GIS curs nr. 1DAT - INFORMAIE nainte de a defini noiunea de Sistem Informaional Geografic (Geographical Information System - GIS), este bine s clarificm cteva noiuni, pentru a fixa cadrul subiectului. De multe ori n discuii curente, se fac referiri la noiuni greit definite sau interpretate, genernd astfel confuzii care duc la ambiguiti i n final, la concluzii fr obiect. Nu ne propunem s dm definiii formale sau care s nu suporte anumite completri, ci definiii de coninut, pentru a evidenia esena noiunii respective. Una dintre confuziile cele mai frecvente este cea care apare ntre dat i informaie.

1

DATAData reprezint o descriere simbolic a unui obiect, fenomen sau a unei aciuni. Simbolurile urmeaz o structur bazat pe o sintax prestabilit, nregistrat pe un suport material i care poate fi prelucrat manual, electronic sau combinat. n cazul abordrii de fa vom avea : date spaiale (reprezentri digitale ale hrilor) i date atribut (date alfanumerice organizate sub form de tabele pe linii i pe coloane asociate cu datele spaiale)

INFORMAIA Semnificaia transmiterii acestora omului n urma prelucrrii, constituie informaia. Cu alte cuvinte informaia este o dat care aduce un plus de cunoatere i servete la luarea deciziilor. Informaia trebuie s fie: consistent (suficient de cuprinztoare), relevant (s furnizeze cunotinele necesare), exact oportun (s fie furnizat la timp) i accesibil ca mod de prezentare. Rezultatul unei prelucrri a datelor este deci, o informaie. Aceastadevine o dat n momentul n care nu mai aduce un plus de cunotine. Ea poate fi supus unor prelucrri ulterioare (postprocesare), obinndu-se o nou informaie. Acest ir de prelucrri, cu rezultate intermediare, duce la considerarea datei ca informaie de unde i expresia "prelucrarea informaiei". Cu toate acestea, majoritatea tratatelor de specialitate, consider c folosirea unui termen n locul celuilalt este admis.

DEFINIIINoiunea de Sistem Informaional, cel puin n literatura tiinific romneasc, este asociat cu sistemele economice, mai precis cu managementul ntreprinderii. Datorit extinderii sistemelor informaionale n variate domenii de activitate, ne conduce la o definiie mai scurt i mai cuprinztoare. Astfel putem defini un Sistem Informaional ca fiind totalitatea datelor, a mijloacelor de tratare a lor, precum i a informaiilor obinute (sau a informaiilor care potenial pot fi obinute), mpreun cu echipamentul destinat s fac aceasta, pentru un domeniu precizat care servete la luarea deciziilor. Dac prelucrarea este preponderent automatizat, spunem c este vorba de un Sistem Informatic (INFORMaional + automATIC). Deoarece la ora actual toate sistemele de prelucrare a datelor au o mare pondere de prelucrare i transmisie automat, putem spune c avem doar sisteme informatice. Deci i n ceea ce privete GIS vom nelege un sistem informatic i nu informaional, aa cum se mai utilizeaz uneori n vorbirea curent. n literatura anglo-saxon apare doar termenul Informational System, care prin traducere direct nseamn Sistem Informaional. n aceeai viziune, Geographical Information System a fost tradus prin Sistem Informaional Geografic. Lsm la o parte alte utilizri ale termenului, cum ar fi Sistem de Informare Geografic, care denot o lips total de cunotine n domeniu.

DEFINIII Privit la modul i mprejurrile n care se utilizeaz noiunea de GIS, trebuie s mai facem cteva precizri. n primul rnd nu se folosete la singular i anume Sistemul Informatic Geografic, ca i cum ar fi unul singur. Se creeaz astfel o confuzie ntre un software GIS i o aplicaie realizat cu acesta, aplicaia referindu-se la o baz de date geografic i la prelucrri specifice asupra acestora ntr-un context precizat. Se poate spune, de exemplu, c am realizat un Sistem Informatic Energetic utiliznd tehnologia GIS. Sau dac vrei, am realizat un proiect GIS energetic. Se poate proiecta un astfel de sistem fr a utiliza un soft GIS, sau s se utilizeze doar parial. n continuare, vom face referire la produs GIS, cnd vorbim de un pachet de programe (software), cum ar fi de exemplu TNTMips, Arc/Info, Intergaph, AutoCAD Map, GRASS, ERDAS, IDRISI, SPANS, BENTLEY etc, i proiect GIS atunci cnd vorbim de o aplicaie, care se realizeaz cu acestea.

DEFINIII Ca s ncheiem irul de precizri i definiii, ne vom opri la noiunile geomatic i geoinformatic. Dup International GIS Dictionary (Mc Donnell, Kemp, 1995), geomatic este un termen inventat n Canada pentru a descrie activiti legate de toate mijloacele privitoare la introducerea i gestionarea datelor spaiale din domeniul tiinific, administrativ i tehnic, implicate n procesul produciei i managementul informaiei spaiale. Acesta a fost preluat att de comunitatea tiinific din celelalte ri anglo-saxone (geomatics) ct i francofone (geomatique). n noile accepiuni, geomatic mai include i activiti privitoate la msurtori topografice i geodezice, prin utilizarea de echipament specializat precum i softuri specializate. Acronimul poate proveni de la GEOmetrie autoMATIC, GEOgrafie inforMATIC, dup preferine.

DEFINIII Geoinformatic nu apare n dicionarul mai sus amintit, dar este din ce n ce mai folosit mai ales n ri anglo-saxone (geoinformatics), subnelegndu-se n esen, acelai lucru. Deci, ntre acestea nu exist o relaie de dependen, cum uneori se mai folosete.

DEFINIII Exist mai multe definiii pentru GIS dintre care am ales pe cea considerat mai general i cuprinztoare. Un GIS este un sistem informatic ce permite captarea (introducerea), stocarea, integrarea, manipularea, analiza i vizualizarea datelor care au referin spaial. O schematizare a acestei definiii, poate fi pus n forma: date geografice (cu distribuie spaial); sisteme de programe (software, ce nglobeaz proceduri de analiz i management specific); sisteme de calcul (hardaware).

DEFINIII n cel mai strict sens, un GIS este un sistem informaional capabil de a introduce, stoca, manipula i afia informaii refereniate geografic, adic date identificate dup localizarea acestora. Practicienii consider de asemenea un GIS ca incluznd operatorii i datele care intr n acest sistem (USGS) Un Sistem Informaional Geografic (GIS) este un instrument informaional pentru cartarea i analiza obiectelor care exist i evenimentelor care se produc pe Pmnt. Tehnologia GIS integreaz operaiuni obinuite cu baze de date cum ar fi interogrile i analiza statistic, cu avantajele unor vizualizri unice i a analizei geografice oferit de ctre hri (ESRI) GIS este un sistem complex de echipamente electronice, software i personal specializat care integreaz date topografice, demografice, utiliti, imagini i alte tipuri de informaie care sunt georefereniate (NASA).

ROLUL GIS Pentru a ne face o imagine de ansamblu a ceea ce este un GIS, s evideniem cteva din ntrebrile la care poate s rspund un astfel de sistem. Ce este la -? adic localizarea unei anumite caracteristici. O locaie poate fi descris n mai multe feluri. De exemplu, ce reprezint un anumit areal, care sunt coordonatele geografice ale unui anumit punct etc. Unde se gsete - ? adic exprimarea unei condiii. Mai precis, n loc s identificm ce este la o anumit locaie, dorim s tim n ce locaii sunt satisfcute anumite condiii. De exemplu unde se afl o zon defriat mai mare de 1 km2. Ce s-a schimbat la -? adic evoluia. Se determin variaiile n timp ale unui areal. De exemplu ce cantiti de precipitaii zilnice cad pe o anumit suprafa n decursul unui an. Ce se ntmpl dac -? adic modelarea. De exemplu ce impact asupra mediului este determinat de adugarea unei osele la reeaua de drumuri. Sau ce se ntmpl cu clienii unui furnizor de servicii dac n zon apare un nou competitor. Sau ce modificri se produc n structura pieei n cazul n care se nfiineaz un nou magazin.

1

1

GIS un domeniu interdisciplinar Produsele GIS au un larg evantai de aplicaii, n cele mai diferite domenii. Practic tot ce este legat de teritoriu intr, mai mult sau mai puin, sub incidena programelor nglobate ntr-un GIS. Vom enumera pe scurt cteva domenii i aplicaii posibile. GIS se afl la grania ntre domeniile tehnologice i disciplinele tradiionale. GIS a fost denumit i o tehnologie potenatoare datorit potenialului pe care l ofer pentru un cmp larg de discipline care manipuleaz datele spaiale, ele avnd o pondere mai mare sau mai mic n diferite faze de proiectare sau utilizare. Fiecare din domeniile implicate furnizeaz tehnici care sunt nglobate ntr-un GIS. Multe dintre aceste domenii nrudite se concentreaz asupra colectrii datelor. GIS cumuleaz toate aceste domenii i se concentreaz pe integrarea, modelarea i analiza datelor. Fiind un domeniu integrator, GIS deseori pretinde a fi tiina informaiilor spaiale (Geographic Information Science).

GIS un domeniu interdisciplinar Principalele domenii implicate n crearea unui GIS sunt: Geografia are o lung tradiie n analiza spaial i ofer un spectru larg de aplicaii. Este preocupat n general cu nelegerea lumii i locul omului n aceasta. Furnizeaz tehnici n realizarea analizei spaiale i o perspectiv spaial asupra cercetrilor. furnizeaz principala surs de intrare pentru datele geografice sub form de hri; cartografia digital deine metode de reprezentare digital i de manipulare a caracteristicilor geografice precum i metodele de vizualizare. deine tehnici de achiziie, procesare i corecie a imaginilor aeriene i satelitare; analiza de imagini conine funcii sofisticate; imaginile sub form digital sunt o surs important pentru constituirea bazei de date spaiale; interpretarea imaginilor luate prin teledetecie pot fi asociate cu alte date (hri tematice) din GIS. - este sursa majoritii datelor topografice prin folosirea aerofotogramelor i a tehnicilor de msurtori de precizie pe acestea

1

Cartografia

Teledetecia

Fotogrammetria

GIS un domeniu interdisciplinar Geodezia ofer metode pentru controlul poziional avnd un rol important pentru obinerea unei acuratee bune a datelor spaiale. Statistica furnizeaz soluii importante pentru determinarea erorilor n datele geografice; majoritatea modelelor construite cu GIS sunt de natur statistic; multe tehnici statistice sunt folosite pentru analiz. Informatica furnizeaz hard-ul i soft-ul necesar proiectrii i exploatrii GIS; -ofer proceduri avansate de grafic, utilizndu-se limbaje de programare, pentru reprezentare intern, manipulare, prelucrare i afiare a datelor geografice; - SGBD conine proceduri i funcii pentru proiectarea, manipularea i reprezentarea unui volum mare de date; - CAD (Computing Aided Design - Proiectarea asistat de calculator) furnizeaz proceduri de intrare/afiare att n 2D ct i n 3D; tehnicile de inteligen artificial pot emula inteligena uman constituind un factor decizional n diferite situaii.

1

GIS un domeniu interdisciplinar Matematica Multe ramuri ale matematicii se folosec pentru proiectarea GIS precum i pentru analiza datelor geografice. geometria computaional se utilizeaz n grafic; logica bivalent este folosit n realizarea operaiilor pe hri (de exemplu algebra hrilor); topologia i teoria grafelor se utilizaez n modelele topologice vectoriale; teoria probabilitilor i mulimile fuzzy ofer instrumentele de evaluare a mrimilor cu un anumit grad de incertitudine; cercetrile operaionale pun la dispoziie tehnici de optimizare n luarea deciziilor; modelarea i simularea unor fenomene geografice sunt realizate prin intermediul ecuaiilor difereniale i a proceselor stochastice.

1

CURS NR. 2 Domeniile de aplicabilitate ale GIS Utiliti. Aplicaiile din aceast categorie fac parte din domeniul cunoscut sub numele Automated Mapping and Facilities Management (AM/FM). Este vorba de gestiunea reelelor de ap, gaz, electricitate, telecomunicaii etc. Aceste aplicaii necesit hri foarte precise, iar modelele vectoriale domin acest domeniu. Tot aici putem include amplasarea staiilor de emisie/recepie din sistemul de telefonie celular. La acest gen de aplicaii, configuraia terenului este extrem de important. Modelele raster tind s fie predominante n acest sector. Mediu. ntr-o prim variant, produsele GIS sunt folosite pentru inventarierea teritoriilor afectate de poluare (ap, sol, aezri). La un nivel superior se pot face studii privitoare la procesele de eroziune, alunecri de teren, studii de impact, studiul calitii apei (care pot fi corelate cu diferite softuri specifice) etc. Amenajarea teritoriului. Consiliile locale sau judeene pot beneficia de aportul adus de GIS n monitorizarea terenului, planuri de amenajare urbanistice, comunale, judeene, regionale, interregionale. Ca exemplu amintim: studiul amplasrii unor blocuri de locuine (coroborat cu date provenite de la utiliti; hri ale conductelor de gaz, ap, informaii privitoare la dimensionrile acestora i deci, posibilitatea controlului transportului de ap i gaz pe acestea).

1

Domeniile de aplicabilitate ale GIS Agricultur i silvicultur. Inventarierea solurilor nsoite de date atribut privitoare la tipul de sol, calitate, utilizare. Monitorizarea terenurilor agricole n vederea obinerii de producii maxime. Inventarierea pdurilor, a zonelor geografice protejate (rezervaii, parcuri naionale). Studiul privitor la oportunitatea amplasrii exploatrilor de cherestea i a fabricilor de prelucare a lemnului. Studii privitoare la conservarea patrimoniului forestier naional. Proiectele GIS din acest domeniu sunt dublate de prelucrarea imaginilor satelitare. Resurse naturale. n ultimii ani, se investete din ce n ce mai mult n proiecte care conduc la depistarea resurselor naturale (minereuri, petrol, gaz, ap) utiliznd produse GIS. i acesta activitate este dublat de prelucrarea imaginilor digitale sau aeriene. De fapt, acest domeniu a beneficiat din plin de programele de teledetecie Skylab din anii '70, cnd s-au descoperit multe resurse naturale exploatate n momentul de fa (petrol i gaz n Marea Nordului, petrol n Marea Neagr, etc).

1

Domeniile de aplicabilitate ale GIS Transport. GIS are un potenial considerabil n gestiunea i optimizarea transportului urban sau regional (trasee optime pentru autobuze, tramvaie, trenuri, la care se adaug determinarea numrului optim de mijloace de transport pe perioade de timp). Tot aici putem include alegerea traseelor optime pentru mainile de intervenie (pompieri, salvare, poliie). n transportul maritim hrile electronice (electronic charts) le nlocuiesc tot mai frecvent pe cele tradiionale, iar orientarea navelor se face automat cu ajutorul unor echipamente specializate de poziionare cunoscute sub numele de GPS (Global Positionning System - sistem de poziionare global), acestea fiind direct legate de hrile digitale. Demografie. Baze de date privitoare la populaie (pe vrste, religii, profesii, nvmnt, sntate etc) asociate cu o hart administrativ la nivel de comun, produc diferite hri privitoare la distribuia teritorial a unor variate tipuri de informaii, rezultatul fiind o hart n cartograme sau coroplete.

1

Domeniile de aplicabilitate ale GIS Marketing. Avnd o hart a unui ora asociat cu o baz de date ce conin recensminte, plus localizrile firmelor, se pot face studii referitoare la corelaii dintre clieni i ofertanii de servicii. Se poate merge pn la simularea amplasrii unui magazin ntr-o anumit zon. Rezultatul este o hart care prezint modificarea clientelei magazinelor nvecinate, sugernd deci oportunitatea amplasrii sau nu a acelui magazin. Cadastru. Inventarierea i ntreinerea datelor spaiale i atribut a tuturor terenurilor. Odat realizat un sistem cadastral informatizat, ntreinerea datelor se face mult mai uor iar obinerea de date asupra terenurilor se face imediat i cu precizie de ordinul milimetrilor. Proiectele GIS de anvergur au scopul de a obine informaii n vederea lurii deciziilor. Modelarea i simularea reprezint concepte de baz n cadrul analizei spaiale i, de fapt, raiunea de a fi a unui GIS.

1

1

Structura SIG Sistemele Informaionale Geografice, ca unelte pentru rezolvarea problemelor spaiale, servesc n general la furnizarea informaiilor pertinente necesare pentru luarea deciziilor i ntreprinderea de aciuni. Furnizarea de astfel de informaii este condiionat de disponibilitatea datelor, de posibilitile tehnice ale echipamentelor i programelor i de nivelul profesional al utilizatorului sistemului. Pentru a fi utilizabil, un SIG trebuie s rspund urmtoarelor cerine fundamentale: - s accepte datele necesare; - s stocheze datele introduse; - s prelucreze i analizeze datele stocate; - s afieze informaia produs. Astfel, un SIG poate fi definit ca un ansamblu de subsisteme care s rspund acestor cerine.

Structura SIG

2

Structura SIG Desigur c, datorit progreselor tehnologice ce au loc n mod susinut, extinznd n mod continuu funcionalitatea i posibilitile SIG, schema propus de H. Calkins poate fi supus unor permanente completri. Astfel, se poate aduga un modul de telecomunicaii, necesar n vederea utilizrii bazelor de date distribuite, modulele de stocare i prelucrare a datelor pot fi subdivizate funcie de formatul datelor cu care lucreaz (raster, vector sau alfanumeric), etc. De remarcat este ns faptul c aceste completri sau rafinri i gsesc n mod natural locul n subsistemele descrise, astfel nct la acest nivel schema poate fi considerat ca fiind complet.

2

2

O descriere amnunit a subsistemelor de prelucrare i analiz a datelor este prezentat pentru prima dat n 1983 de ctre J. Dangermond, ce consider c procedurile descrise ofer funcionalitatea de baz a SIG. Descrierea trebuie privit cu ochi critic, datorit poziiei autorului, J. Dangermond fiind fondatorul (1967) companiei Environmental Systems Research Institute (ESRI), productoarea primului pachet comercial de programe SIG (ARC/INFO, lansat pe pia n 1982). Astfel, se poate reproa faptul c a fost pus accent pe prelucrarea datelor n format vectorial i alfanumeric, formatului raster i respectiv prelucrrii imaginilor acordndu-li-se mai puin importan - ceea ce corespunde dealtfel funcionalitii software-ului comercializat n acea perioad de ESRI.

2

Din punct de vedere al echipamentelor utilizate, un SIG tipic este prezentat n figura urmatoare. Se remarc prezena unor dispozitive de intrare specifice, cum ar fi planeta de digitizare i aparatura pentru preluarea datelor prin msurtori n teren. Gama de echipamente utilizate depinde n cea mai mare msur de formatul datelor de intrare (materiale cartografice, imagini de teledetecie, date statistice, etc.) i de scopul pentru care a fost implementat SIG respectiv. Primul determin n cea mai mare msur tipul de dispozitive de intrare utilizate: de la simple cititoare de discuri sau band magnetic pn la instalaii de radiorecepie a imaginilor de teledetecie de la satelii. Scopul implementrii SIG este hotrtor pentru alegerea dispozitivelor de stocare (din punct de vedere al capacitii i vitezei de transfer), puterii de calcul necesare i dispozitivelor de ieire.

Structura SIG

2

Structura SIG GIS poate fi privit i ca un set de subsisteme (dup H. Calkins).: - Subsistemul de procesare a datelor care cuprinde: achiziia datelor din hri, aerofotograme, imagini satelitare i cercetri n teren; introducerea datelor informaiile trebuie preluate de pe materialul surs i trecute n baza de date digital; stocarea datelor ct de des sunt utilizate, cum trebuie actualizate i care este confidenialitatea lor? - Subsistemul de analiz a datelor care cuprinde: extragere i analiz care pot fi simple rspunsuri la interogri sau analize statistice complexe a unor volume imense de date; prezentarea informaiilor analizate/procesate cum s fie reprezentate rezultatele? Sub form de hri sau tabele? Informaiile rezultate trebuie s fie nglobate ntr-un alt sistem digital?

2

Structura SIG - Subsistemul de utilizare a informaiilor: utilizatorii pot fi cercettori, planificatori, manageri, factori de decizie politic, etc.; este necesar o strns colaborare ntre grupul GIS i utilizatori pentru a elabora procedurile analitice i structura bazelor de date - Subsistemul de management care cuprinde: rolul organizaional seciunea GIS este deseori organizat ca o unitate separat n cadrul unei agenii de management a resurselor i care ofer baze de date spaiale i servicii de analiz a acestora conform cu cerinele clienilor; personalul cuprinde managerul de sistem, managerul bazei de date, operatorul de sistem, analistul de sistem, personal introducere date un astfel de centru GIS poate avea, n mod obinuit, 5-7 angajai; proceduri pentru ca sistemul s funcioneze n condiii optime este necesar s existe o cooperare strns n cadrul grupului GIS.

2