ALE GIS Informaţiile geografice conţin date despre suprafaţa, subsolul si atmosfera Pamantului. In mod obisnuit, se considera ca informatiile geografice sunt cele furnizate de harta, insa ele pot fi de orice alt tip, avand o localizare bine definita pe suprafata Pamantului sau relativa la acesta. Aceste date pot fi achizitionate prin masuratori, teledetectie, observatii directe in teren, pot fi definite prin intermediul ridicarilor topografice sau pot fi rezultatele unor analize sau simulari de date GIS. Semnificatia acestora este data atat de aspectele spatiale, cat si de cele nespatiale, de exemplu "unde" si "cum". In timp ce primele sisteme de computerizare a informatiilor geografice se concentrau in principal asupra aspectelor privind acuratetea unor componente ale hartii, noile abordari considera fundamentala problema modelarii efective ; conditiilor lumii reale, sub forma unei regiuni bine delimitate, insotita de descrierea ei (fig. 1.).

Fig.1. Prin utilizarea GIS, o lume "simplificata" poate fi introdusa in calculator Informatizarea s-a extinsa si asupra domeniilor conexe. Astfel, datele oferiţi de teledetecţie si măsurători directe sunt achiziţionate frecvent, in forma digitala, după cum fotografiile aeriene au început sa fie exploatate prin utilizarea unor noi tehnologii de scanare. Chiar si informaţii netraditionale, in forma unor rapoarte asupra unei locaţii sau înregistrări video ale unor evenimente, sunt adesea integrate in bazele de date ale sistemului. Aşa cum sugestiv se ilustrează in figura 1, prin prelucrarea si reprezentarea datelor localizate geografic, înţelegerea noastră asupra lumii reale cunoaşte o intensificare. Astăzi Sistemele Informatice Geografice se afla in plin proces de completare a jumatatii superioare a piramidei. Principalul avantaj al computerizării informaţiilor geografice este acela al integrării rapide a numeroase seturi de date de tipuri si cu surse variate intrun singur sistem, folosind caracteristica lor comuna: localizarea geografica. In fapt, obiectivul Sistemelor Informatice Geografice este tocmai asigurarea unei structuri organizate pentru gestionare unor colecţii complexe si diversificate de informaţii geografice, precum si a unor instrumente si funcţii pentru afişare, interogare, prelucrare, simulare (fig.2).

Fig. 2 GIS - o "masina de integrare a datelor" Analiza spaţiala merge dincolo de o simpla redare, permiţându-ne explorarea relaţiilor si a proceselor spaţiale.

Fig. 3 Componentele unui GIS (dupa ESRI). Periferice comune pentru orice Sistem Informatic Geografic: digitizorul, pentru convertirea datelor cartografice tiparite, in format digital; scanner-ul, utilizat pentru importul imaginilor ce pot fi ulterior digitizate pe ecran; modem-ul, care asigura importul automat al imaginilor satelitare sau alte informatii si comunicarea cu alte retele; imprimanta sau ploter-ul, pentru prezentarea rezultatelor prelucrarii datelor.

-

-

Fig. 4 Componentele hard. Sistemul Informatic Geografic pentru o aplicaţie particulara poate dezvoltat prin utilizarea unei game largi de software. In mod obişnuit, acestea se încadrează intr-una dintre următoarele categorii: - soft special proiectat pentru dezvoltarea GIS (cum ar fi ARC/INFO); - soft pentru proiectare asistata de calculator (CAD) sau cartografiei asistata de calculator (Computer Aided Mapping - CAM); - soft cu scop general, cum ar fi Sistemele de Gestiune a Bazelor de Date (SGBD). Decizia alegerii pachetelor de programe ce vor fi utilizate nu este de loc sarcina uşoara. Un sistem modern, interactiv, presupune utilizarea unor programe ale căror componente sa satisfacă următoarele sarcini: - introducerea, editare, verificarea si validarea datelor;

-

gestiunea bazelor de date; analiza si transformarea datelor; afişarea si redarea datelor.

Datele reprezintă cea mai importanta componenta a sistemelor informatice geografice. Datele geografice si datele tabelare asociate pot proveni din sursele interne ale unei organizaţii sau pot fi procurate de la un distribuitor specializat. Principalele surse de date GIS sunt ilustrate in fig. 5. Un sistem informatic geografic poate integra datele spaţiale cu alte surse de date pe care le organizează si gestionează cu un SGBD. Structura datelor in GIS este ilustrata fig. 6.

Fig. 5 Surse de date in GIS. Tehnologia GIS ar avea o valoare limitata fara un personal specializat, bine instruit, care sa administreze sistemul si sa dezvolte strategii pentru aplicarea ei la problemele lumii reale. Personalul GIS cuprinde atât specialiştii care proiectează si menţin sistemul, cat si pe cei care se utilizează ca instrument pentru rezolvarea problemelor din domeniul lor de activitate. Nivelul de specializare a personalului se regăseşte in "piramida activităţii GIS"
Cercetare GIS -dezvoltare software

Fig.6. Piramida activitatii GIS (dupa Marble ). Pentru a avea succes, sistemul informatic geografic, trebuie sa opereze in

concordanta cu un plan de afaceri si un regulament bine conceput, care reprezintă modele si practici de operare unice pentru fiecare organizaţie. Proiectarea unui GIS ca model al lumii reale pentru o aplicaţie particulara presupune metode de identificare si conceptualizare a problemei ce trebuie rezolvata. Maniera in care sunt introduse, stocate si analizate datele in cadrul unui GIS trebuie sa oglindească modul in care vor fi utilizate ulterior informaţiile in cadrul unei activitati de cercetare sau in luarea unei decizii. Organizaţiile ce utilizează GIS-ul trebuie sa stabilească cele mai potrivite proceduri, pentru a se asigura ca datele sunt utilizate corect si eficient si pentru a menţine calitatea acestora.

Cursul 2 Functiile unui GIS. Etape de lucru in elaborarea unui proiect GIS. Metode de achizitionare.

In linii mari, un GIS trebuie sa indeplineasca urmatoarele functii sau operatii: 1. Introducere (Input); 2. Manipulare (prelucrare); 3 Gestiune; 4 Interogare si analiza; 5 Vizualizare. In continuare vor fi prezentate succint aceste functii, urmand ca in celelalte capitole sa se faca o descrierere mai detaliata.
• Input. Inainte de a fi utilizate, datele geografice trebuie convertite intr-un format convenabil. Procesul de transformare a datelor sub forma de harfi, in date numerice se numeste digitizare.Tehnologiile GIS moderne permit automatizarea complete a acestui proces cu ajutorul scanarii, doar anumite sarcini minore ramanand a fi rezolvate prin digitizare manuala cu ajutorul tabletelor digitizoare. In prezent exists deja un numar foarte mare de date in formate compatibile GIS. Ele pot fi obtinute de la furnizorii de date si pot fi incarcate direct intr-un sistem informatic geografic. • Manipulare (prelucrare). La fel ca si in cazul formatului, pentru un anumit proiect GIS, datele trebuie transformate sau prelucrate astfel incat sa fie compatibile cu sistemul respectiv. Informatiile geografice sunt disponibile la diferite scari. Inainte de a fi integrate in sistem, ele trebuie aduse la aceeasi scara (grad de detaliere sau acuratete). Aceasta poate fi doar o transformare temporara, in scopul afisarii, sau una permanenta, necesara intr-o analiza. Tehnologiile GIS ofera numeroase instrumente pentru pentru prelucrarea datelor spatiale si eliminarea celor care nu sunt necesare. • Gestiune. Pentru proiectele mici de GIS este suficienta stocarea informatiilor geografice sub forma unor fisiere. Totusi, in cazul in care volumul acestor date creste, iar numarul utilizatorilor devine semnificativ, se impune utilizarea unui sistem de gestiune de baze de date, pentru a usura stocarea organizarea si gestiunea datelor. Din punct de vedere structural, exista numeroase SGBD, insa in GIS pana in prezent modelul relational s-a dovedit a fi eel mai util. • Interogare si analiza. Odata pus in functiune sistemul ce confine informatiile geografice, putem pune intrebari simple de genul: "Cine este proprietarul parcelei din colt ? Care este distanta intre doua amplasamente ? Care este zona de teren industrial ?" Sau, se pot pune intrebari analitice, cum ar fi: "Unde se afla amplasamentele potrivite pentru a construi noi case ? Care este tipul de sol specific padurilor de stejar ? Daca se construieste o noua autostrada, cum va fi afectat traficult?"

GIS-ul pune la dispozitie atat posibilitafi simple de interogare de tipul "point-and-query", cat si instrumente sofisticate de analiza care sa furnizeze informatii oportune deopotriva managerilor si analistilor. Tehnologia GIS isi intra cu adevarat in drepturi atunci cand este folosita pentru a analiza date geografice in vederea stabilirii unor modele si tendinte, precum si pentru experimentarea unor scenarii de tipul "ce se intampla daca ?". GIS-urile moderne dispun de numeroase instrumente de analiza foarte puternice, dar doua sunt in special importante. - Analiza de vecinatate. Pentru a raspunde la intrebari de tipul: Cote case se afla la o distanta sub 100 m de conducta principals de apa ? Care este numarul total al clientilor pe o raza de 10 km in jurul acestm magazin ?, tehnologia GIS utilizeaza un procedeu numit buffering pentru determinarea relatiei de vecinatate dintre entitati. - Analiza overlay. Baza de date geografica este organizata in linii mari pe straturi sau layer-e. Integrarea datelor din layer-e diferite se face prir procedeul numit overlay. In spatele acestei operatii simple din puna de vedere vizual, de suprapunere a straturilor, se afla operati algebrice, operatii logice, operatii topologice etc. Prin aceaste suprapunere sau unificare spatiala pot fi integrate date despre sol pante, vegetatie sau proprietati funciare cu evaluarea impozitelor. • Vizualizarea. In mod traditional hartile au fost utilizate pentru explorarez Pamantului si a resurselor sale. Tehnologia GIS, ca o extindere a cartografiei,; sporit eficienta si puterea analitica a hartilor traditionale. Prin intermediu functiei de vizualizare, GIS-ul poate fi folosit pentru a produce imagini - harti grafice, animatii si alte produse cartografice - ce permit cercetatorilor sa-s vizualizeze subiectele activitafii lor intr-un mod in care nu a mai fost posibil. Utilizarea Sistemului Informatic Geografic nu trebuie înţeleasă ca o simplă interpretare a rezultatelor obţinute prin introducerea de date într-un set de formule preexistente. Având în vedere faptul că fiecare problemă de gestiune sau amenajare a teritoriului este unică, cel mai eficient mod de a utiliza resursele unui SIG constă în parcurgerea următoarelor etape pentru fiecare situaţie concretă: − definirea problemei; − achiziţionarea datelor necesare; − prelucrarea datelor şi exploatarea tuturor informaţiilor conexe; − elaborarea rapoartelor şi a scenariilor spaţiale; − interpretarea rezultatelor şi propunerea deciziilor optime. 1. În etapa de definire a problemei trebuie precizată natura rezultatelor care sunt căutate, caracteristicile generale şi locale ale arealului care urmează a fi analizat, locul problemei în viziunea destinatarului aplicaţiei. Trebuie precizată natura datelor necesare şi tipurile de layere tematice care vor fi necesare în vederea rezolvării problemei. În mod obligatoriu, harta finală trebuie să prezinte o soluţie clară de rezolvare a problemei. În această etapă trebuie concepute căile care trebuie parcurse, pentru ca harta finală şi raportul să conţină informaţiile solicitate şi să fie utilizabile. Informaţiile oferite trebuie să fie cât mai simple şi clare.

2.În etapa de achiziţionare a datelor trebuie să specificăm informaţiile primare necesare. Aceste informaţii vor servi la construirea bazei de date. Uneori se solicită layere tematice pentru care nu avem informaţi în baza de date. Aceasta situaţie este ea însăşi o problemă de rezolvat prin intermediul facilităţilor pe care le oferă un SIG. De exemplu, să presupunem faptul că trebuie rezolvată o problemă în care localizarea unei specii de plante aflată pe cale de dispariţie este necesară pentru a ajunge la soluţia problemei. Deoarece în baza de date nu există informaţii privind localizarea acestei specii de plante se vor lua în considerare factorii care favorizează apariţia şi dezvoltarea acestei plante (panta, expoziţia, tipul de sol etc.) şi din combinarea acestora asistată de SIG se va obţine layerul dorit O hartă intermediară conţine date necesare analizei dar care nu sunt accesibile ca layere în baza de date. Harta intermediară poate să fie construită dintr-un singur layer sau poate fi creată prin combinarea mai multor layere. De asemenea o hartă intermediară se poate obţine prin filtrarea informaţiilor unei hărţi preexistente. De exemplu, o hartă pedologică poate conţine 15 tipuri de soluri dar pentru aplicaţia curentă este necesară cunoaşterea distribuţiei spaţiale a numai trei tipuri. Se poate întâmpla ca harta să nu conţină informaţii suficiente; de exemplu trebuie precizat un buffer (coridor) de 100 m de-a lungul unui râu care să includă lunca sa, sau un buffer de 10 m de-a lungul unei şosele pentru a amenaja o perdea vegetală de protecţie. 3. În etapa de prelucrare a datelor se vor utiliza anumite proceduri pentru a crea layere tematice şi hărţi intermediare. Sistemele Informatice Geografice dispun de multiple proceduri de îndeplinire a acestor cerinţe. Exemplu: generarea atributelor noi, prin procedee de interogare a bazei de date, operaţii spaţiale singulare (interpolare, spaţializare, analize de vecinătate, analize de reţea, analize de densitate, etc.), operaţii spaţiale multiple (overlay vectorial, overlay matricial, overlay multicriterial, agregarea layerelor etc.) În general se utilizează aceleaşi proceduri ca şi în cazul precedent, dar se impune ca, pornind de la această subetapă, să se revină asupra etapelor precedente pentru a observa ce efect spaţial vor avea modificarea sensibilă a datelor sau a procedurilor de analiză. Prin aceasta se verifică corectitudinea căilor parcurse şi se corectează la timp eventualele erori tehnice. 4. În etapa de elaborare a rapoartelor şi a scenariilor spaţiale, rezultatele finale pot fi reprezentate sub forma rapoartelor statistice, tabelare, grafice, cartografice, etc. În acest sens se vor utiliza procedurile de afişare, selecţionare, redare şi listare profesionale cu care este înzestrat sistemul. În vederea elaborării scenariilor spaţiale se va recurge fie la proceduri de influenţare a variabilităţii datelor brute, fie la proceduri de modelare matematică. În acest ultim caz calitatea şi potenţialul limbajului de programare a sistemului sunt deosebit de importante. 5. În etapa de interpretare a rezultatelor şi de propunere a deciziilor optime se presupune faptul că nu există erori tehnice, o primă măsură de luat după încheierea celor patru etape precedente constă în verificarea rezultatelor. De aceea se vor elabora chei de verificare, procedeu care este în cea mai mare parte legat de natura aplicaţiei. Pentru a obţine un rezultat bun, rareori aceste etape sunt respectate liniar. Utilizatorul va reveni pe parcursul elaborării proiectului pentru a revizui,

chiar şi de mai multe ori, etapele deja parcurse.

Fig.6 Feedback-uri între etapele de realizare a unei aplicaţii GIS Unele situaţii vor cere redefinirea problemei, altele vor impune achiziţionarea unui surplus de date sau diversificarea tehnicilor de prelucrare etc. Procesul de elaborare a unei aplicaţii SIG impune, în mod firesc, un număr de feedback-uri care solicită ca utilizatorul să gândească înainte dar să se şi raporteze la etapele deja parcurse. Harta sau raportul poate constitui un final al proiectului SIG. Dar, analiza spaţială trebuie să conducă la mai multe scenarii spaţiale posibile din care se va selecţiona şi argumenta varianta optimă. Elementele specific geografice care se regăsesc în cadrul tehnologiei SIG sunt: datele geografice, hărţile, anumite reprezentări ale spaţiului şi unele procedee de colectare a datelor şi de analiză spaţială. Utilizarea acestor elemente în cadrul tehnologiei SIG a adăugat treptat noi aspecte calitative, având specific informatic, pe lângă cele de geografie clasica. Dintre acestea, în cadrul capitolului de faţă se vor prezenta problemele legate de spaţiul geografic şi de reprezentarea acestuia sub formă clasică şi în cadrul SIG. Procesul de achiziţionare fizică a datelor presupune utilizarea uneia dintre următoarele metode: introducerea manuală a datelor, digitizarea pe planşetă, digitizarea on-screen, baleierea automată, transferul electronic de date. Digitizarea sistemele informatice geografice operează, cu precădere, cu date în format digital. Datele geografice pot fi transformate în formă digitală prin digitizare sau prin vectorizare. Digitizarea este un procedeu simplu şi uzual de achiziţionare a datelor geografice. Prin digitizare se introduce geometria obiectelor obţinându-se date grafice (spaţiale). Datele grafice se vor lega ulterior, de atributele lor non-grafice. Procesul de digitizare achiziţionează datele cuprinse în conţinutul hărţilor, al aerofotogramelor, al schiţelor şi documentelor desenate în teren, pofilele cartografice, graficele etc. Digitizarea constă în parcurgerea geometriei obiectelor geografice cu ajutorul unui cursor care trebuie deplasat pe un plan (hartă) fixat pe o planşetă de

digitizat. Planul trebuie în prealabil calat cu ajutorul coordonatelor digitizorului. Aceste coordonate pot fi apoi transformate în coordonate geografice racordate la un sistem de proiecţie. Cursorul constă, în general, dintr-o lupă care conţine o reţea reticulară. Utilizatorul urmăreşte linia de digitizat cu ajutorul reţelei menţionate. Pentru a înregistra în memoria calculatorului coordonatele punctelor care aproximează linia, se va acţiona asupra butonului de pe cursor. Digitizorul înregistrează coordonatele (x;y) care sunt la originea entităţilor spaţiale. Procesul de digitizare începe cu precizarea scării şi a limitelor ariei de digitizat ( xmin ; ymin , respectiv xmax ; ymax ). Există două moduri de digitizare şi anume: digitizarea discretă sau punct cu punct şi digitizarea în flux continuu. Digitizarea în flux continuu are comenzi concrete de început şi de sfârşit. În perioada de timp dintre aceste două limite, cursorul, care se deplasează lin şi uniform de-a lungul liniilor, transmite coordonatele unor puncte aparţinând liniilor, la intervale de timp sau la distanţe egale, fixate anterior de către utilizator. Digitizarea este o operaţie manuală care implică riscul de apariţie a erorilor. Problemele care pot să apară în timpul digitizării sunt: închiderea poligoanelor, racordarea liniilor, omiterea involuntară a unor obiecte sau înregistrarea altora de mai multe ori, etc. Programele de digitizare oferă anumite funcţii speciale pentru eliminarea redundanţei (mai multe coordonate înregistrate pentru acelaşi punct, departajarea poligoanelor care se intersectează involuntar, acroşarea punctelor pe linii. Digitizarea nu ameliorează calitatea documentului iniţial, chiar dacă numărul de puncte înregistrate este foarte mare.

Cursul 3. Modele in GIS : raster si vector; Entitati grafice in modelul vector; Sisteme de coordonate,-georeferentierea. Modelul de reprezentare raster se bazează pe descompunerea imaginii corespunzătoare a unui strat de hartă într-o reţea de celule cu forme regulate. Forma celulelor folosite ca reţea de discretizare (grid) este de regulă pătrată, mai rar întâlnindu-se reţele de celule triunghiulare sau hexagonale. Discretizarea rectangulară a teritoriului este cea mai frecventă. Pătratul rezultat trebuie să fie suficient de mic pentru a permite reprezentarea limitelor obiectelor la un nivel de acurateţe acceptabil. Fiecare celulă se identifică prin doi indici, corespunzători liniei şi respectiv coloanei din matricea obţinută din discretizare. Astfel, din punct de vedere al poziţiei, are loc o transformare de la coordonate reale, la coordonate numerice întregi, reprezentabile pe ecranul calculatorului. Reprezentarea unei celule raster pe ecranul calculatorului se face de regulă folosind un pixel şi din această cauză se pot considera ca sinonime cele două denumiri: celulă şi pixel. Pixelul, sau elementul de imagine este cel mai mic element de pe suprafaţa de afişare căruia i se poate atribui în mod independent o intensitate sau o culoare care să reflecte o anumită valoare, conform unui cod al utilizatorului. Fiecare celulă va conţine o valoare care va semnifica prezenţa sau absenţa caracteristicii urmărite în zona respectivă. Atribuirea valorii unei celule se poate face prin aproximare după regula > 50% sau, pur şi simplu, după prezenţa simplă a caracteristicii în celula respectivă. Ambele sunt metode aproximative. Un alt element care defineşte o structură raster este dimensiunea celulei, respectiv dimensiunea arealului din realitate ce îi corespunde unei celule.

Fig.7. Reprezentarea Raster Modelul de reprezentare raster se bazează pe descompunerea imaginii corespunzătoare unui strat de hartă într-o reţea de celule cu forme regulate. Forma celulelor folosite ca reţea de discretizare (grid) este de regulă pătrată, mai rar întâlnindu-se reţele de celule triunghiulare sau hexagonale. Discretizarea rectangulară a teritoriului este cea mai frecventă. Pătratul rezultat trebuie să fie suficient de mic pentru a permite reprezentarea limitelor obiectelor la un nivel de acurateţe acceptabil. Fiecare celulă se identifică prin

doi indici, corespunzători liniei şi respectiv coloanei din matricea obţinută din discretizare. Modelarea vectorială are ca principală caracteristică definirea entităţilor spaţiale prin coordonate. Spre deosebire de modelarea raster, în care poziţia unei coordonate este deschisă de indicii pentru linie şi coloană, indicii care sunt doar nişte aproximări ale coordonatelor reale ale acelei celule, în modelarea vector se lucrează direct cu coordonate reale. Coordonatele spaţiale sunt, în cazul vector, continue şi nu discrete ca în cazul reprezentării raster, permiţând o redare mai fidelă a formei şi a caracteristicilor dimensionale ale obiectelor. Reprezentarea vector se caracterizează prin faptul că redă relaţiile spaţiale ale obiectelor sau entităţilor.

Fig.8. Reprezentarea vector Prin această reprezentare conturul unei entităţi se defineşte pe baza semnificaţiei ei fizice. O entitate va fi deci bine definită dacă se cunosc coordonatele ei şi în plus, fiecărei entităţi I se adaugă un cod astfel încât să fie posibilă identificarea caracteristicii modelate. Pentru definirea unui punct este nevoie de o pereche de coordonate, pentru a defini o linie este nevoie de un şir de puncte care descriu segmente, iar poligonul nu este altceva decât o linie în care ultimul punct coincide cu primul. În SIG există în principiu două categorii de date: datele grafice (entităţi), care se referă la desen (forma, poziţie) şi datele nongrafice care se referă la atributele entităţilor grafice. Datele nongrafice sunt gestionate în general după metodele clasice ale sistemelor de gestiune a bazelor de date. Prin urmare ele au o structură bine precizată, pot fi editate, actualizate, regăsite etc. Datele grafice sunt entităţile spaţiale. Ele sunt gestionate, de obicei, de proceduri specifice fiecărui SIG. Datele din această ultimă categorie pot fi reduse din punct de vedere topologic la trei concepte de bază: punctul, linia şi aria poligonală. în principiu, orice obiect sau fenomen spaţial poate fi reprezentat printr-un punct, linie sau arie poligonală, la care se adaugă specificarea (atributul) prin care se spune ce anume reprezintă. 1. Punctul se află la intersecţia a două drepte (coordonate) şi nu are nici o dimensiune. Prin punct se reprezintă, în cadrul SIG, staţii meteorologice, foraje, stâlpi etc. 2. Linia este alcătuită dintr-o mulţime de puncte şi are numai o singură dimensiune (lungimea). Exemple de linii sunt: cablurile electrice, liniile telefonice, conductele de petrol, chiar şi râurile şi căile de comunicaţie reprezentate la rezoluţia unei linii. 3. Aria poligonală reprezintă spaţiul bidimensional (în plan) din

interiorul unor limite. Exemple de arii poligonale sunt: unităţi administrativ teritoriale, parcele agricole, cartiere etc. Entităţile spaţiale derivate din primele sunt: reţeaua, suprafaţa şi volumul. 4. Reţeaua este constituită dintr-un set de linii interconectate care exprimă un singur obiect sau fenomen spaţial (o singură temă). Exemple: reţea hidrografică, reţea de căi ferate etc. De-a lungul reţelei, informaţiile de tip ' atribut pot să difere una de alta. 5. Suprafaţa este o entitate spaţială care are 3 dimensiuni. În orice punct al suprafeţei valorile cantitative sau calitative care descriu un obiect sau fenomen spaţial sunt identice. Prin entitatea spaţială numită suprafaţă se pot reprezenta: câmpul precipitaţiilor, potenţialul scurgerii de suprafaţă, densitatea medie a populaţiei, venitul naţional pe cap de locuitor etc. 6. Solidul este o entitate spaţială care, similar ca şi în geometria spaţială, are 3 dimensiuni. în realitate, cele mai multe entităţi spaţiale sunt volume, dar reprezentarea lor în plan pun în evidenţă fie arii poligonale fie suprafeţe. Iată câteva exemple: volumul unei mase de aer, volumul unui zăcământ de hidrocarburi, volumul de rocă care trebuie dislocuit dintr-o exploatare etc. Sistemele geodezice de referinta definesc forma si marimea Pamantul originea si orientarea sistemului de coordonate utilizat in realizarea hartilor sunt vitale pentru activitatile ce presupun folosirea datelor spatiale. Utilizate catre cartografie, topografie si astronomie, ele apartin domeniului de studiu geodeziei. Sistemele geodezice de referinta furnizeaza suprafata de referinta care se fundamenteaza intocmirea hartilor si Sistemele Informatice Geografice. Denumirea acestora in limba engleza este geodetic datums, dar adesea e utilizat doar termenul datums. Dintre definitii o vom mentiona pe cea data dictionarul GIS (ESRI 1996): "un datum este un set de parametri si puncte control utilizat pentru a defini cu acuratete forma tridimensionala a Pamantului (de exemplu ca un elipsoid)". Intr-o prima aproximatie, se considers ca forma Pamatului este cea a unei sfere a carei Raza este de 6371 km. Uneori, aceasta aproximare este adoptata pentru a usura calculele matematice. Ea serveste, de asemenea, intocmirea unor harti la scari mai mici de 1:5000000. In realitate, Pamantul este turtit la poli si bombat la Ecuator. Corp geometric a carui forma este cea mai apropiata de cea a Pamantului este elipsoidul de rotatie - obtinut prin rotirea unei elipse meridiane in jurul axe mici.

Pamantul vazut din spatiu Fig.9. Aproximarea formei Pamantului

Sfera

Elipsoid de rotatie

Fig.10. Elipsoidul de rotatie si geoidul Pozitia unui punct din spatiu este definita in cadrul unui sistem de coordonate care poate fi: sistem de coordonate carteziene, sistem de coordonate polare, sistem de coordonate geografice si sistem de coordonate al unui anumit tip de proiec^ie. • Sistemul de coordonate geografice ale unui punct defineste latitudinea cp, longitudinea X si altitudinea absoluta a acelui punct fata de nivelul zero absolut (% 3.6). Softurile GIS sunt echipate cu algoritmi ce permit transformarea coordonatelor dintr-un sistem in altul. Aceasta operate este necesara in cazul unor aplicatii care utilizeaza harti ce nu se coreleaza intre ele, fiind editate in diverse perioade de timp. Polul nord 55°N 60°E

Originea sistemului de coordonat

Polul sud

Fig.11. Sistemul de

coordonate geografice De asemenea, transformarile de coordonate sunt necesare in cazul trecerii de la coordonatele geografice la cele carteziene atunci cand urmarim detalierea confinutului harfii prin modificarea scarii. Reprezentarea suprafefei curbe a Pamantului pe o suprafafa plana este o problema ce i-a preocupat pe oamenii de stiinfa din cele mai vechi timpuri. Dea lungul secolelor au fost propuse numeroase sisteme de reprezentare in plan a suprafefei Pamantului. Prin sistem de proiecfie sau proiecfie cartografica se intelege procedeul matematic cu ajutorul caruia este reprezentata suprafafa curba a Pamantului pe o suprafafa plana, numita harta. In funcfie de caracteristicile proiecfiei, refeaua cartografica reprezentand proiecfia meridianelor si paralelelor ia diferite forme. Aceasta transpunere a suprafefei curbe pe suprafafa plana a hartii este destul de dificila, datorita distorsiunilor inerente ce apar si care afecteaza forma elementelor reprezentate, distanfele si unghiurile dintre acestea. Diferitele proiecfii produc diferite distorsiuni. O ilustrare sugestiva a modului in care sunt alterate proprietafile spatiale prin proiecfie este data de figura 12.

Fig.12 Proiecfia retelei geografice. Elementele unui sistem de proiecfie sunt: - planul de proiecfie - poate fi o suprafafa plana sau o suprafafa desfasurabila (cilindrica sau conica), tangenta sau secanta la elipsoid; - punctul de vedere sau de perspective - este punctul din care se considera ca pleaca razele proiectante; - punctul central al proiecfiei - este punctul situat de obicei in central suprafetei de proiectat;

-

scara reprezentarii - indica raportul dintre elementele de pe elipsoid si cele de pe proiectie; reteaua geografica - este formata din meridianele si paralelele considerate pe elipsoidul de referinfa; reteaua cartografica sau canevasul - reprezinta reteaua rezultata din proiectia in plan a refelei geografice; reteaua kilometrica - este un sistem de drepte echidistante (1 km), paralele la axele sistemului de coordonate rectangular, cu ajutorul carora se pot stabili coordonatele X si Y ale unui punct de pe harta.

Clasificarea proiectiilor se poate face in functie de criterii precum: specificul deformafiilor produse, pozitia planului de proiecfie in raport cu elipsoidul de referinfa, suprafafa geometrica cu ajutorul careia se face trecerea in plan sau pozitia punctului de perspective. In funcfie de specificul deformafiilor produse, proiecfiile se numesc: - proiectii conforme sau ortogonale - sunt proiecfiile ce pastreaza nedeformate unghiurile, elementele deformate find suprafefele si distantele; - proiectii echivalente - sunt cele care pastreaza nedeformate suprafetele; - proiectiile arbitrare - sunt cele care nu pastreaza nici unghiurile, nici distanfele; din aceasta categorie fac parte proiecfiile echidistante care pastreaza nedeformate distantele pe anumite directii. In funcfie de pozifia punctului de vedere sau de perspective, proiecfiile pot fi: - proiectii gnomonice - cand punctul de vedere este amplasat in central Pamantului; - proiectii stereografice - cand punctul de vedere este diametral opu; punctului central al proiecfiei; - proiectii ortografice - cand punctul de vedere se afla situat la infinit liniile de proiecfie fiind paralele intre ele.

Fig. 13 Tipuri de proiectii Georeferenţierea În cadrul SIG, realitatea spaţială este reprezentată sub forma unei sumei dintre spaţiul în care operează SIG şi datele cu care operează SIG. Spaţiului I geografic şi coordonatelor sale reale trebuie să li se atribuie, în cadrul SIG, un spaţiu informatic în limitele căruia se va construi baza de date, layerele, hărţile etc. în cadrul acestui spaţiu se vor desfăşura toate operaţiile specifice SIG, inclusiv analiza spaţială. Georeferenţierea înseamnă, în primul rând, identificarea cu ajutorul elipsoizilor şi a proiecţiilor cartografice disponibile a spaţiului informatic care simulează spaţiul real (georeferenţierea spaţiului). În cel de-al doilea rând, georeferenţierea înseamnă referenţierea datelor geografice (georeferenţierea datelor). Prin această operaţie, datele geografice vor intra în spaţiul informatic georeferenţiat şi vor căpăta poziţii care corespund cu exactitate, poziţiilor lor naturale. Chiar şi datele statistice care intervin în proiectul SIG se impun a fi georeferenţiate. Dacă georeferenţierea spaţiului în care va opera SIG a fost corect efectuată, atunci georeferenţierea datelor se realizează prin simpla introducere a coordonatelor entităţilor geografice. Data georeferenţiată este acea dată care poate fi corelată cu o poziţie bine determinată de pe Pământ. De exemplu, coordonatele unei cote reprezintă georeferenţierea altitudinii absolute a ei. Limitele administrative ale unui judeţ reprezintă georeferenţierea totalului populaţiei din judeţul respectiv. Ataşarea proprietăţilor solurilor unităţilor teritoriale pedologice este un exemplu de georeferenţiere a datelor în cadrul SIG. Dacă şi unităţile pedologice au fost, în prealabil, georeferenţiate spaţial,

atunci putem spune că georeferenţierea este completă. În procesul de georeferenţiere pot să apară o serie de elemente, mai mult sau mai puţin obiective, care ar putea să altereze rezultatele acestui proces şi analizele ulterioare. Prima cerinţă este ca unităţile spaţiale să aibă contururi clare inconfundabile şi să fie însoţite de coordonate corecte. Nici un areal din teritoriul analizat nu trebuie omis de la procesul de georeferenţiere. Orice unitate teritorială, obiect sau fenomen geografic poate avea doar un singur set de coordonate. Acelaşi set de coordonate nu poate fi atribuit la mai multe unităţi teritoriale. Trebuie să se ţină seama de o corespondenţă rezonabilă între scara care este capabilă să releve variaţia spaţială a fenomenului studiat şi elementele cartografice utilizate pentru georeferenţiere.

Cursul 4 Functii in GIS –ul raster. DTM ul raster. Produse software Funcţiile de generalizare implică reaşezarea datelor în anumite clase dorite de utilizator. Rezultatul generalizării este reducere nivelului de detaliu astfel unele amănunte generale devenind mai pregnante. Exemplu: gruparea totalităţii mari de substanţe dizolvate în câteva clase: dintre care substanţe periculoase, subliniază o caracteristică importantă a acestor parametri. Funcţiile de calcul în bazele de date atributele fără identificatori sunt stocate ca valori funcţional independente. Acesta implică că dacă o valoare poate fi obţinută din alte valori se stabileşte o relaţie de dependenţă

funcţională. Exemplu: datele despre densitate populaţiei pot fi obţinute din datele despre numărul de locuitori şi datele despre ariile locuite. Funcţiile de calculare implică operaţii aritmetice, matematice, logice şi condiţionale care se aplică datelor atributive. Exemplu: calculul perimetrelor de zone inundabile între două cote ale unui râu. Operaţiile de suprapunere de straturi (overlay). Rezultatele operaţiilor de overlay sunt noi informaţii spaţiale. Suprapunerea de straturi creează noi seturi de date conţinând arii noi formate de intersecţia graniţelor ariilor între două hărţi. Cel mai bine se pretează la această operaţie de suprapunere sistemul raster. Overlay-urile posibile sunt: • aritmetice • logice • condiţionale Operaţiile overlay aritmetice implică folosirea funcţiilor matematice ca: +−∗ / , adunarea, scăderea, înmulţirea, împărţirea pentru fiecare valoare , , , din cele două straturi. Operaţiile logice sunt reprezentate de operatorii logici (AND, OR, XOR): şi sau, non. Operaţiile condiţionale sunt mai sofisticate în mecanismul de suprapunere. În general sunt două feluri de operaţii condiţionale: cu tabele bidimensionale şi cu condiţii. Tabelele bidimensionale sunt folosite pentru a suprapune două hărţi. Valorile de ieşire (rezultatele) pentru fiecare combinaţie de valori este controlată de operator (cu combinaţii impuse. Operaţiile de suprafaţă. Operaţiile de suprafaţă folosesc caracteristicile de vecinătate a valorilor. Acest tip de operaţii sunt în general legate de suprafeţe continue. Exemplu: harta pantelor poate fi calculată prin comparaţia dintre o valoare a altitudinii cu altitudinile adiacente. Aceste operaţii mai sunt numite operaţii de vecinătate şi sunt împărţite în 4 tipuri: • funcţii topografice • funcţii de iluminare • funcţii de vizualizare • interpolare Funcţiile topografice. Suprafeţele caracteristice cum ar fi pantele, relieful sau forma pantelor sunt legate de topografie. Funcţiile topografice sunt folosite să calculeze valorile care să descrie topografia unei locaţii geografice specifice. Se aplică în general la sistemul raster. Funcţiile de iluminare. Aceste funcţii calculează valorile de iluminare ca şi cum suprafaţa ar fi iluminată dintr-o anumită direcţie şi sub un anumit unghi. Aceste funcţii au o utilitate de prezentare dar pot fi folosite şi în analize. Se calculează pantele care sunt în general iluminate mai mult şi astfel se apreciază cantitatea de vegetaţie care va creşte, se mai foloseşte la studiile de evaporaţie şi de scurgere de suprafaţă sau la calculul coeficientului de rugozitate a terenului. Funcţiile de vizualizare. Sunt în general funcţii care permit o reprezentare a datelor mai aproape de reprezentarea 3 D, sau sunt funcţii care se folosesc pentru o reprezentare spectaculoasă a datelor. Interpolarea. Este operaţia care obţine noi date din datele existente în apropiere, prin anumite funcţii matematice. Fiecare funcţie de interpolare are specificul ei, avantajele şi dezavantajele. Interpolarea poate fi:

• interpolarea punctuală (valori ale permeabilităţii) • interpolarea liniară (valori ale izoliniilor) Operaţiile de conectivitate. Sunt create noi entităţi spaţiale din entităţile existente care aveau caracteristici comune şi erau conectate între ele. Sunt posibile diferite operaţii de conectivitate: • funcţii de continuitate • funcţii de proximitate • funcţii de împrăştiere (difuze) • funcţii de căutare • funcţii de reţea Funcţiile de continuitate se referă la ariile care au caracteristici comune şi condiţii de legătură. Exemplu: avem o hartă cu zonarea terenului: pădure, râuri, mlaştini; aria căutată trebuie să fie mai mică de 400 Km şi nici o secţiune nu trebuie să fie mai apropiată de 10 Km. Funcţiile de proximitate. Acestea măsoară distanţa dintre entităţile spaţiale şi un punct sau o ţintă de referinţă. Măsurarea acestor distanţe nu se referă atât la lungimi cât şi la timp şi costuri. Exemple de operaţii de proximitate sunt: determinarea zonelor de buffer sau determinarea costului minim, sau determinarea timpului de parcurgere între două entităţi. Analiza de vecinătate este o operaţie unară (se aplică unui singur layer), cu ajutorul căreia se creează entităţi noi pornind de la cele existente. Principiul de bază este identificarea zonei aflată la o distanţă constantă de entitate şi transformarea acestei zone (numită vecinătate, zonă tampon sau buffer) într-o entitate nouă. Există o mare varietate de tipuri de buffere, criteriile de clasificare ale acestora fiind: tipul de entitate pentru care se aplică, distanţa constantă sau variabilă faţă de entitate sau aplicare în exterior sau în interior. În plus, realizarea unui buffer, poate fi o operaţie care să se repete, obţinându-se astfel buffere multiple. Funcţiile de împrăştiere (difuzie). Sunt operaţii speciale care se aplică fenomenelor de împrăştiere cum ar fi dispersia poluanţilor sau determinarea zonelor potenţial inundabile. DEM (modelul altitudinal digital) şi DTM (modelul digital de teren) este definit ca fiind un număr de şiruri ordonate de coordonate şi altitudini ce reprezintă distribuţia spaţială a reliefului referit la cote absolute. În principiu un model digital al terenului (DEM) descrie în formă digitală altitudinea fiecărui punct dintr-o zonă dată şi stochează informaţii în aşa denumitele linii ‘schelet’. Un DTM include distribuţia spaţială a proprietăţilor terenului conţinând nu numai DEM cât şi informaţii adiţionale cum ar fi folosirea terenului, tipul scurgerii, pante, etc. Unităţile topomorfologice se constituie în entităţi distincte care alcătuiesc un grup de caracteristici ale terenului. Acestea include distribuţia hidrografică a surselor de apă, felul şi mărimea râurilor, forma, mărimea şi orientarea (iluminarea) pantelor. Idrisi IDRISI (Clark University, Graduate School of Geography - IDRISI Project, 950 Main Street, SUA) este un Sistem Informatic Geografic care lucrează în mod raster, şi care este echipat şi cu anumite funcţii de procesare

a imaginilor prelevate prin procedee de teledetecţie. Este scris în Borland Pascal şi Visual Basic, şi funcţionează pe diferite sisteme de exploatare. Conţine şi anumite proceduri care permite importarea şi vizualizarea datelor cu structură vector. Nu a fost creat cu un scop lucrativ ci mai degrabă formativ, proiectul IDRISI fiind susţinut şi din alte resurse: United Nations Institute for Training and Research (UNITAR), United Nations Environment Programme Global Resource Information Database (UNEPIGRID), United States Agencyfor International Development (USAID). În cadrul IDRISI, caracteristicile tematice cuprinse în baza de date geografice, sunt conţinute de fişiere imagini, fişiere atribut în format pseudorelaţional, compatibil cu SGBD: dBASE, FOXPRO sau Microsoft ACCESS, în mod raster, spaţiul geografic este discretizat sub forma unor celule rectangulare. În mod raster, spaţiul geografic este discretizat sub forma unor celule rectangulare. Fiecare celulă (sau pixel) este referenţială printr-o intersecţie de linie şi coloană. Ea conţine o valoare care exprimă o magnitudine numerică sau alfanumerică. IDRISI este conceput pentru a lucra cu informaţii tematice, fiecare strat reprezintă variaţia spaţială a unui singur fenomen, o singură variabilă. Datorită rutinelor şi procedurilor cu care este înzestrat, IDRISI se remarcă prin diversitatea analizelor spaţiale, dar este limitat în domeniul gestiunii datelor atribuţii în restituţia cartografică a rezultatelor. Conţine peste 100 de funcţii care se grupează sub formă de module (figura următoare).

Arhitectura modulară a sistemului IDRISI
1.

2. 3.

4.

5.

Modulul Central conţine următoarele submodule: Gestiunea sistemului, Intrarea datelor, Vizualizarea, Gestiunea şi reformatarea fişierelor. Modulul de Analiză Spaţială este alcătuit din submodulele: Interogarea bazei de date, Algebra cartografică, Operaţii spaţiale. Modulul de Procesare a Imaginilor include: Corecţii radiometrice şi geometrice ale imaginilor, Intensificarea sau filtrarea imaginilor, Clasificarea imaginilor, Transformarea imaginilor. Modulul de Analiză Statistică Cartografică este specializat pe următoarele funcţii: Statistica descriptivă, Analiza de regresie, Elemente de Geostatistică, Elemente de Analiza Seriilor de Timp/Imagini etc. Modulul Perifericelor cuprinde submodule consacrate operaţiilor de import/export de fişiere şi transformărilor de formate de fişiere

Cursul 5 Functii in GIS- ul vector. DTM ul vector.Produse software. Funcţiile de selecţie (Queries) implică furnizarea de noi date fără alterarea datelor existente. Exemplu: care este precipitaţia zilnică din un număr mare de date existente despre precipitaţii SELECT *FROM RAIN. Funcţiile de generalizare implică reaşezarea datelor în anumite clase dorite de utilizator. Rezultatul generalizării este reducere nivelului de detaliu astfel unele amănunte generale devenind mai pregnante. Exemplu: gruparea totalităţii mari de substanţe dizolvate în câteva clase: dintre care substanţe periculoase, subliniază o caracteristică importantă a acestor parametri.

Funcţiile de calcul în bazele de date atributele fără identificatori sunt stocate ca valori funcţional independente. Acesta implică că dacă o valoare poate fi obţinută din alte valori se stabileşte o relaţie de dependenţă funcţională. Exemplu: datele despre densitate populaţiei pot fi obţinute din datele despre numărul de locuitori şi datele despre ariile locuite. Funcţiile de calculare implică operaţii aritmetice, matematice, logice şi condiţionale care se aplică datelor atributive. Exemplu: calculul perimetrelor de zone inundabile între două cote ale unui râu. Funcţiile topografice. Suprafeţele caracteristice cum ar fi pantele, relieful sau forma pantelor sunt legate de topografie. Funcţiile topografice sunt folosite să calculeze valorile care să descrie topografia unei locaţii geografice specifice. Se aplică în general la sistemul raster. Funcţiile de iluminare. Aceste funcţii calculează valorile de iluminare ca şi cum suprafaţa ar fi iluminată dintr-o anumită direcţie şi sub un anumit unghi. Aceste funcţii au o utilitate de prezentare dar pot fi folosite şi în analize. Se calculează pantele care sunt în general iluminate mai mult şi astfel se apreciază cantitatea de vegetaţie care va creşte, se mai foloseşte la studiile de evaporaţie şi de scurgere de suprafaţă sau la calculul coeficientului de rugozitate a terenului. Funcţiile de vizualizare. Sunt în general funcţii care permit o reprezentare a datelor mai aproape de reprezentarea 3 D, sau sunt funcţii care se folosesc pentru o reprezentare spectaculoasă a datelor. Funcţiile de conectivitate. Sunt create noi entităţi spaţiale din entităţile existente care aveau caracteristici comune şi erau conectate între ele. Sunt posibile diferite operaţii de conectivitate: • funcţii de continuitate • funcţii de proximitate • funcţii de împrăştiere (difuze) • funcţii de căutare • funcţii de reţea Funcţiile de proximitate. Acestea măsoară distanţa dintre entităţile spaţiale şi un punct sau o ţintă de referinţă. Măsurarea acestor distanţe nu se referă atât la lungimi cât şi la timp şi costuri. Exemple de operaţii de proximitate sunt: determinarea zonelor de buffer sau determinarea costului minim, sau determinarea timpului de parcurgere între două entităţi. Analiza de vecinătate este o operaţie unară (se aplică unui singur layer), cu ajutorul căreia se creează entităţi noi pornind de la cele existente. Principiul de bază este identificarea zonei aflată la o distanţă constantă de entitate şi transformarea acestei zone (numită vecinătate, zonă tampon sau buffer) într-o entitate nouă. Există o mare varietate de tipuri de buffere, criteriile de clasificare ale acestora fiind: tipul de entitate pentru care se aplică, distanţa constantă sau variabilă faţă de entitate sau aplicare în exterior sau în interior. În plus, realizarea unui buffer, poate fi o operaţie care să se repete, obţinându-se astfel buffere multiple. Funcţiile de căutare (querry). Sunt funcţii care caută căi specifice folosind una sau mai multe reguli de decizie (drum critic, distanţă minimă, cost minim). Funcţii de reţea. Dacă această reţea există sunt posibile analize ale mişcării resurselor de la o locaţie la lata. Resursele pot fi: apa, sedimentele, poluanţii. Pentru analiză trebuie specificare: structura reţelei, caracteristicile

resurselor, sursa, ţinta, dat şi constrângerile pe care le găseşte resursa în reţea, regulile de deplasare. Exemplu: transportul apei prin reţele, structura arborescentă a unui râu. DEM (modelul altitudinal digital) şi DTM (modelul digital de teren) este definit ca fiind un număr de şiruri ordonate de coordonate şi altitudini ce reprezintă distribuţia spaţială a reliefului referit la cote absolute. În principiu un model digital al terenului (DEM) descrie în formă digitală altitudinea fiecărui punct dintr-o zonă dată şi stochează informaţii în aşa denumitele linii ‘schelet’. Un DTM include distribuţia spaţială a proprietăţilor terenului conţinând nu numai DEM cât şi informaţii adiţionale cum ar fi folosirea terenului, tipul scurgerii, pante, etc. Unităţile topomorfologice se constituie în entităţi distincte care alcătuiesc un grup de caracteristici ale terenului. Acestea include distribuţia hidrografică a surselor de apă, felul şi mărimea râurilor, forma, mărimea şi orientarea (iluminarea) pantelor. Arc/info Arc/Info (creat de ESRI - Environnmental Systems Research Institute, Inc 380 New York Street, Redlands 92373 SUA) integrează un SGBD relaţional (date atribut) care permite efectuarea directă a unor selecţii complexe. Este scris în Fortran 77 şi C fiind independent de hard sau de sistemul de exploatare. Are versiuni pentru a fi implementat pe diferite tipuri de sisteme. Datele spaţiale sunt codificate într-o bază de date internă, specifică sistemului Arc/Info, din care utilizatorul poate exporta informaţii spre alte SGBD. Simplificat, se poate spune că baza de date a sistemului ARC/INFO este rezultatul asocierii dintre baza grafică ARC şi cea atribut INFO. Sistemul lucrează în mod vector, ceea ce înseamnă că entităţile geografice sunt reprezentate în plan prin coordonate x, y). Arc/Info este organizat sub forma unor module articulate în jurul modulului de bază. Arc/Info conţine un număr impresionant de comenzi (circa 2000, în cadrul tuturor modulelor) ceea ce derutează utilizatorul la primul contact. Dar, există posibilitatea de a crea meniuri şi comenzi macro datorită unui limbaj de programare propriu (SML - Simple Macro Language). Un utilizator cu activitate intermitentă va pierde mult timp pentru a căuta comenzile adecvate realizării unui proiect. Noua versiune ArcView este mult mai agreabilă dar are unele limitări în privinţa funcţiilor care deservesc analiza şi modelarea. ArcGIS Desktop este o colectie de produse software ce ruleaza pe calculatoarele clasa desktop. Este utilizata pentru a crea, importa, edita, interoga, cartografia, analiza si publica informatia geografica. Colectia ArcGIS Desktop include patru produse, fiecare cu un nivel de functionalitate diferentiat.

o

ArcReader este o aplicatie de vizualizare a hartilor obtinute cu celelalte produse ArcGIS Desktop. Ea permite vizualizarea si imprimarea hartilor si a datelor spatiale. Dispune de asemenea de instrumente simple de explorare si interogarea a hartilor. ArcView permite o cartografiere avansata, utilizarea datelor, si analiza acestora impreuna cu capabilitati simple de editarea si geoprocessing. ArcEditor include in plus fata de ArcView si editare avansata pentru formatele shapefiles si geodatabase. ArcInfo asigura functionalitate GIS deplina. Extinde atat functionalitatea lui ArcView cat si ArcEditor cu capabilitati avansate de geoprocessing. Include de asemenea si aplicatiile mostenite de la ArcInfo Workstation.

o o o

Toate produsele ArcGIS Desktop dispun de aceeasi arhitectura. Astfel, vor putea fi schimbate intre utilizatori hartile, datele, simbolurile, straturile hartilor, modelele de geoprocessing, instrumentele si interfetele proprii, rapoartele, metadatele, si multe altele. Acest lucru va permite utilizatorilor unei organizatii sa beneficieze de utilizarea unei singure interfete utilizator consistente si sa isi defineasca setul de functii si de formate de date, fara a mai fi nevoie de invatarea altor produse. In plus, hartile, datele, si metadatele create cu ArcGIS Desktop pot fi distribuite si cu alti utilizatori prin intermediul aplicatiilor proprii dezvoltate cu ArcGIS Engine si de servicii GIS Web avansate folosindArcIMS si ArcGIS Server. Extensii ArcGIS Desktop Posibilitati noi pot fi adaugate clasei de produse desktop printr-o serie de extensii ArcGIS realizate de catre ESRI si alti parteneri. Extensiile va permit realizarea de procese specifice cum ar fi geoprelucrarea rasterelor, vizualizarea tri-dimensionala, si analiza geostatistica. Dezvoltatorii de aplicatii pot crea extensii noi ale ArcGIS Desktop utilizand biblioteca de componente software ArcGIS - ArcObjects. Acestia isi pot dezvolta extensii si instrumente proprii folosind interfete standard de programare Windows cum ar fi Visual Basic (VB), .NET, Java si Visual C++.

Aplicatii ArcGIS Desktop ArcGIS Desktop reprezinta o suita de aplicatii integrate care includ ArcMap, ArcCatalog, ArcToolbox, ModelBuilder, si ArcGlobe. Utilizarea conjugata a acestor aplicatii va permite realizarea oricarei operatii GIS, simple sau avansate, inclusiv cartografiere, analiza geospatiala, editarea si compilarea datelor, gestionarea datelor, vizualizare si geoprelucrare. ArcMap ArcMap este aplicatia principala din ArcGIS Desktop, dedicata tuturor operatiilor bazate pe harta inclusiv cartografiere, analiza hartii si editare. ArcMap este o aplicatie cuprinzatoare de realizare a hartilor pentru ArcGIS Desktop. ArcMap ofera doua tipuri de vizualizare a hartii
o

Modul Geografic de vizualizare a datelor (Data view) un mediu in care straturile tematice sunt simbolizate, analizate si prelucrate in seturi de date GIS. Interfata tabelei de continuturi organizeaza si controleaza proprietatile de afisare a straturilor tematice GIS intr-un cadru de lucru al datelor. Data view este o fereastra in care sunt reprezentate datele pentru o anumita zona. Modul Pagina de vizualizare (Layout view)un mediu unde compozitii de harta contin ferestrele cu datele geografice dar si alte elemente cum ar fi scara grafica, legende, roza punctelor cardinale, si alte referinte ale hartilor. Modul Pagina de vizualizare este utilizat pentru realizarea compozitiilor de harta sub forma de pagini in vederea tiparirii si publicarii acestora.

o

ArcCatalog ArcCatalog reprezinta aplicatia ce permite organizarea si gestionarea intregii informatii GIS inclusiv harti, seturi de date, modele, harti de tip glob (3D), modele de date, metadate si servicii de date. Aceasta aplicatie dispune de instrumentele necesare pentru
o o o o o

Cautarea si determinarea informatiei geospatiale Inregistrarea, vizualizarea si gestionarea metadatelor Definirea, exportul si importul schemelor si proiectarea geodatabase Search and browse GIS data on local networks and the Web Administrarea unui ArcGIS Server. ArcGIS Server.

Utilizatorii folosesc aplicatia ArcCatalog pentru organizarea, determinarea si utilizarea datelor GIS, dar si pentru documentarea proprietatii datelor folosind standardele metadatelor. Administratorul unei baze de date GIS utilizeaza aplicatia ArcCatalog pentru a defini si construi bazele de date geospatiale (geodatabase). Administratorul unui server GIS foloseste aplicatia ArcCatalog pentru administrarea cadrului de lucru al serverului GIS.

ArcCatalog este o aplicatie pentru gestionarea proprietatii datelor spatiale si proiectarea bazelor de date si pentru inregistrarea, vizualizarea si gestionarea metadatelor. Geoprocessing (geoprelucrarea) implica derivarea informatiei prin analiza datelor GIS existente si reprezinta o functie importanta a oricarei aplicatii software GIS. Acest proces este utilizat in diferite tipuri de activitati GIS cum ar fi analize de proximitate si suprapunere, conversia datelor, si sinteza statistica a datelor. Poate fi de asemenea folosit pentru automatizarea diferitelor proceduri cumulate (batch) ale unui GIS. Utilizatorii pot aplica functiile de geoprocessing pentru a genera date de calitate ridicata, pentru a realiza analiza calitatii/controlul calitatii datelor, si pentru a genera modelarea si analiza datelor. ArcGIS Desktop ofera cadrul cu instrumentele de geoprocessing ce pot fi accesate in diferite moduri cum ar fi
o o o

Casute de dialog in ArcToolbox Elemente de intrare ale modelelor in ModelBuilder Comenzi introduse la prompterul liniei de comanda

o

Functii in script-uri

Acest cadru de lucru faciliteaza crearea, utilizarea, documentarea si distribuirea modelelor de geoprocessing. Cele doua mari componente ale acestuia sunt: ArcToolbox o colectie organizata de instrumente de geoprocessing, si ModelBuilder un limbaj de modelare vizuala a proceselor de lucru si scripturilor de geoprocessing. ArcToolbox ArcToolbox contine o colectie completa de functii de geoprocessing inclusiv functii pentru
o o o o o o

Gestionarea datelor Conversia datelor Prelucrarea datelor din format coverage Analiza vectoriala Geocodare Analiza statistica

ArcToolbox este integrata in ArcCatalog si ArcMap si este disponibila in ArcView, ArcEditor, si ArcInfo. ModelBuilder Interfata ModelBuilder ofera un cadru grafic de modelare pentru proiectarea si implementarea modelelor de geoprocessing ce include instrumente, scripturi si date. Modelele reprezinta diagrame de flux a datelor care leaga o serie de instrumente si date pentru crearea procedurilor si proceselor de lucru avansate. ModelBuilder este un mecanism productiv de diseminare a metodelor si procedurilor atat in cadrul unei organizatii cat si in afara acesteia.

ArcToolbox si ModelBuilder, disponibile in toate mediile ArcGIS Desktop, sunt utilizate pentru geoprocessing si analiza spatiala cum ar fi modelarea corespunzatoare. ArcGlobe ArcGlobe, aplicatie componenta a extensiei ArcGIS 3D Analyst, ofera posibilitatea vizualizarii continue, multirezolutie si interactive a informatiei geospatiale. Asemanator aplicatiei ArcMap, ArcGlobe lucreaza cu straturile de date GIS, afisand informatia stocata intr-o geodatabase si alte tipuri de formate GIS suportate. ArcGlobe dispune de o fereastra 3D de vizualizare a informatiei geospatiale. Straturile ArcGlobe sunt pozitionate intr-un singur context global, integrand toate sursele de date GIS intr-un cadru de lucru comun la nivel global. Aceasta aplicatie poate administra date cu diferite tipuri de rezolutii, permitand vizualizarea seturilor de date functie de scara grafica si de gradele de detaliere. ArcGlobe a unificat vizualizarea interactiva a informatiei geospatiale, imbunatatind semnificativ posibilitatea de integrare si utilizare a diferitelor tipuri de seturi de date GIS

ArcGlobe, o aplicatie inclusa in ArcGIS 3D Analyst, ce ofera o vizualizare globala interactiva pentru a lucra si analiza date geografice.

Cursul 6 Diverse aplicaţii ale GIS. Erori in GIS. În multe organizaţii, GIS este de mare interes pentru că se speră ca GIS să sporească eficienta operaţională. În acest caz accentul trebuie pus pe INFORMAŢIE. GIS a fost cunoscut ca pachete de baze de date la care s-a adăugat geografia ca "o fereastră" suplimentară peste date, care poate să ajute organizaţia să-şi satisfacă cerinţele informaţionale extinse pentru procesare. În acest caz, memorarea atributelor şi regăsirea eficientă sunt preocupările de bază şi nu modelarea spaţială complexă. Tipic, GIS-urile operaţionale sunt caracterizate prin baze de date mari, pe termen lung, pe care sunt formulate şi standardizate interogări spaţiale repetitive. Bazele de date atribut vor preceda de cele mai multe ori introducerea GIS-ului într-o organizaţie şi ceea ce se aşteaptă de la software-ul de GIS este să extragă informaţiile din aceste baze de date, informaţii care sunt folosite în principal în alte scopuri. În afara domeniilor, foarte variate, în care SIG deja se aplica (comerţ, administraţie, apărare, circulaţie, turism; transporturi; mediu; educaţie; sănătate; utilităţi publice; fond funciar şi publicitate imobiliară; amenajarea teritoriului şi planificare; business şi analiza de piaţă; colecţii tematice de date) exista o serie de alte domenii unde acest sistem se pot implementa, cu rezultate foarte bune, dar cu condiţia ca sistemul de aplicaţii şi metodologia de lucru sa fie adecvate scopului urmărit. În cercetarea de detaliu, folosirea SIG are multe domenii de aplicabilitate referitoare la analiza distribuţiei spaţiale şi în timp a datelor şi informaţiilor geografice. Administraţiile publice şi locale prelucrează mari cantităţi de date pentru realizarea studiilor şi planurilor care le sunt necesare: planuri de urbanism, modul de utilizare al terenurilor, analiza necesităţilor de transport (călători, energie, apă etc.), localizarea amplasamentelor optime pentru noi centre medicale, de comerţ sau culturale. Câteva tipuri de date folosite de aceste aplicaţii sunt: date statistice, informaţii referitoare la drumuri şi reţelele de infrastructură, date statistice, informaţii referitoare la drumuri şi reţelele de infrastructură, date despre folosirea terenurilor zonale în prealabil ca parcele, informaţii despre relief, alte informaţii de tip text sau imagini. În comerţ de exemplu există numeroase aplicaţii ale analizei spaţiale, cunoscute ca unelte folosite pentru cunoaşterea pieţei, identificarea pieţelor ţintă sau menţinerea acestora în condiţii de competitivitate, zonări ierarhice a pieţelor de desfacere după diverse criterii. În domeniul educaţional şi al cercetării cum ar fi: managementul resurselor naturale, urbanism, geologie, hidrologie etc. conţin tehnici de analiză spaţială specifice. SIG ajută la însuşirea acestor tehnici de către specialiştii (studenţii) din domeniile respective. Formarea unei noi gândiri spaţiale poate fi considerat un scop în sine care va conduce la o mai bună percepere a spaţiului şi a entităţilor acestuia, ceea ce se va dovedi foarte util în activităţile curente productive sau neproductive, şi mai ales în activităţile manageriale care vizează gestiunea şi amenajarea teritoriului. Managementul şi exploatarea resurselor naturale, din care fac parte aplicaţiile tradiţionale ale tehnologiei SIG. Este un domeniu extrem de vast incluzând, printre altele, studii asupra modului de folosinţă a terenurilor pentru

eficientizarea agriculturii, studii asupra geologiei, hidrografiei şi vegetaţiei pentru analize de mediu, studii multidisciplinare care includ relieful, solul, clima etc. Modelarea cu ajutorul SIG este esenţială pentru înţelegerea proceselor fizice care au loc în natură sau pentru generarea de modele de predicţie spaţio-temporale. Apărare utilizează în permanenţă analize asupra terenului pentru stabilirea celor mai bune planuri tactice în cadrul modelelor predictive de apărare. Un stimulent foarte serios al dezvoltării Sistemelor Informatice Spaţiale l-a constituit necesitatea de modernizare şi eficientizare a strategiilor de apărare. Erorile de măsurare şi redare provin atât din înregistrările de teren, cât şi din analize sau prelucrări de laborator. Diferenţe semnificative dintre aspectele şi conţinuturile unor hărţi provin din deosebiri de standarde şi metodologii de lucru. Diferitele tipuri de erori pot fi cauzate de imprecizia unor măsurători, de imprecizia reprezentării contururilor, de imprecizia calculelor matematice, de asocierea incorectă a unor atribute. Greşelile survenite datorită neatenţiei utilizatorului nu intră în categoria erorilor. Erori de colectare 1. Erori datorate învechirii şi neomogenităţii datelor. Învechirea datelor este provocată de faptul că nu toate datele necesare unui proiect SIG pot fi prelevate în acelaşi moment de timp. De cele mai multe ori, datele necesare unui proiect sunt colectate la intervale egale de timp, sau sursa acestora este datată la intervale mari. 2. Erori datorate neacoperirii uniforme cu date a teritoriului. Un alt tip de eroare de colectare derivă din neacoperirea uniformă cu date a arealului de studiu. Acest lucru se întâmplă dacă, fie că nu se găseşte sursa completă a datelor primare dorite, fie că acestea nu există sau, fie că pentru anumite porţiuni de teren acestea sunt secrete. 3. Erori datorate incompatibilităţii scărilor. Hărţile la scară mică sunt insuficiente din punct de vedere informativ, în timp ce hărţile la scară mare devin o adevărată povară prin volumul imens de informaţii conţinut. Incompatibilitatea scărilor, coroborată cu imposibilitatea de a găsi o scară unică şi convenabilă, conduce la necesitatea transformărilor de scară. Riscul transformărilor de scară constă în poziţionarea greşită a obiectelor şi proceselor geografice. 4. Erori datorate incompatibilităţii formatelor de date. Personalitatea produselor SIG este dată în mare măsură de sistemul tehnic de geocodificare, sistem inaccesibil utilizatorilor. Erori de achiziţie şi de prelucrare primară 1. Erori de acurateţe. Din punct de vedere al achiziţionării datelor în cadrul SIG, prin acurateţe se înţelege gradul cu care o valoare estimată se apropie de valoarea considerată ca fiind reală. În legătură cu datele geografice se disting acurateţea de conţinut şi acurateţea de poziţie. Acurateţea poziţională se referă la calitatea reprezentării poziţiilor datelor spaţiale.

2. Erori de rezoluţie. Rezoluţia constituie un mod de apreciere a sistemului de reprezentare grafică şi este distanţa minimă care poate fi înregistrată sau redată. 3. Erori de precizie numerică. Precizia se referă doar la informaţia de tip numeric. Ea reprezintă gradul cu care o valoare numerică estimată se apropie de valoarea numerică considerată ca fiind corectă. Precizia include şi aproximaţia datorită faptului că reprezentarea numerelor în calculator se face cu un număr finit de cifre. În această categorie intră: erori de conceptualizare, erori iniţiale, erori de propagare, erori de trunchiere şi erori de rotunjire. Aceste tipuri de erori sunt specifice tehnologiei informaţionale şi apar inclusiv în diferitele moduri de achiziţie a datelor în cadrul Sistemului Informatic Geografic. 4. Erorile de conceptualizare apar în procesul de modelare matematică a fenomenelor spaţiale.

Sponsor Documents

Recommended

No recommend documents

Or use your account on DocShare.tips

Hide

Forgot your password?

Or register your new account on DocShare.tips

Hide

Lost your password? Please enter your email address. You will receive a link to create a new password.

Back to log-in

Close