GIS in industria miniera(ghid de laborator)

INTRODUCERE

Prezentul ghid de laborator, se dorește a fi un suport pentru

studenții ce studiază SISTEME INFORMAȚIONALE

GEOGRAFICE, la Universitatea din Petroșani.

In interiorul lui se vor regăsii cateva repere structurat pe mai

multe lucrări de laborator, prin care in final să se poată

suprapune informații, date, elemente specifice dintr-o unitate

minieră.

Autorul

CAP. 1 NOTIUNI INTRODUCTIVEC. Iordachescu - GIS - Sisteme Informatice Geografice, Univ. Dunarea de Jos,

Galati, 2006

1.1 Notiuni introductive despre GIS (Geographical

Information Systems)

Inainte de a vorbi de un GIS (Sisteme Informatice

Geografice), ca despre un sistem informatic, trebuie sa

definim notiunea de sistem.

Sistemul reprezintă un ansamblu de elemente interconectate

care actionează impreună in scopul realizării unui anumit

obiectiv. Pentru a intelege cum functionează un sistem vom

prezenta cateva caracteristici generale ale sistemului:

• are un obiectiv - orice sistem are un scop sau un

obiectiv, care in cadrul sistemului, poate fi mai greu

sau mai usor de constatat si definit;

• este un ansamblu - orice sistem se compune din cel

putin 2 elemente distincte; fiecare din aceste

componente are un rol definit in atingerea

obiectivului sistemului;

• interconexiunea - pentru ca elementele componente

(cel putin 2) să poată conlucra, trebuie sa fie legate

intre ele; legăturile dintre ele se numesc conexiuni;

scopul acestei legaturi este transmis rezultatelor

functiilor sale;

• prelucrarea – in orice sistem se realizează o anumită

transformare a unui subiect oarecare (interior sau

pătruns din exterior) supus prelucrării; aproape orice

sistem primeste ceva – informatie sau energie - de la

mediul exterior sistemului si transmite altceva

mediului in care se găseste sistemul;

• intrare/iesire - orice sistem are o intrare prin care

primeste semnale de la mediu si o iesire prin care

transmite semnale mediului, mediul fiind ceea ce nu

apartine sistemului, sau in afara sistemului;

• subsisteme - orice element al unui sistem poate fi la

randul său sistem, situatie in care il denumim

subsistem;

• limitat - orice sistem este in primul rand limitat in

spatiu (are un inceput si sfarsit) si are limite in timp

(orice sistem se naste, se dezvoltă, se degradează si

moare);

• homeostaza - reprezintă proprietatea unui sistem de

a-si mentine starea de functionare in limitele atingerii

obiectivelor sale (capacitatea sistemului) si de a-si

modifica parametrii de functionare.

Pentru a ajunge la definitia unui GIS vom prezenta in

continuare definitia sistemelor informationale si a

sistemelor informatice.

Sistemul Informational al unei activităti constituie

ansamblul:

• informatiilor;

• surselor;

• nivelelor consumatoare;

• canalelor de circulatie;

• procedurilor;

• mijloacelor de tratare a informatiilor din cadrul

respectivei activităti.

Orice activitate specifică are un sistem informational specific.

Acesta trebuie să asigure informatii complete in cantitate

suficientă, corecte si la nivelul de operativitate cerut de

nivelele consumatoare. Elementul care a determinat saltul

calitativ al sistemelor informationale antropice s-a datorat

dezvoltării si perfectionărilor procedurilor de prelucrare si

automatizare a datelor. Astfel au apărut sistemele informatice

ce reprezintă partea automatizată cu ajutorul calculatorului in

cadrul unui sistem informational.

Sistemele Informaționale reprezintă: un ansamblu tehnic si

organizatoric de:

• persoane;

• echipamente;

• norme;

• metode, avand ca scop:

◦ culegerea;

◦ validarea;

◦ stocarea;

◦ analiza (prelucrarea);

◦ vizualizare (afisare) a datelor si informatiilor.

• In acest cadru, GIS (Sisteme informationale

geografice): reprezintă o colectie organizată compusă

din:

• hardware

• software

• date geografice

personal destinată:

• achizitiei

• stocării (inregistrării)

• actualizării

• prelucrării

• analizei

• afisării

informatiilor geografice (spatiale) in conformitate cu

specificatiile unui domeniu.

Caracteristicile Sistemelor Informationale Geografice

(GIS):

1. tratarea informatiei tinand cont de localizarea ei

spatiala, geografica, in teritoriu prin coordonate;

2. presupun tratarea unitara intr-o baza de date unica

si neredundanta a componentelor grafice,

cartografice, topologice si tabelare.

3. includ o colectie de operatori spatiali care actionează

asupra unei baze de date spatiale pentru a referi

geografic informatii reale. Un model de date GIS

este complex pentru ca trebuie sa reprezinte si sa

interconecteze atat date grafice (harti) cat si date

tabelare (atribute).

4. sunt utilizate pentru a simula situatii si evenimente

reale.

Datele geografice reprezintă ansamblul format din:

• date spatiale (coordonate geografice – latitudine,

longitudine, coordonate carteziene x, y, etc.);

• date descriptive (date nongrafice - atribute) asociate

obiectelor/fenomenelor geografice (străzi, clădiri,

parcele, cămine, accidente etc).

Baza de date geografice este o colectie de date geografice,

organizată astfel incăt să faciliteze:

• stocarea

• interogarea

• actualizarea

• afisarea

• informatiilor in mod eficient.

CAP. 2 COMPONENTELE GIS,

STRUCTURA UNUI SISTEM

INFORMATIC DE TIP G.I.S. V. M. Radulescu - Contributii la realizarea unui concept privind crearea bancilor de

date miniere, Teza de doctorat, Petrosani, 2012

Pentru a ne face o imagine de ansamblu a ceea ce este un GIS,

să evidentiem cateva din intrebările la care poate să răspundă

un astfel de sistem. Ce este la -? adică localizarea unei

anumite caracteristici. Unde se găseste - ? adică exprimarea

unei conditii. Ce s-a schimbat la -? adică evolutia.. Ce se

intampla daca -? adică modelarea. Setul minim necesar de

componente hardware si software pentru un GIS operational,

este prezentat mai jos (Figurile 1, 2, 3). A treia diagramă arata

tipurile de intrări si iesiri care sunt asociate unui GIS.

Sistemele Informationale Geografice, ca unelte pentru

rezolvarea problemelor spatiale, servesc in general la

furnizarea informatiilor pertinente necesare pentru luarea

deciziilor si intreprinderea de actiuni. Furnizarea de astfel de

informatii este conditionată de disponibilitatea datelor, de

posibilitătile tehnice ale echipamentelor si programelor si de

nivelul profesional al utilizatorului sistemului. Pentru a fi

utilizabil, un GIS trebuie să răspundă următoarelor cerinte

fundamentale:

• Să accepte datele necesare;

• Să stocheze datele introduse;

• Să prelucreze si analizeze datele stocate;

• Să afiseze informatia produsă.

Din figura 1, se intuiesc usor tehnologiile de culegere,

prelucrare, stocare, extragere, reprezentare si diseminare a

datelor GIS.

Fig. 1 Cercurile concentrice arată componentele propuse ale

GIS

Astfel, un GIS poate fi definit ca un ansamblu de subsisteme

care să răspundă acestor cerinte (Figura 2.). Desigur că,

datorită progreselor tehnologice ce au loc in mod sustinut,

extinzand in mod continuu functionalitatea si posibilitătile

GIS, schema propusă de H. Calkins poate fi supusă unor

permanente completări. Astfel, se poate adăuga un modul de

telecomunicatii, necesar in vederea utilizării bazelor de date

distribuite, modulele de stocare si prelucrare a datelor pot fi

subdivizate functie de formatul datelor cu care lucrează

(raster, vector sau alfanumeric), etc. De remarcat este insă

faptul că aceste completări sau rafinări isi găsesc in mod

natural locul in subsistemele descrise, astfel incat la acest

nivel schema poate fi considerată ca fiind completă (15) O

descriere amănuntită a subsistemelor de prelucrare si analiză a

datelor este prezentată pentru prima dată in 1983 de către J.

Dangermond, ce consideră că procedurile descrise oferă

functionalitatea de bază a GIS. Descrierea trebuie privită cu

ochi critic, datorită pozitiei autorului, J. Dangermond fiind

fondatorul (1967) companiei Environmental Systems

Research Institute (ESRI), producătoarea primului pachet

comercial de programe GIS (ARC/TNFO, lansat pe piată in

1982).

Fig. 2 Structura unui Sistem Informational Geografic

Astfel, se poate reprosa faptul că a fost pus accent pe

prelucrarea datelor in format vectorial si alfanumeric,

formatului raster si respectiv prelucrării imaginilor acordandu-

li-se mai putină importantă - ceea ce corespunde dealtfel

functionalitătii software-ului comercializat in acea perioadă de

ESRI. Din punct de vedere al echipamentelor utilizate, un GIS

tipic este prezentat in figura 3.

Fig. 3 Echipamente utilizate si fluxul datelor intr-un GIS tipic

Se remarcă prezenta unor dispozitive de intrare specifice, cum

ar fi planseta de digitizare si aparatura pentru preluarea

datelor prin măsurători in teren. Gama de echipamente

utilizate depinde in cea mai mare măsură de formatul datelor

de intrare (materiale cartografice, imagini de teledetectie, date

statistice, etc.) si-de scopul pentru care a fost implementat

GIS respectiv. Primul determină in cea mai mare măsură-tipul

de dispozitive de intrare utilizate: de la simple cititoare de

discuri sau bandă magnetică pană la instalatii de radioreceptie

a imaginilor de teledetectie de la sateliti. Scopul

implemerttării GIS este hotărator pentru alegerea

dispozitivelor de stocare (din punct de vedere al capacitătii si

vitezei de transfer), puterii de calcul necesare si dispozitivelor

de iesire.

GIS poate fi privit si ca un set de subsisteme (după Calkins

1983):

• Subsistemul de procesare a datelor care cuprinde:

achizitia datelor - din hărti, aerofotograme, imagini

satelitare si cercetări in teren; introducerea datelor -

informatiile trebuie preluate de pe materialul sursă si

trecute in baza de date digitală; stocarea datelor - cat

de des sunt utilizate, cum trebuie actualizate si care

este confidentialitatea lor?

• Subsistemul de analiza a datelor care cuprinde:

extragere si analiză - care pot fi simple răspunsuri la

interogări sau analize statistice complexe a unor

volume imense de date; prezentarea informatiilor

analizate/procesate - cum să fie reprezentate

rezultatele? Sub formă de hărti sau tabele?

Informatiile rezultate trebuie să fie inglobate intr-un

alt sistem digital?

• Subsistemul de utilizare a informatiilor: utilizatorii

pot fi cercetători, planificatori, manageri, factori de

decizie politică, etc; este necesară o stransă colaborare

intre grupul GIS si utilizatori pentru a elabora

procedurile analitice si structura bazelor de date

• Subsistemul de management care cuprinde: rolul

organizational - sectiunea GIS este deseori organizată

ca o unitate separată in cadrul unei agentii de

management a resurselor si care oferă baze de date

spatiale si servicii de analiză a acestora conform cu

cerintele clientilor; 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, in mod obisnuit,

5-7 angajati; proceduri — pentru ca sistemul să

functioneze in conditii optime este necesar să existe o

cooperare stransă in cadrul grupului GIS.

CAP. 3 APLICAȚII DE LABORATOR

În vederea ințelegerii construcției unui sistem informațional

geografic, in cele ce urmează, se vor stabili stratele, pornind

de la cel de bază. În continuare, acestea se vor conecta,

urmand ca in final să se stabilească posibilitățile de adaptare

la dinamica vieții unei unitatăți miniere.

3.1 LABORATOR nr. 1

Titlu: Stratul de bază

Se va identifica o structură de exploatare minieră (ansamblu

de lucrări miniere sau chiar o exploatare in intregime,

preferabil de subteran), care va fi folosită ca strat de bază.

CELE DOUA IMAGINI

Activitate: Trecerea stratului de bază in forma digitală, in

instrumentul ales pentru realizarea proiectului GIS.

Rezultat scontat: Obținerea stratului de bază, element de

pornire pentru realizarea proiectului.

3.2 LABORATOR nr. 2

Titlu: Baza de date

Elemente teoretice legate de bazele de date. Proiectarea unei

baze de date.

Activitate: În baza informațiilor pe care le au studenții, sub

coordonarea cadrului didactic, se va proiecta ;i configura o

structura de bază de date.

Rezultat scontat: Obținerea uni baze de date, cu tabelele

aferente și principiile de populare ale acesteia.

3.3 LABORATOR nr. 3

Titlu: Stratele (alegere și implementare)

În urma unei analize colective, bazate pe cunoștințele

acumulate de studenți, se vor alege un număr de 4 strate care

vor fi așezate succesiv, in vederea obținerii proiectului vizat.

CELE DOUA IMAGINI

Activitate: Prin propuneri facute de studenți, se vor alege 4

variante de strate. În urma alegerilor facute, se va trece la

trece la implementarea primului strat, in instrumentul ales

pentru realizarea proiectului, in format digital și popularea

datelor aferente.

Rezultat scontat: Obținerea primului strat.

3.4 LABORATOR nr. 4

Titlu: Stratele (implementare)

Implementarea stratelor.

Activitate: În urma alegerilor facute, la orele de laborator

anterioare, se va trece la trece la implementarea stratului al

doilea, in instrumentul ales pentru realizarea proiectului, in

format digital și popularea datelor aferente.

Rezultat scontat: Obținerea stratului al doilea.

3.5 LABORATOR nr. 5

Titlu: Stratele (implementare)

Implementarea stratelor.

Activitate: În urma alegerilor facute, la orele de laborator

anterioare, se va trece la trece la implementarea stratului al

treilea, in instrumentul ales pentru realizarea proiectului, in

format digital și popularea datelor aferente.

Rezultat scontat: Obținerea stratului al treilea.

3.6 LABORATOR nr. 6

Titlu: Stratele (implementare)

Implementarea stratelor.

Activitate: În urma alegerilor facute, la orele de laborator

anterioare, se va trece la trece la implementarea stratului al

patrulea, in instrumentul ales pentru realizarea proiectului, in

format digital și popularea datelor aferente.

Rezultat scontat: Obținerea stratului al patrulea.

3.7 LABORATOR nr. 7

Titlu: Actualizare strat

Implementarea informațiilor rezultate in urma modificării

unui strat..

Activitate: Urmare a dinamicii la nivelul unei unități miniere,

se simulează, modificare stratului de bază, prin adăugarea

unei lucrări miniere. Se urmărește identificarea implicațiilor,

la nivelul stratelor superioare și adaptarea acestora la noile

condiții.

Rezultat scontat: Obținerea unei situații corectate la nivelul

proiectului GIS.

BIBLIOGRAFIE

1. Dima N., Herbei O., Veres I.,(2005), Realizarea

unor sisteme informatice de tip GIS privind

valorificarea resurselor minerale în conditiile

armonizarii cu strategii de dezvoltare durabila

comunitajiilor locale, Contract nr.2140/2005 cu

CNH România

2. C. Iordachescu - GIS - Sisteme Informatice

Geografice, Univ. Dunarea de Jos, Galati, 2006

3. V. M. Radulescu - Contributii la realizarea unui

concept privind crearea bancilor de date miniere,

Teza de doctorat, Petrosani, 2012

CUPRINS

1.1 Notiuni introductive despre GIS (Geographical Information Systems) ..............................................3

3.1 LABORATOR nr. 1.........................................18

3.2 LABORATOR nr. 2.........................................19

3.3 LABORATOR nr. 3.........................................21

3.4 LABORATOR nr. 4.........................................22

3.5 LABORATOR nr. 5.........................................22

3.6 LABORATOR nr. 6.........................................24

3.7 LABORATOR nr. 7.........................................25