PREFAŢĂ

Sistemele informatice geografice au fost, până nu de mult, un domeniu cu aplicaţii de lux. Acum, versiunile puternice pe calculatoarele personale mai ieftine au făcut aceste aplicaţii posibile de abordat de un număr mare de utilizatori. Aplicaţiile SIG au fost mult timp folosite de ingineri, dispeceri de transport, specialişti în analiza datelor geografice. Sistemele SIG nu au fost cunoscute şi utilizate în număr mare. Comunitatea informatică de la noi a auzit destul de târziu despre ele. În lume, acestea se folosesc încă din anii ’60 şi au fost, în principal, create pentru întreţinerea bazelor de date geografice. Foarte multe organizaţii şi-au colectat informaţiile necesare în activitatea zilnică şi şi-au creat propriile baze de date geografice.

În ciuda utilităţii lor deosebite, această tehnologie nu a fost utilizată pe scară largă. Acest lucru s-a datorat absenţei unor instrumente uşor de folosit pentru accesarea, vizualizarea şi interogarea acestor date.

Tehnologia Desktop GIS a schimbat această situaţie. Datele geografice sunt integrate acum în mediile de lucru. Acest fapt are multe avantaje. Se va vorbi curând despre SIG aşa cum se vorbeşte acum despre Windows. Preţurile produselor Desktop GIS sunt accesibile. Faptul că se poate folosi un PC obişnuit şi o interfaţă standard, ca de exemplu Microsoft Windows, înseamnă un progres semnificativ. Dar limitele nu trebuie ignorate. Această tehnologie diferă de la un produs la altul. Pe utilizatori nu îi preocupă acest lucru şi, din această cauză, rezolvă uneori doar parţial proiectele. Au nevoie mai devreme sau mai târziu de integratori de sisteme. Şi nu întotdeauna vechile date pot fi folosite. Interoperabilitatea înseamnă unificarea reprezentărilor datelor geografice. Şi acest lucru implică standardizarea formatelor de reprezentare a datelor. De asemenea, trebuie avut în vedere faptul că, deşi sistemele de tip SIG sunt din ce în ce mai prezente printre utilizatorii obişnuiţi, ele necesită o instruire specială.

Desigur, s-ar putea pune întrebarea: De ce a crescut interesul pentru SIG? Această întrebare, aparent simplă, presupune însă un răspuns complex. Mai întâi, se poate spune că a crescut interesul pentru SIG, deoarece tehnologia acestora dă un înţeles informaţiei integrate, într-un mod care ajută la înţelegerea şi abordarea unor probleme presante cu care lumea se confruntă astăzi – obţinerea de date în timp real, ploile acide, urbanizarea rapidă, suprapopularea, defrişarea pădurilor, bolile, foametea etc. – şi impactul acestor probleme asupra climatului global. Sistemele informatice geografice ajută la organizarea datelor privind toate aceste probleme şi la înţelegerea relaţiilor spaţiale ale acestora, fiind un element de bază în luarea unor decizii corecte, inteligente şi rapide.

Chiar dacă la ora actuală termenul de SIG este cunoscut şi larg utilizat, acesta nu trebuie înţeles ca un simplu sistem computerizat care poate realiza 3

produse unic direcţionate (hărţi la diferite scări, în diferite proiecţii, cu diferite culori). Un SIG este un instrument analitic. El permite identificarea relaţiilor spaţiale între componentele care-l constituie. Capacitatea SIG de analiză a datelor spaţiale este văzută frecvent ca un element cheie în utilizarea lui în diferite domenii, cum ar fi: social, economic, politic.

Prin această lucrare autorii încearcă să contribuie, prin cunoştinţele lor în domeniul sistemelor informatice geografice, la dezvoltarea acestui domeniu de viitor.

Cartea, prima de acest gen editată în Academia Tehnică Militară, se adresează în principal studenţilor din domeniul ştiinţelor geodezice, dar în egală măsură poate constitui un document de studiu şi aprofundare pentru orice persoană care doreşte să pătrundă în tainele sistemelor informatice geografice.

Axată, în mare parte, pe fundamentele teoretice ale acestui domeniu, cartea este structurată în 8 capitole şi o bibliografie ce cuprinde un număr de 45 de referinţe interne şi internaţionale.

Primul capitol, „Noţiuni generale” realizează o prezentare generală a conceptului de sistem informatic geografic, istoria dezvoltării domeniului şi disciplinele care contribuie la fundamentarea SIG. De asemenea, sunt evidenţiate proprietăţile şi cerinţele unui SIG, precum şi funcţiile sale. În finalul capitolului sunt abordate direcţiile de perspectivă în ceea ce priveşte dezvoltarea acestor tehnologii.

Capitolul al doilea, „Noţiuni cartografice”, deşi nu are legătură directă cu sistemele informatice geografice, este important, deoarece prezintă noţiuni legate de sistemele de referinţă, sistemele de proiecţie, proiecţiile utilizate în ţara noastră, noţiuni fără de care un SIG nu poate funcţiona în mod real.

Al treilea capitol, „Date geografice”, prezintă cea mai importantă componentă a unui sistem informatic geografic. Sunt definiţi o serie de termeni cu privire la datele cartografice, structurile de date geografice şi formatele de date utilizate în SIG.

Capitolul patru, „Culegerea datelor pentru SIG”, tratează tot problema datelor cartografice, dar din punct de vedere al modurilor de achiziţionare. Sunt abordate în detaliu metodele de culegere a datelor cartografice, sursele de date, modalităţile de validare şi integrare în baze de date cartografice.

Noţiunile privind erorile şi precizia de reprezentare a datelor cartografice într-un SIG sunt abordate în capitolul cinci, „Erori în SIG”. Sunt identificate principalele surse de erori, modul lor de acţiune, precum şi metodele de minimizare în scopul creşterii preciziei de reprezentare.

Un capitol ce prezintă unul din avantajele utilizării sistemelor informatice geografice, capacitatea de analiză a fenomenelor de orice tip din zona de studiu, este capitolul şase, „Noţiuni de analiză geografică”. Sunt abordate, din punct de vedere teoretic, categoriile de operaţii geometrice şi analitice care se pot aplica asupra datelor vectoriale sau de tip raster dintr-un SIG, interogările spaţiale sau funcţiile de vecinătate.

4

Capitolul şapte, „Metode de realizare a unui SIG”, prezintă metodologia de aplicat pentru a asigura reuşita implementării unui SIG profesional. Este realizată o evaluare din punct de vedere economic a unei implementări SIG, sunt prezentate funcţiile ce alcătuiesc ştatul de organizare al unui SIG, precum şi câteva strategii de implementare identificate în diverse lucrări de specialitate.

Ultimul capitol, „Aplicaţii ale SIG”, este capitolul care, se poate spune, că încununează partea teoretică prezentată până în acest moment, în sensul că expune câteva posibile genuri de aplicaţii şi modalităţile de implementare ale acestor tehnologii.

În final, autorii doresc să mulţumească pe această cale tuturor celor care au depus un efort considerabil pentru apariţia lucrării de faţă.

Bucureşti

Decembrie, 2004 Autorii

„Datele spaţiale digitale nu au nici o valoare ele însele. Nu pot fi

consumate la masa de prânz, nici nu pot fi îmbrăcate într-o zi geroasă de iarnă. Nu pot fi atârnate pe perete pentru a fi admirate, nici nu-ţi produc o plăcere strecurându-le printre degete. Sunt valoroase numai pentru că oamenii le pot introduce în calculator pentru a realiza ceva cu ele. Valoarea datelor este funcţie de beneficiile obţinute în urma utilizării lor în SIG.”

Stephen Gillespie

U.S. Geological Survey 1995

5

CUPRINS

PREFAŢĂ ............................................................................................................ 3

CAPITOLUL 1 NOŢIUNI GENERALE......................................................... 9

1.1 Definirea conceptului de SIG.................................................................... 9

1.2 Istoria SIG ............................................................................................... 16

1.3 Discipline ce contribuie la fundamentarea SIG ...................................... 20

1.4 Proprietăţile şi cerinţele unui SIG........................................................... 22

1.5 Componentele unui SIG.......................................................................... 24 1.5.1 Componenta hardware ..................................................................... 25 1.5.2 Componenta software....................................................................... 28 1.5.3 Componenta date.............................................................................. 29 1.5.4 Componenta personal....................................................................... 30 1.5.5 Componenta metode......................................................................... 31

1.6 Funcţiile unui SIG................................................................................... 31 1.6.1 Introducere şi validare date .............................................................. 31 1.6.2 Stocare şi gestiune date .................................................................... 32 1.6.3 Analiză şi modelare date .................................................................. 32 1.6.4 Vizualizare şi ieşire date .................................................................. 33

1.7 Principii de realizare a unui SIG............................................................. 33

1.8 Domenii de utilizare a SIG...................................................................... 35

1.9 Tendinţe în domeniul SIG....................................................................... 39

1.10 Platforme utilizate de SIG....................................................................... 42

CAPITOLUL 2 NOŢIUNI CARTOGRAFICE ............................................ 44

2.1 Planuri şi hărţi ......................................................................................... 44

2.2 Sisteme geodezice de referinţă................................................................ 46

2.3 Sisteme de proiecţie ................................................................................ 47

2.4 Clasificarea proiecţiilor cartografice....................................................... 48 2.4.1 Proiecţii perspective ......................................................................... 49 2.4.2 Proiecţii neperspective ..................................................................... 51

6

2.5 Proiecţii cartografice utilizate în România ............................................. 61 2.5.1 Proiecţia stereogafică pe planul unic secant Braşov ........................ 61 2.5.2 Proiecţia Gauss-Kruger .................................................................... 63 2.5.3 Proiecţia stereografică 1970............................................................. 64 2.5.4 Proiecţia UTM.................................................................................. 66

CAPITOLUL 3 DATE GEOGRAFICE......................................................... 69

3.1 Noţiuni generale ...................................................................................... 69

3.2 Tipuri de date .......................................................................................... 72

3.3 Structuri de date ...................................................................................... 78 3.3.1 Structuri primare .............................................................................. 79 3.3.2 Structuri avansate ............................................................................. 80

3.4 Integrarea diferitelor tipuri de date ......................................................... 81 3.4.1 Integrarea datelor spaţiale şi a atributelor ........................................ 81 3.4.2 Integrarea modelelor diferite de date spaţiale .................................. 83 3.4.3 Abordări alternative la integrarea informaţiilor în SIG ................... 83

CAPITOLUL 4 CULEGEREA DATELOR PENTRU SIG ........................ 86

4.1 Metode de culegere a datelor cartografice .............................................. 86 4.1.1 Culegerea datelor cu ajutorul GPS-ului ........................................... 87 4.1.2 Digitizarea hărţilor ........................................................................... 88 4.1.3 Digitizarea fotogramelor şi ortofotogramelor .................................. 92

4.2 Sisteme de culegere a datelor cartografice.............................................. 94 4.2.1 Sistem fotogrammetric pentru realizarea ortofotohărţii................... 94 4.2.2 Digitizarea vectorială a fotogramelor cu STEREOMETROGRAFUL

ZEISS ............................................................................................... 96 4.2.3 Sistem cartografic............................................................................. 98

4.3 Aparate folosite în sistemele de culegere a datelor................................. 99 4.3.1 Scanerul ............................................................................................ 99 4.3.2 Tableta de digitizare ....................................................................... 100 4.3.3 Pottere............................................................................................. 100

CAPITOLUL 5 ERORI ÎN SIG.................................................................... 101

5.1 Noţiuni introductive .............................................................................. 101

5.2 Surse de erori......................................................................................... 102 5.2.1 Erori datorate surselor de date........................................................ 103 5.2.2 Erori datorate introducerii datelor.................................................. 105 5.2.3 Erori datorate metodelor şi algoritmilor de prelucrare .................. 105

5.3 Verificarea preciziei datelor cartografice................................................ 106

7

CAPITOLUL 6 NOŢIUNI DE ANALIZĂ GEOGRAFICĂ...................... 108

6.1 Operaţii geometrice............................................................................... 108

6.2 Operaţii analitice ................................................................................... 108

6.3 Interogări ............................................................................................... 111

6.4 Funcţii de vecinătate ............................................................................. 113

6.5 Reclasificarea ........................................................................................ 115

CAPITOLUL 7 METODE DE REALIZARE A UNUI SIG...................... 116

7.1 Noţiuni privind implementarea unui SIG ............................................. 116

7.2 Evaluarea economică a implementării unui SIG .................................. 122

7.3 Schema de organizare ........................................................................... 124

7.4 Strategii pentru implementarea unui SIG ............................................. 128

7.5 Etapele realizării unui SIG.................................................................... 131 7.5.1 Definirea funcţiilor SIG ................................................................. 131 7.5.2 Analiza cerinţelor şi necesităţilor................................................... 131 7.5.3 Inventarierea şi evaluarea datelor şi surselor de date..................... 132 7.5.4 Conceptualizarea sistemului........................................................... 132 7.5.5 Proiectarea bazei de date................................................................ 132 7.5.6 Proiectarea sistemului .................................................................... 132 7.5.7 Planificarea implementării ............................................................. 133 7.5.8 Implementarea pilot ....................................................................... 133 7.5.9 Instalarea sistemului....................................................................... 133 7.5.10 Operarea sistemului........................................................................ 133

CAPITOLUL 8 APLICAŢII ALE SIG........................................................ 134

8.1 Noţiuni generale .................................................................................... 134

8.2 Aplicaţii socio-economice..................................................................... 136

8.3 Aplicaţii în domeniul serviciilor publice .............................................. 140

8.4 Aplicaţii în domeniul mediului înconjurător......................................... 142

8.5 Aplicaţii pentru administraţia publică locală ........................................ 143

8.6 Aplicaţii în transporturi ......................................................................... 146

8.7 Aplicaţii specifice.................................................................................. 147 8.7.1 Aplicaţie specifică poliţiei.............................................................. 147 8.7.2 Aplicaţie specifică armatei ............................................................. 148

BIBLIOGRAFIE ............................................................................................. 151

8

CAPITOLUL 1

NOŢIUNI GENERALE

„Efectul sistemelor informatice geografice asupra cercetărilor geografice

este asemănător cu cel al microscopului, telescopului şi calculatorului electronic asupra altor ştiinţe”.

(COWEN, 1987)

Acest capitol se prezintă ca o parte introductivă a noţiunilor teoretice

privind sistemele informatice geografice. Sunt abordate diferite puncte de vedere privind definirea acestor sisteme, o retrospectivă a principalelor evenimente ce au contribuit la dezvoltarea lor, precum şi tendinţele manifestate pe plan intern şi internaţional. De asemenea, sunt tratate în mod general, componentele unui sistem informatic geografic, funcţiile şi proprietăţile lui, iar în final, unele principii de realizare a unui SIG şi diferite domenii de aplicabilitate.

1.1 Definirea conceptului de SIG Înainte de a vorbi de un SIG (Sistem Informatic Geografic) ca despre un

sistem informatic trebuie să definim noţiunea de sistem. Sistemul reprezintă un ansamblu de elemente interconectate care

acţionează împreună în scopul realizării unui anumit obiectiv. Pentru a înţelege cum funcţionează un sistem, vom prezenta câteva caracteristici generale ale sistemului:

• are un obiectiv - orice sistem are un scop sau un obiectiv care, în cadrul sistemului, poate fi mai greu sau mai uşor de constatat şi definit;

• este un ansamblu - orice sistem se compune din cel puţin 2 elemente distincte; fiecare din aceste componente are un rol definit în atingerea obiectivului sistemului;

• interconexiunea - pentru ca elementele componente (cel puţin 2) să poată conlucra, trebuie să fie legate între ele; legăturile dintre ele se numesc conexiuni; scopul acestei legături este transmis rezultatelor funcţiilor sale;

• prelucrarea - în orice sistem se realizează o anumită transformare a unui subiect oarecare supus prelucrării; orice sistem primeşte ceva

9

de la mediul exterior sistemului si transmite altceva mediului în care se găseşte sistemul;

• funcţii de intrare/ieşire - orice sistem are o intrare prin care primeşte semnale de la mediu şi o ieşire prin care transmite semnale mediului, mediul fiind ceea ce nu aparţine sistemului, sau în afara sistemului;

• conţine subsisteme - orice element al unui sistem poate fi la rândul său sistem, situaţie în care îl denumim subsistem;

• este limitat - orice sistem este în primul rând limitat în spaţiu (are un început şi un sfârşit) şi are limite în timp (orice sistem se naşte, se dezvoltă, se degradează şi moare);

• homeostaza - reprezintă proprietatea unui sistem de a-şi menţine starea de funcţionare în limitele atingerii obiectivelor sale (capacitatea sistemului) şi de a-şi modifica parametrii de funcţionare.

Pentru a ajunge la definiţia unui SIG, vom prezenta în continuare definiţia sistemelor informaţionale şi a sistemelor informatice.

Sistemul informaţional al unei activităţi constituie ansamblul informaţiilor, surselor, nivelurilor consumatoare, canalelor de circulaţie, procedurilor, mijloacelor de tratare a informaţiilor din cadrul respectivei activităţi.

Fig. 1 Sistemele unei organizaţii

10

Orice activitate specifică are un sistem informaţional specific. Acesta trebuie să asigure informaţii complete în cantitate suficientă, corecte şi la nivelul de operativitate cerut de nivelurile consumatoare.

Informaţia furnizată de către sistemul informaţional trebuie să se caracterizeze prin:

• acurateţe şi realitate: informaţia furnizată trebuie să reflecte cât mai fidel realitatea, printr-o evaluare corectă;

• concluzie: informaţia trebuie să ofere plusul de cunoaştere la obiect, succint, evitându-se elementele nerelevante;

• relevanţă: informaţia trebuie să ofere acele elemente de cunoaştere de care decidentul are nevoie pentru soluţionarea unei probleme;

• consistenţă: informaţia trebuie să fie densă, lipsită de elementele needificatoare pentru problema studiată;

• oportunitate: informaţia trebuie să parvină utilizatorului în timp util, pentru a-i servi la fundamentarea deciziei sale;

• formă de prezentare adecvată: informaţia trebuie oferită utilizatorului într-o manieră relevantă, astfel încât acesta să o recepteze rapid şi corect. Indicatorii pot fi prezenţi în mărimi absolute sau relative, în dinamică prin utilizarea reprezentărilor grafice şi coroboraţi astfel încât relevanţa informaţiei oferite să fie maximă;

• cost corespunzător în raport cu valoarea acesteia.

Fig. 2 Coordonate de evaluare a calităţii informaţiilor

11

Astăzi se acordă o atenţie deosebită calităţii informaţiei oferite decidenţilor. Analiza calităţii informaţiei trebuie făcută urmărind trei coordonate:

• coordonata temporală care vizează: oportunitate; necesitatea actualizării permanente a informaţiei în

vederea asigurării acurateţei şi realităţii; disponibilitate: necesitatea oferirii informaţiei ori de

câte ori aceasta este solicitată; segmentul de timp la care se referă informaţia

solicitată (informaţiile putând fi curente sau istorice); valabilitate (grad de perisabilitate), exprimând

intervalul de timp în care informaţia rămâne valabilă; • coordonata cognitivităţii (conţinutului informaţiei):

acurateţe; relevanţă; completitudine; scopul pentru care este oferită o anumită informaţie

(vizând un segment îngust sau strategic intern sau extern);

• coordonata formei de prezentare: claritate; nivel de detaliere (informaţia urmează să fie supusă

unui proces de sintetizare pe măsură ce beneficiarul acesteia se află pe nivelurile superioare de conducere);

ordonarea informaţiei într-o secvenţă prestabilită; modalitatea de prezentare: text, grafică, tabelară (în

mărimi absolute sau relative) etc.; suportul, informaţia poate fi oferită în forma tipărită,

afişată pe monitor sau oferită pe alte suporturi. Elementul care a determinat saltul calitativ al acestor sisteme

informaţionale s-a datorat dezvoltării şi perfecţionărilor procedurilor de prelucrare şi automatizare a datelor. Astfel au apărut sistemele informatice ce reprezintă partea automatizată, cu ajutorul calculatorului, în cadrul unui sistem informaţional.

Sistemele informatice reprezintă un ansamblu tehnic şi organizatoric de persoane, echipamente, norme, metode, având ca scop culegerea, validarea, stocarea, analiza (prelucrarea), vizualizarea (afişarea) datelor şi informaţiilor.

Sistemele Informatice Geografice (SIG) fac parte din clasa mai largă a sistemelor informatice. Faţă de acestea, în SIG a apărut termenul de „geografic”. Putem spune astfel, bazându-ne pe definiţia sistemelor informatice, că sistemele informatice geografice reprezintă un ansamblu tehnic şi organizatoric de

12

persoane, echipamente, norme, metode, având ca scop culegerea, validarea, stocarea, analiza (prelucrarea), vizualizarea (afişarea) datelor geografice.

Principalele caracteristici ale sistemelor informatice geografice sunt: • tratarea informaţiei, ţinând cont de localizarea ei spaţială,

geografică, în teritoriu prin coordonate; • presupun tratarea unitară într-o bază de date unică şi neredundantă

a componentelor grafice, cartografice, topologice şi tabelare; • includ o colecţie de operatori spaţiali care acţionează asupra unei

baze de date spaţiale pentru a referi geografic informaţii reale. Un model de date SIG este complex, pentru că trebuie să reprezinte şi să interconecteze atât date grafice (hărţi), cât şi date tabelare (atribute);

• simularea situaţiilor şi evenimentelor reale.

Fig. 3 Sistemul informatic

Tehnologiile SIG au apărut în urmă cu 25 de ani din necesitatea de a facilita operaţii complexe de analiză geografică pentru care sistemele existente (CAD, DBMS) nu ofereau nici o posibilitate ori necesitau un mare consum de timp sau proceduri foarte anevoioase.

Facilitând prelucrarea şi analiza datelor spaţiale, atât convenţionale cât şi de teledetecţie, integrate în baze de date complexe, eterogene, SIG constituie unica soluţie prin care se pot rezolva raţional, inteligent şi eficient problemele

13

tot mai dificile legate de utilizarea resurselor terestre. Aplicabilitatea SIG este practic nelimitată, căci marea majoritate a activităţilor umane au drept trăsătură importantă localizarea în spaţiu. În mod natural, un astfel de sistem este utilizat pentru producerea de planuri şi hărţi, gestionarea reţelelor de utilitate publică (apă şi canalizare, termoficare, electrice, telefonice, gaze, drumuri, căi ferate, linii de transport urban etc.), identificarea amplasamentului optim pentru o investiţie, studiul impactului unui obiectiv (centrală nucleară, aeroport, rafinărie etc.) asupra mediului ambiant etc.

Informaţii de calitate înseamnă decizii de calitate. Sistemele informatice geografice, integrând baze de date distribuite şi facilităţi de suport al deciziilor, pot fi un ajutor fundamental în managementul oricărei organizaţii complexe, cu sarcini multiple, interdependente. Informaţia este derivată din interpretarea datelor care sunt reprezentări simbolice ale caracteristicilor. Valorile informaţiilor depind de mai multe elemente, incluzând temporalitatea, contextul în care sunt aplicate şi costul de colectare, stocare, manipulare şi prezentare. Informaţiile sunt acum un lucru valoros, o comoditate care poate fi cumpărată şi vândută la un preţ ridicat.

Sistemul informatic geografic reprezintă o colecţie organizată compusă din hardware, software, date geografice şi personal destinată achiziţiei, stocării, actualizării, prelucrării, analizei şi afişării informaţiilor geografice în conformitate cu specificaţii ale unui domeniu aplicativ.

Pentru a înţelege această definiţie, trebuie să facem următoarele comentarii:

• componenta hardware înseamnă atât platforma de calcul, cât şi echipamentele periferice pentru introducerea datelor şi pentru comunicarea (afişarea) rezultatelor;

• componenta software trebuie să ofere o serie de funcţii de bază, cu aplicabilitate generală, şi în acelaşi timp să permită adaptarea/extinderea la specificul oricărei aplicaţii; funcţiile oferite trebuie să permită atât analiză vectorială şi cartografie automată, cât şi prelucrarea imaginilor şi modelare spaţială (raster), laolaltă cu gestiunea de baze de date şi acces multimedia;

• componenta date geografice este determinantă: cea mai costisitoare şi longevivă componentă a unui SIG este baza de date geografice. Prin urmare, introducerea datelor este o operaţiune de o importanţă considerabilă. Introducerea datelor se poate face prin: digitizare, scanare, din măsurători în teren, prelucrarea imaginilor de teledetecţie, fotogrammetrie digitală, conversie din alte formate;

• componenta personal înseamnă o echipă formată din trei categorii de specialişti:

cei care implementează software-ul de bază sunt implicaţi în activităţi de instruire a utilizatorilor, asistenţă tehnică şi consultanţă;

14

cei care creează şi întreţin baza de date digitale sunt responsabili pentru precizia, acurateţea şi completitudinea datelor oferite utilizatorilor;

cei care utilizează software-ul şi baza de date geografice pentru a rezolva probleme concrete sunt implicaţi în formularea specificaţiilor de definiţie a proiectelor (aplicaţiilor) SIG, dezvoltarea de tehnologii specifice, generarea produselor SIG şi asistarea proceselor decizionale.

Din definiţie rezultă următoarele aspecte: • o abordare SIG implică în mod necesar tratarea unitară într-o bază

de date unică şi neredundantă a componentelor grafice, cartografice, topologice şi tabelare. Deşi au un rol important în cadrul SIG, elementele de grafică pe calculator reprezintă numai una dintre modalităţile de consultare sau raportare a conţinutului unei baze de date spaţiale. Baza de date permite o gamă diversă de alte tipuri de explorare ce necesită în special capacitate de tratare şi de prelucrare pe criterii geografice şi analitice;

• un SIG include o colecţie de operatori spaţiali care acţionează asupra unei baze de date spaţiale pentru a referi geografic o mare varietate de informaţii reale. Un model de date SIG este complex pentru că trebuie să reprezinte şi să interconecteze atât date grafice (hărţi), cât şi date tabelare (atribute). În plus, chiar prin natura sa, un SIG complex este utilizat pentru a simula situaţii şi evenimente reale extrem de complicate. Acest fapt solicită şi mai mult capacitatea modelului SIG de a reda perfect evenimentele şi fenomenele din realitate.

Dintr-un alt punct de vedere, putem afirma că sistemele informatice geografice reprezintă o tehnologie care utilizează baze de date referite spaţial (prin coordonate), un sistem de tratare adecvată a acestora, echipamente periferice pentru introducerea, stocarea, actualizarea şi afişarea datelor spaţiale, precum şi un personal specializat.

În literatura de specialitate sistemele informatice geografice au fost definite în diverse moduri. În continuare sunt prezentate mai multe puncte de vedere asupra a ceea ce reprezintă un SIG:

• un sistem pentru capturare, stocare, verificare, manipulare, analiză şi afişare a datelor care sunt referite spaţial;

• orice set de proceduri manuale sau automate folosite pentru a stoca şi manipula datele referite geografic;

• o entitate instituţională, care reflectă o structură organizaţională ce integrează tehnologie cu o bază de date, cu expertiza şi suportul financiar conţinut de-a lungul timpului;

15

• o tehnologie informatică ce stochează, analizează şi afişează atât datele spaţiale, cât şi datele nespaţiale;

• un caz special de sisteme informatice în care bazele de date constau din observaţii asupra caracteristicilor distribuite spaţial, activităţilor, evenimentelor, care sunt definibile în spaţiu ca puncte, linii sau poligoane. Un SIG manipulează informaţii despre aceste puncte, linii şi poligoane în scopul regăsirii datelor pentru interogări ad-hoc şi analiză;

• un sistem de baze de date în care cele mai multe din date sunt indexate spaţial, peste care operează un set de proceduri în scopul de a da răspunsuri la cereri despre entităţi spaţiale;

• un set de funcţii automate care furnizează profesioniştilor capacităţi avansate de stocare, regăsire, manipulare şi afişare a datelor localizate geografic;

• un set puternic de instrumente de colectare, stocare, regăsire la nevoie, transformare şi afişare a datelor spaţiale din lumea reală;

• un sistem suport pentru decizie care implică integrarea datelor referite spaţial într-un mediu de rezolvare a problemelor;

• o formă de sistem de management al informaţiilor care permite afişare prin hărţi a informaţiilor generale;

• un sistem cu capacitaţi avansate de geomodelare, adică de modelare a spaţiului geografic.

Într-o accepţiune mai puţin tehnico-ştiinţifică, putem defini SIG ca fiind un instrument (la modul general) de analiză a unor fenomene şi de suport al deciziilor. Această definiţie rezultă din faptul că se pune mai mult accent pe utilizarea şi beneficiile indirecte ale unui SIG decât pe modalitatea de creare.

1.2 Istoria SIG Ceea ce reprezintă astăzi domeniul SIG are o istorie destul de recentă ale

cărei începuturi pot fi localizate în jurul anului 1960, o dată cu aplicarea tehncii de calcul în realizarea unor hărţi simple. Aceste hărţi puteau fi codificate şi stocate în calculator, modificate atunci când era necesar şi vizualizate, fie prin afişare pe ecran, fie prin plotare pe hârtie. Hărţile de la începuturile acestei cartografieri computerizate nu conţineau mai mult decât puncte, linii drepte (vectori) şi text. Definiţia acestor elemente grafice includea o locaţie exprimată printr-o pereche (sau în cazul unui vector două perechi) de coordonate. Plecând de la aceste elemente, putea fi construită o grafică mult mai complexă. Astfel, liniile neregulate ale râurilor sau ţărmurilor puteau fi aproximate printr-o succesiune de mici elemente vectoriale. O dată cu descoperirea avantajelor acestei simple aplicaţii cercetătorii au realizat, de asemenea, că foarte multe probleme geografice reclamau colectarea şi analiza unei cantităţi însemnate de informaţii care nu erau cartografice. Un recensământ, de exemplu, necesită date

16

referitoare la oameni şi proprietăţi, o aplicaţie cadastrală necesită informaţii asupra proprietăţilor funciare şi a modificării acestora. Cu timpul, termenul de cartografiere computerizată a fost înlocuit cu cel de sistem informatic geografic.

Apariţia şi dezvoltarea SIG-ului a fost posibilă ca urmare a progreselor spectaculoase înregistrate în domeniile tehnicii de calcul, cartografierii computerizate şi Sistemelor de Gestiune a Bazelor de Date (SGBD).

Conceptul de SIG apare pentru prima dată pe continentul nord-american (Canada şi Statele Unite) în urmă cu mai bine de 35 de ani. Primul SIG este cel dezvoltat de canadieni la mijlocul anilor ’60, în cadrul unei operaţii de inventariere a resurselor naturale. Realizat la o scară foarte largă şi cunoscând o continuă perfecţionare de-a lungul anilor, Canada Geographic Information System (CGIS) se află şi astăzi în funcţiune. Dezvoltarea sa a adus numeroase contribuţii conceptuale şi tehnice la evoluţia generală a sistemelor informatice geografice. Iată doar câteva dintre ideile inovatoare introduse de acest sistem:

• utilizarea scanării unor suprafeţe cu o mare densitate de obiecte – hărţile sunt retipărite în acest scop printr-un proces asemănător digitizării;

• vectorizarea imaginilor scanate; • partiţionarea geografică a datelor pe straturi tematice; • utilizarea sistemului de coordonate absolut pentru întregul teritoriu,

cu o precizie ajustabilă la rezoluţia datelor; • precizia numerică poate fi setată de administratorul sistemului şi

schimbată de la un strat la altul; • separarea datelor în fişiere atribut şi fişiere de locaţii; • conceptul de tabel de atribute.

Pentru a studia evoluţia sistemelor de informaţie geografică este necesară studierea evoluţiei în tehnologia informaţiei şi comunicaţiilor.

Ca în orice domeniu tehnic, există diverse variante privind prioritatea în acest domeniu. Deşi există o serie de preocupări şi chiar o definire a unui SIG încă de la începutul anilor ’60 este în prezent evident faptul că dezvoltarea unui sistem informatic geografic real este direct dependentă de resursele hardware şi software disponibile. În momentul de faţă, când performanţele în domeniul procesoarelor, al sistemelor grafice, al dispozitivelor de memorare şi stocare sunt uimitoare chiar şi pentru cei aflaţi în mijlocul tehnologiilor informatice, este greu de acceptat faptul că un sistem cu funcţionalitate reală în tehnologia SIG ar fi putut exista mai devreme de deceniul 8. Cert este faptul că piaţa de SIG a avut în ultimii cinci ani o dinamică anuală constantă de 15%. Creşterea fără precedent a performanţelor sistemelor din clasa PC a asigurat accesul la tehnologiile SIG a unor noi clase de utilizatori.

În continuare sunt prezentate succint unele evenimente care au contribuit la apariţia şi dezvoltarea sistemelor informatice geografice:

17

• în anul 1950 este inventat digitizorul; în 1960 apare primul digitizor de precizie pentru suprafeţe mari – “Pencil Follower”;

• în anul 1958 Waldo Tobler imaginează modelul MIMO (map in – map out) pentru aplicarea calculatoarelor în cartografie; principiile sistemului MIMO constituie originile pentru geocodare, captarea, analiza şi afişarea datelor;

• în anul 1963 începe dezvoltarea lui “Canada Geographic Information Systems” (CGIS), ca aplicaţie de inventariere cadastrală; CGIS este un prim exemplu de program GIS de succes (încă se mai află în exploatare);

• în anul 1964 Howard Fisher înfiinţează în cadrul Universităţii Harvard „Laboratorul de grafică asistată şi analize spaţiale”; multe personalităţi din industria GIS au studiat aici;

• în anul 1969 Environmental Science Research Institute (ESRI) este înfiinţată de către Jack şi Laura Dangermond, ca un grup de consultanţă privat, specializat pe proiecte de analize teritoriale; până în zilele noastre compania a depăşit un milion de utilizatori, fiind cotată „numărul 1 pe piaţa GIS”; cartierul general actual se află în Redlands, California;

• în anul 1969 compania Intergraph este înfiinţată de Jim Meadlock (denumită iniţial “M&S Computing Inc.”); pe lângă rolul esenţial pe care îl joacă în apariţia şi dezvoltarea domeniilor GIS şi CAD (inclusiv în domeniul hardware), Intergraph avea să furnizeze în timp medii GIS deosebit de puternice – MGE şi GeoMedia;

• în anul 1969 este fondată “Laser-Scan” de către trei academicieni din Laboratoarele Cavendish, Cambridge;

• în anul 1970 se ţine primul simpozion de GIS, în Ottawa, Canada; • în anul 1972 IBM începe dezvoltarea propriului GIS, GFIS

(GeoFacilities Information System); • în anul 1973 ESRI creează “Maryland Automatic Geographic

Information System” (MAGIS), unul din primele proiecte GIS la nivel de stat;

• în anul 1974 Intergraph lansează “Interactive Graphics Design System” (IGDS), soluţie hardware+software utilizată pentru implementări GIS profesionale;

• în anul 1976 începe un alt important GIS la nivel de stat – Minnesota Land Management Information System (MLMIS) – ca proiect de cercetare la „Centrul pentru analize urbane şi regionale” din cadrul Universităţii din Minnesota;

• în anul 1979 laboratoarele Harvard dezvoltă ODYSSEY, primul GIS modern bazat pe grafică vectorială;

18

• în anul 1979 Siemens Nixdorf creează mediul GIS SiCAD (SiCADGeomatics);

• în anul 1981 ESRI începe dezvoltarea GIS-ului ARC/INFO; • în anul 1982 se fondează compania Autodesk (de către John

Walker), care lansează AutoCAD-80 (rulând pe sistemul de operare CPM);

• în anul 1982 ESRI lansează ARC/INFO 1.0, primul pachet software GIS comercial;

• în anul 1984 se ţine primul simpozion internaţional despre manevrarea datelor spaţiale; este publicată prima carte despre GIS: “Basic Readings in Geographic Information Systems”, Marble, Calkins&Peuquet;

• în anul 1984 firma “Bentley Systems” (ca divizie a companiei Intergraph) lansează platforma CAD/GIS MicroStation;

• în anul 1985 este fondată, în Marea Britanie, prima revistă de GIS: “Mapping Awareness”;

• în anul 1986 este înfiinţată compania MapInfo de către patru studenţi de la Institutul Politehnic Rensalaer (cea mai veche şcoală de ingineri din S.U.A.); ei au introdus conceptul de folosire a GIS-ului pentru decizii de afaceri;

• în anul 1986 ESRI lansează PC ARC/INFO 1.0, primul GIS disponibil pe calculatoare personale;

• în anul 1987 apare publicaţia “International Journal of Geographical Information Systems”;

• în anul 1988 are loc prima conferinţă pe teme GIS/LIS; • în anul 1989 Intergraph lansează pachetul MGE (Modular GIS

Environment); • în anul 1990 este fondată compania franceză GeoConcept SA (sub

numele iniţial de ALSOFT), producătoarea unor soluţii GIS moderne;

• în anul 1991 apare cartea fundamentală “Geographical Information Systems: Principles and Applications”, Maguire, Goodchild, Rhind;

• în anul 1992 ESRI creează ArcView 1.0, destinat utilizatorilor non-GIS pentru accesarea de date GIS; el va rula pe sistemele de operare Windows sau MAC (soluţia mare, ARC/INFO ajunge la versiunea 6.1);

• în anul 1992 apare prima revistă europeană de specialitate “GIS Europe”;

• în anul 1994 ESRI lansează ediţiile de referinţă pentru cele trei linii de produse GIS: ARC/INFO 7.0, ArcView 2.0, PC ARC/INFO 3.4.2; cu ArcView 2.0 practic ESRI aduce cartografia la un nivel nou: desktop GIS;

19

• în anul 1994 se formează consorţiul “OpenGIS” (având printer fondatori David Schell, Kenn Gardells, Kurt Buehler etc.); OGC este o organizaţie internaţională (cuprinde peste 220 de companii şi agenţii guvernamentale), dezvoltând standarde şi specificaţii pentru interoperabilitatea aplicaţiilor GIS;

• în anul 1996 ESRI lansează MapObjects 1.0, un pachet de „cărămizi software” folosibile de programatori la dezvoltarea de aplicaţii cu capabilităţi GIS; apare şi ArcView 3.0;

• în anul 1999 ediţia ArcInfo 8 de la ESRI este complet reproiectată (în contextul tehnologiei COM-Windows); ESRI lansează formatul “geodatabase” şi ArcView GIS 3.2;

• în martie 2004, ESRI lansează ediţia majoră ArcGIS 9, iar Autodesk lansează AutoCAD 2005;

• în decembrie 2004, la Academia Tehnică Militară, apare lucrarea „Sisteme informatice geografice”, autori Virgil Dulgheru şi Adrian Alexei.

1.3 Discipline ce contribuie la fundamentarea SIG Sistemele informatice geografice reprezintă o ştiinţă nouă,

interdisciplinară, fundamentată pe cunoştinţele mai multor discipline.

Fig. 4 Discipline complementare

20

Geografia are ca preocupare înţelegerea lumii şi a locului pe care îl ocupă fiinţa umană în cadrul acesteia. Geografii au o lungă tradiţie în lucrul cu date spaţiale şi cu multe tehnici ce au fost preluate de SIG.

Cartografia se ocupă de reprezentarea informaţiilor spaţiale, cel mai frecvent sub forma hărţilor. Este un domeniu cu o îndelungată experienţă în elaborarea hărţilor. Harta este un mod foarte eficient atât pentru stocarea informaţiilor spaţiale, cât şi pentru înţelegerea şi analizarea acestora. Hărţile deja existente constituie o importantă sursă de date pentru noile sisteme computerizate.

Teledetecţia înseamnă pentru SIG informaţii colectate de sateliţi sau avioane. În prezent, acestea sunt achiziţionate în formă digitală, cu ajutorul unor dispozitive aflate în dotarea sateliţilor.

Fotogrammetria utilizează fotografiile aeriene şi tehnici speciale de obţinere a informaţiilor pe baza acestora. În trecut a constituit o sursă importantă pentru cele mai multe date topografice.

Topografia asigură datele exacte cu privire la poziţia terenurilor, clădirilor şi a altor entităţi (o observaţie: există numeroase surse de date colectate cu dispozitive manuale şi care în prezent trebuie construite în jurul GPS – Global Positioning System).

Matematica şi, în special, topologia, geometria şi teoria grafurilor care furnizează numeroase metode ce pot fi exploatate în SIG.

Statistica pune la dispoziţie numeroase metode de construcţie a modelelor de calcul sau de analiză a datelor; statistica este importantă pentru înţelegerea erorilor şi incertitudinilor în SIG.

Inteligenţa artificială furnizează numeroase tehnici, utile în procesul decizional, de exemplu în construirea sistemelor expert ce îl ajută pe utilizator în formularea unor întrebări care să atragă răspunsuri utile.

CAD – Proiectarea asistată de calculator (Computer Aided Design) – furnizează software ce poate fi utilizat de către SIG în introducerea datelor, reprezentare, afişare şi vizualizare.

SGBD – Sisteme de gestiune a bazelor de date – contribuie prin pachete de programe şi metode la prelucrarea unor seturi foarte mari de date, necesare în cadrul multor aplicaţii SIG, precum cele cadastrale sau de recensământ.

Tehnologia informaţiei oferă analistului o gamă largă de metode şi instrumente software pentru rezolvarea unor probleme specifice.

Fiecare dintre domeniile menţionate mai sus oferă tehnici şi metode ce alcătuiesc un SIG. Nimeni nu poate fi însă expert, în acelaşi timp, în toate aceste domenii. Analistul SIG trebuie să aibă doar o idee generală asupra relaţiilor dintre SIG şi fiecare dintre aceste domenii. Mai important este să realizeze contribuţia propriului său domeniu de specialitate în construirea unui SIG.

21

1.4 Proprietăţile şi cerinţele unui SIG Un SIG are ca scop culegerea, validarea, stocarea, analiza şi vizualizarea

datelor geografice. O dată geografică este o caracteristică a unui anumit obiect sau fenomen din spaţiul terestru (denumirea unei localităţi sau numărul de locuitori, limitele unui judeţ, înălţimea unui vârf de munte, traseul unui drum, aria unei parcele etc.).

Forma tradiţională de stocare şi vizualizare a datelor geografice este harta pe care o putem considera un model al lumii înconjurătoare, utilizată în scopul efectuării de analize geografice. Pe hartă, datele geografice sunt reprezentate sub formă de puncte, linii şi suprafeţe desenate pe un suport plan (carton, material plastic etc.) şi codificate prin simboluri speciale (semne convenţionale, haşuri, culori) explicate printr-o legendă sau un text însoţitor. Harta, împreună cu elementele explicative necesare pentru interpretarea ei, constituie o bază de date geografice.

Pe harta „clasică” analizele menţionate mai sus nu pot fi făcute decât de către om, pe baza unei imagini personale a spaţiului geografic formată privind modelul acestuia sub formă de reprezentare grafică. Corectitudinea deciziilor rezultate în urma unei analize geografice depinde atât de calitatea hărţii disponibile (precizie, actualitate, completitudine, expresivitate etc.), cât şi de cunoştinţele şi experienţa acumulate în domeniul specific studiului efectuat de către persoana care face acea analiză.

Principala problemă pe care încearcă s-o rezolve un SIG constă în realizarea automată a analizelor geografice, utilizând în acest scop calculatorul electronic. Un SIG poate furniza răspunsuri la următoarele tipuri de întrebări:

• funcţia de localizare (Ce se găseşte la ... ?) – această întrebare urmăreşte identificarea obiectelor, fenomenelor amplasate la o anumită poziţie geografică specificată prin nume, cod poştal, coordonate geografice (ϕ, λ) sau rectangulare (x,y);

• funcţia de condiţionare (Unde se poate găsi ... ?) – acest gen de întrebare este imaginea „în oglindă” a întrebării anterioare. Ea necesită o analiză spaţială pentru formularea răspunsului. Ca atare, în loc de a determina ce anume se găseşte într-un anumit loc, se doreşte aflarea poziţiei exacte a unui obiect sau fenomen, sau a unui ansamblu de cerinţe specificate (de exemplu: unde poate fi amplasat un spital militar de campanie, astfel încât acesta să aibă la îndemână surse de aprovizionare cu apă, să fie în afara teatrului principal de operaţiuni militare, să permită accesul rapid la căile de comunicaţie în vederea aprovizionării cu hrană, medicamente şi echipamente medicale sau zonă despădurită de minimum 2.000 mp cu sol propice construcţiei de clădiri, situată la cel mult 100 m de o şosea);

22

• funcţia de evaluare a schimbărilor (Ce s-a schimbat de la ... ?) – acest tip de întrebare implică cele două întrebări anterioare şi caută să pună în evidenţă schimbările apărute, în timp, într-o anumită zonă;

• funcţia de modelare (Ce model spaţial optim ar putea fi în cazul ...?) – această întrebare presupune un răspuns complex. Ea are legături cu următoarea întrebare la care poate răspunde un SIG. Se poate pune o astfel de întrebare pentru a determina dacă îmbolnăvirea populaţiei de TBC, de exemplu, este rezultatul amplasării localităţii lângă o fabrică de negru de fum;

• funcţia de simulare sau predicţie (Ce s-ar întâmpla dacă ...?) – genul acesta de întrebare este utilizat pentru a pune probleme ce s-ar putea ivi. De exemplu, ce s-ar întâmpla în cazul în care staţiile de filtrare a apei ar fi infestate? Răspunsul la această întrebare cuprinde atât informaţii geografice, cât şi informaţii de diverse alte tipuri (de pildă legate de legi ale fizicii).

Fig. 5 Baza de date SIG (exemplu)

Având implementate toate aceste funcţii, spre exemplu, un SIG pentru un oraş oarecare, pe lângă producerea de hărţi digitale tematice, ar putea să răspundă la întrebări de tipul:

• incendiu în zona „N” şi direcţia vântului „V”. Unde se pot produce cele mai mari pagube?

23

• circulaţia blocată prin dărâmarea construcţiilor în zona „M”. Care este drumul optim de ocolire?

• cunoscând poziţia pânzei de apă freatică, unde se pot fora fântâni în cazul infestării reţelei de alimentare cu apă?

• din ce clădiri pot fi observate căile de acces în oraş? Pentru a putea da răspunsuri la toate aceste întrebări, precum şi la altele,

suportul informatic al SIG trebuie să cuprindă, pe lângă baze de date geografice, proceduri şi protocoale de comunicare între aplicaţii, proceduri de conversie între topologia discretă şi cea de tip continuu, algoritmi de cercetări operaţionale şi nu în ultimul rând interfeţe prietenoase cu utilizatorul.

Dispunând de mijloace moderne de calcul şi stocare a datelor, nu se mai pune problema realizării de documente cartografice analogice, ci aceea de realizare a unor baze de date cu ajutorul cărora să se redea pe terminale documente grafice tematice şi texte cu soluţii ale problemelor pe care utilizatorul trebuie să le rezolve.

Pentru a putea face o distincţie cât mai corectă între Sistemele Informatice Geografice şi alte tipuri de sisteme vom evidenţia unele aspecte comparative.

Spre deosebire de sistemele de gestiune a bazelor de date uzuale, un SIG conţine un SGBD special, capabil să adreseze date spaţiale (coordonate), să insereze şi să regăsească informaţii în funcţie de localizarea acestora în teritoriu.

În comparaţie cu sistemele de proiectare asistată de calculator (CAD – Computer Aided Design), un SIG oferă facilităţi grafice de tip CAD şi în acelaşi timp este destinat să efectueze analize spaţiale complexe, să genereze automat informaţii noi, să trateze coordonatele geografice (sferice sau carteziene) şi proiecţiile cartografice.

O altă comparaţie poate fi realizată între SIG şi sistemele de cartografiere automată (automated mapping). Un SIG conţine funcţiile necesare cartografierii automate, dar nu este orientat către aceasta.

1.5 Componentele unui SIG Un SIG este alcătuit în principal din 5 componente:

• hardware; • software; • date; • personal; • metode sau proceduri.

Din punct de vedere arhitectural, un sistem informatic geografic este văzut că fiind compus dintr-un nucleu geospaţial (instrumentele pentru introducerea, întreţinerea, analiza şi generarea de ieşiri) care, împreună cu metodele de implementare, conferă caracterul geografic al sistemului şi din date geografice ce, alături de metodele de acces, îi conferă titlul de sistem informatic.

24

Fig. 6 Componentele unui SIG

1.5.1 Componenta hardware În cadrul componentei hardware, elementele constitutive pot fi clasificate

în trei subcategorii, funcţie de specificul acţiunilor desfăşurate. Astfel, putem distinge categoria componentelor hardware utilizate pentru culegerea şi introducerea datelor în sistem, componente hardware de prelucrare şi analiză a datelor şi, în final, componente ce au drept scop afişarea sub diferite moduri a rezultatelor prelucrărilor şi analizelor de sistem.

Fig. 7 Componente pentru introducerea datelor

25

Fig. 8 Componente pentru culegerea datelor

Din categoria componentelor hardware ce au drept scop culegerea şi introducerea datelor într-un sistem fac parte: digitizorul (tableta digitizoare), scanner-ul, tastatura, mouse-ul.

De asemenea, pot fi considerate ca făcând parte din această categorie, orice aparat utilizat pentru culegerea datelor direct din teren: teodolite, staţii totale, receptoare GPS, carnete electronice de teren etc.

Astăzi, pachetele de programe SIG rulează pe o gamă largă de maşini, de la servere centrale la staţii de lucru individuale sau aflate în cadrul unor configuraţii de reţele. În manualele pachetelor de programe SIG este specificată configuraţia minimă necesară unui sistem. Aceasta constă din staţie grafică sau PC, ale căror elemente principale sunt:

• procesorul – CPU; • memoria de bază – RAM; • placa video; • dispozitivele de stocare – hard disc şi/sau floppy-disc, Cdwriter.

Aceste elemente alcătuiesc subcategoria componentelor hardware utilizate pentru prelucrarea şi analiza datelor existente într-un SIG.

La aceste componente sunt legate o serie de periferice comune pentru orice SIG cu scopul de afişare, sub diferite moduri, a rezultatelor analizei şi prelucrării datelor. Din categoria acestor componente fac parte dispozitivele video (monitoare, proiectoare), imprimantele, plotterele vectoriale sau raster, mesele automate de desen, plotterele electrostatice de înaltă rezoluţie etc.

26

Fig. 9 Componente hardware pentru prelucrarea datelor

Fig. 10 Componente hardware pentru afişarea datelor

27

În majoritatea sistemelor, tendinţa actuală este aceea de a conecta utilizatorii prin intermediul reţelelor. Aceasta reprezintă o arie de activitate a industriei de calculatoare care avansează foarte rapid.

1.5.2 Componenta software Sistemul informatic geografic pentru o aplicaţie particulară poate fi

dezvoltat prin utilizarea unei game largi de aplicaţii software. În mod obişnuit, acestea se încadrează într-una dintre următoarele categorii:

• software special proiectat pentru dezvoltarea SIG (cum ar fi: ARC/INFO, MapObjects, ArcSDE);

• software pentru proiectarea asistată de calculator (CAD) sau cartografierea asistată de calculator (Computer Aided Mapping – CAM);

• software 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 deloc o sarcină uşoară. Un sistem modern, interactiv, presupune utilizarea unor programe ale căror componente să satisfacă următoarele sarcini:

• introducerea, editarea, verificarea şi validarea datelor; • gestiunea bazelor de date; • analiza şi transformarea datelor; • afişarea şi redarea datelor.

Componenta software cu sarcina de introducere, editare, verificare şi validare a datelor cuprinde funcţii pentru digitizarea, editarea şi conversia datelor. Scopul operaţiunilor de intrare este de a prelua datele şi de a le converti într-o formă utilizabilă de calculator.

Analiza şi transformarea datelor include funcţii, ca: suprapunerea informaţiilor, interogarea spaţială, crearea buffer-elor, consultarea şi modelarea datelor. Operaţiunile de analiză constau în examinarea datelor cu intenţia de a extrage sau crea noi date care să corespundă cerinţelor sau condiţiilor impuse de problemă.

Gestionarea bazelor de date constă în prelucrarea unui volum mare de date geografice digitale. Operaţiunile de gestionare se referă la memorarea şi regăsirea datelor respective într-o formă constantă.

Componenta software ce permite afişarea datelor include operaţiile care realizează ieşiri grafice şi rapoarte.

Componenta software dintr-un SIG trebuie să îndeplinească următoarele cerinţe:

• scalabilitate – aplicaţiile software prezente într-un SIG trebuie astfel realizate încât să ruleze pe o varietate cât mai mare de platforme hardware: calculatoare personale, staţii de lucru, servere, configuraţii client-server etc.; scalabilitatea furnizează şi o mare flexibilitate la upgradare;

28

• posibilitatea rulării în reţea – avansul tehnologic în industria calculatoarelor a deschis o nouă lume a posibilităţii implementării SIG, de la sisteme mici pe un singur calculator la reţele mari şi staţii de lucru care îşi împart accesul la bazele de date;

• baze de date integrate – aplicaţiile software prezente într-un SIG oferă posibilitatea mânuirii unor baze de date de capacităţi impresionante ce cuprind date de diferite tipuri: informaţii geografice, date numerice în diferite formate, texte, imagini, fotografii etc.;

• securitatea datelor – multe din datele conţinute într-un SIG sunt destinate numai unei anumite categorii de personal, pentru restul utilizatorilor ele fiind secrete; având în vedere că un SIG poate fi rulat într-o reţea, este necesar ca datele să fie protejate pe diferite niveluri de securitate pentru utilizatori;

• opţiuni de modelare şi decizie – un SIG trebuie să aibă instrumente cu care să se poată face modelarea unor fenomene; din analiza şi modelarea unor astfel de fenomene trebuie să rezulte deciziile optime care trebuie luate în problema respectivă;

• posibilitatea de conversie a datelor moştenite – un SIG trebuie să fie capabil să moştenească baze de date, imagini şi alte tipuri de date cartografice dintr-un alt sistem informatic geografic şi să le convertească în formatele cu care lucrează.

1.5.3 Componenta date Unul dintre factorii principali care influenţează eficienţa unui SIG este

cantitatea datelor stocate în baza de date. Luând ca unitate costul hardware-ului, costul dezvoltării programelor este 10, iar cel al stocării datelor în baza de date, 100 [15]. Alţi autori indică, de exemplu, proporţia de 1:100:1.000. Deci, o problemă foarte importantă o reprezintă crearea bazelor de date cartografice digitale, care constituie baza oricărui SIG.

Datele reprezintă cea mai importantă componentă a SIG. Datele geografice şi datele tabelare asociate pot proveni din sursele interne ale unei organizaţii sau pot fi procurate de la un distribuitor specializat.

Un sistem informatic geografic poate integra datele spaţiale cu alte surse de date pe care le organizează şi gestionează cu un SGBD.

29

Fig. 11 Surse de date

1.5.4 Componenta personal Tehnologia SIG ar avea o valoare limitată fără un personal specializat,

bine instruit, care să administreze sistemul şi să dezvolte strategii pentru aplicarea ei la problemele lumii reale.

Personalul SIG cuprinde atât specialiştii care proiectează şi menţin sistemul, cât şi pe cei care îl utilizează ca un instrument pentru rezolvarea problemelor din domeniul lor de activitate. Nivelul de specializare a personalului se regăseşte în „piramida activităţii SIG” propusă de Marble, pentru a ilustra cerinţele ce se impun în domeniul instruirii SIG.

Fig. 12 Piramida activităţii SIG

30

Pentru o corectă culegere, prelucrare şi interogare este nevoie de personal specializat care să respecte concordanţa strictă între aspectul şi limbajul datelor de intrare cu cele ale datelor aşteptate la ieşire.

Se consideră că realizarea unui sistem informatic geografic este o activitate aflată la convergenţa mai multor discipline: informatică, geodezie, cartografie, geografie, geometrie spaţială, cibernetică, cercetări operaţionale, economie etc. Deci, în cadrul echipei de realizare a unui SIG, trebuie să existe personal specializat din toate aceste domenii, precum şi personal din sfera viitorilor utilizatori.

1.5.5 Componenta metode Pentru a avea succes, sistemul informatic geografic trebuie să opereze în

concordanţă cu un plan de afaceri şi un regulament bine conceput, care reprezintă modele şi practici de operare unice pentru fiecare organizaţie.

Proiectarea unui SIG, ca model al lumii reale, pentru o aplicaţie particulară presupune metode de identificare şi conceptualizare a problemei ce trebuie rezolvată.

Maniera în care sunt introduse, stocate şi analizate datele în cadrul unui SIG trebuie să oglindească modul în care vor fi utilizate ulterior informaţiile în cadrul unei activităţi de cercetare sau în luarea unei decizii. Organizaţiile ce utilizează SIG-ul trebuie să stabilească cele mai potrivite proceduri, pentru a se asigura că datele sunt utilizate corect şi eficient şi pentru a menţine calitatea acestora.

1.6 Funcţiile unui SIG În general, un SIG are următoarele funcţii:

• introducere şi validare date; • stocare şi gestiune date; • analiză şi modelare date; • vizualizare şi ieşire date.

1.6.1 Introducere şi validare date Sursele de date geografice au o foarte mare varietate. În general, sursa cea

mai importantă o constituie hărţile existente. Apoi alte surse de date pot fi bazele de date existente. Surse importante de date ce pot fi introduse în SIG sunt şi imaginile satelitare şi fotografiile aeriene. Se mai pot introduce date ce provin de la măsurătorile din teren.

Introducerea datelor este procesul de convertire a datelor din forma în care există într-una care poate fi utilizată de SIG.

Introducerea datelor se poate face manual, prin transfer automat, prin scanare sau prin digitizare vectorială. Permanent trebuie verificată calitatea datelor. Verificarea poate fi făcută atât pentru erorile introduse în timpul procedurii de încărcare a datelor, cât şi pentru cele ale datelor originale. Odată 31

introduse datele într-un SIG, trebuie stocate eficient, disponibile pentru acces rapid şi gestionate. Funcţiile de stocare a datelor şi de gestionare a bazei de date sunt capabile să asiste aceste scopuri.

1.6.2 Stocare şi gestiune date Într-un SIG datele pot fi stocate într-un SGBD, în tabele şi salvate pentru

realizarea hărţilor de câte ori este necesar. Pot fi, de asemenea, stocate în straturi tematice.

Pentru exemplul cu centrul comercial1, se poate structura o bază de date cu fiecare tip de date ca straturi separate, pentru categoria de folosinţă a terenului pentru drumuri, statutul terenului şi nivelul de infiltrare a apei. Odată introduse datele în baza de date, este posibilă modificarea lor în informaţie de tip atribut. De exemplu, dacă o parcelă de teren specială devine liberă sau este vândută, se pot actualiza datele în conformitate cu baza de date.

Altă funcţie de manipulare necesară este sortarea informaţiilor atribut. Ca exemplu, sunt utile informaţiile privind totalitatea parcelelor de teren liber şi necesar de stocat informaţii despre vânzători în ordine alfabetică. În acest caz, modificările informaţiilor atribut despre statutul terenului pot fi făcute uşor.

Stocarea eficientă a datelor facilitează analiza şi modelarea. Funcţiile de manipulare sunt utilizate pentru a ajuta organizarea, corectarea şi actualizarea datelor, deci se poate realiza o analiză eficientă. Având încărcate datele în baza de date, se pune următoarea întrebare: cum poate un SIG analiza datele pentru identificarea poziţiei optime a terenului?

1.6.3 Analiză şi modelare date SIG-ul are capacitatea de a realiza analiza şi modelarea datelor. Aceasta

este funcţia care îl deosebeşte fundamental de alte tipuri de sisteme informatice. Un SIG reprezintă pentru noi lumea reală, permiţând realizarea interogărilor şi a

1 Trebuie să găsim un teren pentru construcţia unui centru comercial. Terenul trebuie să îndeplinească următoarele condiţii:

1) trebuie să aibă cel puţin 10.000 metri pătraţi; 2) nu trebuie să fie într-o zonă rezidenţială; 3) să nu existe pericolul de inundaţie; 4) să fie liber şi de vânzare; 5) trebuie să fie amplasat la maximum un kilometru de un drum rutier sau autostradă; 6) acestea sunt cerinţele pentru un ipotetic proiect de SIG. Din aceste condiţii se determină

activitatea specifică, ce va include funcţii pentru realizarea acestor cerinţe. Lista de funcţii trebuie să includă:

7) identificarea zonelor; 8) calculul ariilor; 9) clasificarea zonelor de interes, precum şi a celor ce nu prezintă interes; 10) vizualizarea zonelor sau liniilor de interes; 11) identificarea zonelor bazate pe două criterii (liber şi de vânzare); 12) integrarea setului de date (suprapunerea) pentru identificarea zonelor corespunzătoare

amplasării.

32

analizei într-un mod rapid, ce poate deveni costisitor şi îndelungat prin alte metode.

SIG-ul are capacitatea de integrare a datelor din surse diferite şi de a produce informaţii noi. Este posibilă prelucrarea unui singur strat o dată sau a mai multor straturi.

Revenind la exemplul cu centrul comercial, pentru poziţionare, analiza straturilor individuale este cerinţa iniţială, apoi pot fi combinate straturile pentru a oferi rezultatul final.

Capacitatea de interogare de forma „ce ar fi dacă?” este un exemplu de posibilitate de modelare a SIG-ului. Pentru a exemplifica, să revenim la terenul nostru şi să ne imaginăm că având identificat un teren potrivit pentru centrul comercial, ar fi necesar de recalculat rezultatele pentru a răspunde la întrebarea „ce ar fi dacă s-ar construi un nou drum pe cealaltă parte a zonei studiate?” sau „ce ar fi dacă s-ar construi o nouă clădire particulară în apropiere?”. SIG-ul permite recalcularea rezultatelor rapid, punând la dispoziţia eventualului client, în timp real, şi soluţii pentru situaţii ipotetice (dar cu posibilitate mare de producere).

Când analiza şi modelarea datelor este completă, este necesară prezentarea rezultatelor într-o anumită formă pentru interpretare şi conectare cu altele.

Deci, următorul set de funcţii SIG necesar este cel care tratează vizualizarea şi ieşirea datelor.

1.6.4 Vizualizare şi ieşire date Modul de prezentare a rezultatelor după analiză va depinde de mai mulţi

factori: costul rezultatelor, timpul disponibil ş.a.m.d. Pentru a anticipa vizualizarea rezultatelor, se poate face listarea pe ecranul monitorului.

Pentru hărţile de reprezentare finale, pot fi utilizate plottere de calitate. Însă, în alte cazuri, datele pot fi raportate ca fişiere pentru analiză ulterioară în alte pachete soft-spreadsheet, desktop publisher, pachete de analiză statistică sau alt SIG.

Trebuie subliniat faptul că prelucrarea unui SIG nu se încheie aici. Având rezultatele, se poate observa că dacă se modifică parametrii sau se includ date suplimentare în analiză, se pot obţine rezultate mai bune. Deci, trebuie să existe întotdeauna opţiune de revenire pentru introducere de noi date sau de modificare a celor existente, pentru repetarea unor analize şi modificarea modelării, precum şi pentru producerea de noi rezultate.

1.7 Principii de realizare a unui SIG Prima întrebare care se pune în privinţa unui SIG este: „De ce să folosesc

un SIG?”. Deoarece un SIG furnizează o cale mai bună de manevrare a însuşirilor obiectelor şi de asistare în furnizarea relaţiilor dintre informaţii, menţinându-le individualitatea. Unul dintre cele mai importante obiective ale 33

unui proiect SIG este menţinerea integrităţii informaţiei (încrederea în date). Integritatea datelor compilate va avea cel mai profund efect în acceptarea unui sistem nou, atât de către personalul companiei beneficiare cât şi din afara organizaţiei.

De egală importanţă este faptul că un SIG implementat corect furnizează o cale către satisfacerea obiectivelor colective prin:

• reunirea informaţiilor colective; • furnizarea de facilităţi pentru studiul datelor prin reprezentarea lor

grafică (pe harta digitală); • furnizarea companiei de capacitaţi de calcul sporite pentru

întâmpinarea nevoilor de zi cu zi; • maximizarea utilizării facilităţilor computaţionale existente; • scăderea costurilor globale de operare; • integrarea SIG în cadrul sistemelor informatice existente, pentru a

uşura utilizarea lor şi a le spori eficienţa; • furnizarea unui înalt grad de flexibilitate; • sprijinirea retehnologizării.

În momentul actual utilizarea unui sistem informatic geografic nu mai este un scop în sine, ci a devenit pur şi simplu o componentă a unei soluţii informatice globale cu conţinut geografic (numită Geomatică).

Beneficiarii trebuie să aibă posibilitatea să unească sistemele complementare şi componente funcţionale provenite de la furnizori software diferiţi pentru a obţine o soluţie informatică cu un conţinut geografic. Această soluţie este construită dintr-o varietate de instrumente atent selectate, combinate corespunzător cerinţelor fiecărui utilizator individual de a comunica informaţia de interes într-un context geografic.

La realizarea unui SIG se ţine seama de următoarele principii: 1) Principiul eficienţei: funcţiile proiectate dinainte şi solicitate

sistemului să fie îndeplinite rapid, într-un timp scurt; 2) Principiul economicităţii: să se obţină rezultatul dorit cu minimum

de informaţii necesare; 3) Principiul structurării sistemului informaţional: datorită faptului că

resursele umane, materiale şi de timp la dispoziţie sunt limitate, precum şi datorită complexităţii sistemelor, se impune cu necesitate structurarea SIG pe subsisteme, module, aplicaţii şi abordarea diferenţiată a acestora;

4) Principiul unităţii datelor de intrare: datele de intrare preluate din documente primare sau alte surse de intrare trebuie să fie preluate, verificate şi transmise o singura dată, chiar dacă documentul circulă prin mai multe compartimente;

5) Principiul realizării unui sistem integrat: sistemul realizat să fie conceput ca o structură complexă;

34

6) Principiul antrenării beneficiarului în activitatea de realizare: beneficiarul este cel mai în măsură să-şi definească obiectivele, iar pe de altă parte trebuie să fie în măsură să-l preia şi să-l exploateze;

7) Principiul implementării unor modele matematice: prin implementarea modelelor matematice se va ajunge în final să se sporească efectele pozitive ducând la creşterea eficienţei;

8) Principiul sistemului informaţional independent: SIG nu trebuie să fie legat de un anumit cadru organizatoric, ci să fie orientat pe rezolvarea de probleme;

9) Principiul securităţii datelor: în sistem trebuie să fie stocate numai date valide, pe timpul stocării să se asigure nealterarea lor, iar la ieşire să se asigure o calitate mai buna a datelor;

10) Principiul protecţiei datelor: legătura cu sistemul, adică prelucrările de informaţii, să se facă numai pe baza unor anumite reglementări stabilite;

11) Principiul adaptării unor soluţii informatice performante ţinând seama de cele mai eficiente metode de culegere, transmitere, stocare şi prelucrarea a datelor;

12) Principiul alinierii la cadrul legislativ: sistemul trebuie să aplice prevederile legilor ţării respective (legea drepturilor de autor, legile informaticii, legea secretului şi a protecţiei informaţiei etc.).

Utilizarea acestor principii la realizarea SIG duce la apariţia caracterului de universalitate a acestor tipuri de aplicaţii, şi anume la:

• posibilităţi de integrare a informaţiilor spaţiale provenite din diferite surse, printre care se află imaginile satelitare, fotografiile aeriene, hărţile topografice etc.;

• posibilităţi de integrare a cunoştinţelor unor experţi din domenii restrânse, pentru obţinerea unei game largi de cunoştinţe generice;

• posibilităţi de schimb a informaţiilor. O altă trăsătură a unui SIG trebuie să fie etica şi moralitatea celor care

introduc date, precum şi a celor care le folosesc. De exemplu, SIG ar putea fi un instrument în mâinile unor privilegiaţi, care pot influenta procesul politic decizional. Nu există tehnologie care să fie, din punct de vedere economic sau social, neutră.

1.8 Domenii de utilizare a SIG În funcţie de modul de obţinere a datelor cartografice digitale, putem

defini două principale clase de utilizatori ai tehnologiilor SIG: 1) producătorii de baze de date cartografice digitale; 2) utilizatorii de baze de date cartografice digitale.

35

Tehnologia SIG îşi dovedeşte utilitatea în orice domeniu de activitate care se bazează pe tratarea informaţiilor spaţiale.

1. Urbanism, sistematizare şi administraţie locală: • cadastru urban; • optimizări transport urban; • stabilirea amplasării optime a noilor obiective (înzestrări

edilitare, cartiere de locuinţe, obiective industriale, obiective social-culturale etc.);

• spaţiu locativ; • arondări pe diverse criterii; • studii de urbanism; • acordarea permiselor de construcţie/demolare; • inventarierea folosinţei terenurilor; • organizarea colectării şi depozitării deşeurilor menajere; • organizarea intervenţiilor de urgenţă (salvare, poliţie,

pompieri, depanare); • evidenţe necesare poliţiei, pompierilor, circumscripţiilor

financiare. 2. Cadastru:

• integrarea completă a procesului cadastral, pornind cu măsurătorile de teren şi încheind cu editarea planurilor şi registrelor de evidenţă cadastrală;

• facilităţi de comunicaţie cu sistemul de taxare a Ministerului Finanţelor, cu alte organisme publice sau persoane fizice îndreptăţite la date cadastrale.

3. Protecţia mediului: • supravegherea rezervaţiilor naturale; • analiza poluării solului; • urmărirea efectelor produse de diverşi agenţi poluanţi; • analiza zonelor afectate de diferiţi poluanţi (chimici, sonori,

fizici etc.); • analiza zonelor afectate de dezastre naturale.

4. Agricultură, pedologie, silvicultură şi îmbunătăţiri funciare: • cartare pedologică; • cartare silvică; • cadastru silvic; • supravegherea stării de sănătate a pădurilor; • supravegherea culturilor; • proiectarea şi supravegherea sistemelor de irigaţii; • urmărirea eroziunii solului; • analiza transportului agricol;

36

• analiza stres-ului vegetal. 5. Petrol şi gaze:

• inventarierea, cartarea şi supravegherea zăcămintelor; • proiectare, întreţinere şi optimizare conducte.

6. Cartografie: • realizarea şi actualizarea de hărţi şi planuri topografice; • realizarea şi actualizarea de hărţi tematice; • integrarea în conţinutul hărţilor a datelor de teren,

fotogrammetrice şi satelitare. 7. Dotări edilitare – aplicaţii AM/FM (Automated Mapping/Facilities

Management) pentru companii de distribuţie electrică, gaze, apă: • planificarea lucrărilor de întreţinere a reţelei şi

echipamentelor din sistemul de distribuţie a apei şi de canalizare;

• inventarierea cerinţelor consumatorilor; • cartarea şi supravegherea reţelei de distribuţie a apei şi

canalizare; • înregistrarea defecţiunilor, planificarea lucrărilor de

intervenţie şi identificarea consumatorilor afectaţi în caz de avarie;

• identificarea traseelor afectate de infiltrarea unor substanţe poluante, localizarea urselor de poluare şi avertizarea consumatorilor;

• planificarea lucrărilor de extindere a reţelei de distribuţie a apei şi de canalizare;

• cartarea dotărilor electrice; • inventarierea, analiza şi supravegherea dotărilor electrice; • identificarea amplasamentului optim pentru un nou obiectiv; • planificarea operaţiilor de întreţinere, reparaţii; • proiectarea, întreţinerea şi optimizarea reţelelor electrice; • analize demografice pentru planificarea distribuţiei şi

anticiparea vârfurilor de sarcină; • planificarea operaţiilor de rezolvare a reclamaţiilor şi

sesizărilor consumatorilor; • optimizarea activităţii de citire a contoarelor şi încasare a

facturilor prin arondarea consumatorilor; • analiza zonelor unde apar frecvent disfuncţionalităţi; • identificarea şi înştiinţarea promptă a tuturor consumatorilor

afectaţi de întreruperea temporară a furnizării de energie electrică din diverse motive (avarie, lucrări);

• analiza încărcării reţelelor electrice.

37

8. Transporturi şi telecomunicaţii: • proiectare, întreţinere şi optimizare reţele transport (drumuri,

căi ferate, cabluri etc.); • optimizări trasee transport (aprovizionare, transport mărfuri,

transport călători, transport public); • cadastru special (căi ferate, drumuri, telecomunicaţii); • supravegherea traficului (rutier, feroviar etc.).

9. Comerţ: • amplasarea magazinelor en-gros în funcţie de acces auto,

concurenţă, consumatori; • organizarea distribuţiei mărfii către clienţi de la cel mai

apropiat depozit; • gestionarea stocurilor.

10. Aplicaţii speciale: • cartare topografică, hidrografică, aeronautică; • cadastru militar; • strategie militară; • sprijin în operaţii de bază; • navigaţie; • tactică militară; • control de frontieră; • analiza terenului (vizibilităţi, accesibilităţi, coridoare de

trecere, pante etc.); • informaţii, contrainformaţii.

11. Geologie: • cartarea formaţiunilor geologice; • studii tectonice; • cartarea, inventarierea şi supravegherea zăcămintelor.

12. Hidrologie, oceanografie: • cartarea cursurilor de apă; • studiul zonelor litorale; • urmărirea poluării apelor de suprafaţă şi de adâncime; • analiza transporturilor fluviale; • supravegherea bazinelor hidrografice; • prevenirea avalanşelor/inundaţiilor.

13. Statistică, evidenţa populaţiei, recensăminte, demografie: • registrul populaţiei; • analiza în teritoriu a datelor recensămintelor; • analiza mişcărilor demografice; • realizarea şi diseminarea anuarelor statistice.

38

14. Finanţe – bănci: • zonarea pe circumscripţii financiare; • colectarea taxelor şi a impozitelor; • inventarierea clienţilor.

15. Politică: • studii diverse (interacţiuni, zone de influenţă etc.).

1.9 Tendinţe în domeniul SIG În ultimii ani a crescut nevoia de informare asupra teritoriului, ca bază

pentru planificare, dezvoltare şi controlul resurselor. De asemenea, tehnologia a avansat suficient de mult pentru a putea pune la dispoziţia utilizatorilor mijloace de informare rapide şi eficiente. Unul dintre aceste mijloace este Internetul care oferă o comunicare pe plan internaţional detaliată şi de calitate între producătorii de software şi utilizatori.

Ca urmare a creşterii solicitărilor au apărut organizaţii care sprijină şi promovează activităţile din domeniu. Cele mai importante organizaţii sunt: OGC, USGS, EPA, UNIGIS, TERRA BAVARIA, GIM, UCGIS, GISDATA.

OGC - Open Geospatial Consortium Consorţiul OpenGIS, prescurtat OGC, este cea mai importantă organizaţie

dedicată dezvoltării unui sistem accesibil de geoprocesare. OGC a avut şi are un semnificant impact asupra geodatelor şi geoprocesării în diverse activităţi.

OGC acceptă noua tehnologie şi evoluţie a modelelor de afaceri. Adică pentru un proces deschis OGC a creat specificaţia OpenGIS, specificaţie de software fără precedent, condiţie necesară pentru interoperabilitatea geoprocesării.

OGC înseamnă întâlniri, activităţi promoţionale, publicaţii, educare. Interfeţele OpenGIS oferă deschidere asupra geodatelor, accesului şi

integrării cu şi între Comunităţile Informatice Geografice. Consorţiul OpenGIS are succes, deoarece stârneşte interes în toate

sectoarele industriei. Structura şi metodele asigură operaţii deschise şi o corectă participare.

Adresa pe Internet este: http://www.opengis.org/USGS - United States Geological Survey USGS (United States Geological Survey, omologul din S.U.A. al

Institutului Geologic al României) este un lider mondial în ştiinţe naturale. USGS pune la dispoziţie informaţii ştiinţifice asupra:

• descrierii şi înţelegerii Pământului; • minimizarea vieţii şi proprietăţilor mediului natural; • organizarea resurselor de apă, biologice, energetice şi minerale; • sporirea şi protejarea calităţii vieţii.

39

Strategia constă în combinarea şi sporirea diverselor programe USGS, capabilităţilor şi talentului, în creşterea implicării clienţilor în ştiinţa Pământului şi contribuţia la rezoluţia unui complex de rezultate.

Cercetările U.S. Geological Survey oferă o imagine diferită asupra terenului, prin studiul schimbărilor Pământului şi ajutor în luarea deciziilor asupra rezolvării problemelor de aceste tip: cutremure, alunecări de teren, submersia continentelor, întâlnirea gheţarilor.

Adresa pe Internet este: http://www.usgs.gov/EPA - U.S. Enviromental Protection Agency Misiunea U.S. Enviromental Protection Agency (Agenţie de Protecţie a

Mediului din S.U.A.) este de a proteja sănătatea omului şi a păzi mediul natural – aerul, apa şi pământul – de care depinde viaţa.

Proiecte şi programe: • parteneriate industriale; • programe de cercetare; • programe de interes general; • programe de interes geografic; • oficii, regiuni, laboratoare şi alte locaţii majore.

Adresa pe Internet este: http://www.epa.govUNIGIS UNIGIS este o cooperare de universităţi pentru acordarea de Certificate,

Diplome şi cursuri Master de GIS, prin învăţarea de la distanţă, inclusiv cu ajutorul Internetului.

A fost fondată în 1990, are în prezent site-uri în 11 ţări şi 900 de studenţi. Adresa pe Internet este: http://www.unigis.org/TERRA BAVARIA Această organizaţie are ca misiune de bază difuzarea de date cadastrale pe

Internet, pentru piaţa europeană. Oferă acces la:

• date geografice; • date cadastrale; • date rutiere; • imagini foto şi satelitare; • date despre infrastructură, date statistice, date asupra proprietăţilor.

Adresa pe Internet este: http://www.geowar.de/GISDATA A fost înfiinţată de Fundaţia Europeană de Ştiinţă care este o asociaţie a

mai multor laboratoare ce lucrează cu date geografice din Europa.

40

Activitatea desfăşurată de GISDATA în perioada 1992-1997 a condus la identificarea unei mari părţi a principalelor preocupări legate de Informaţie Geografică şi GIS, printre care:

• modele de generalizare; • manipularea datelor spaţiale pe web; • manipularea calitativă de informaţie geografică; • infrastructuri de date; • protecţia confidenţialităţii; • economia pieţelor de informaţie digitală; • sisteme de monitorizare geografică pentru manipularea de

informaţie geografică dinamică şi temporală; • integrare de modele spaţiale.

UCGIS University Consortium for Geographic Information Science este o

organizaţie nonprofit formată din universităţi şi institute de cercetare care au trecut în revistă: priorităţile în ceea ce priveşte cercetarea şi dezvoltarea în „informaţia geografică”:

• achiziţie şi integrare de date spaţiale; • calcul distribuit; • extensii ale reprezentărilor geografice; • analiză spaţială; • viitorul infrastructurii informaţionale spaţiale; • cunoaştere în informaţia geografică; • interoperabilitate; • incertitudinea informaţiei geografice şi analize bazate pe GIS.

Activităţi de cercetare şi dezvoltare în ceea ce priveşte „informaţia geografică” şi tehnologiile asociate:

• ingineria sistemelor de informaţie geografică; • analiză spaţială – sisteme suport pentru decizie; • integrarea aspectelor socio-economice şi politice ale utilizării

informaţiei geografice; • modele de integrare spaţială; • instrumente pentru vizualizarea şi managementul datelor

geografice. Firmele producătoare de software sunt surse directe şi eficiente de

informaţii. Dintre acestea amintim: • SICAD Geomatics – http://www.sicad.com/ • Autodesk – http://www.autodesk.com/gis/ • Intergraph (GeoMedia) – http://www.intergraph.com • Erdas – http://www.erdas.com/ • ESRI – http://www.esri.com/

41

• Bentley – http://www.bentley.com

1.10 Platforme utilizate de SIG Funcţie de cerinţele aplicaţiei, sistemele informatice geografice utilizează

practic toată gama de platforme de calcul. Platformele UNIX Aplicaţiile care rulează pe platforme UNIX au, în marea lor majoritate, un

grad ridicat de complexitate, fiind legate, în general, şi de conceptul de timp real (mission critical). O mare parte a aplicaţiilor de SIG pe Internet utilizează platforme UNIX.

O dată cu creşterea performanţelor sistemelor din clasa PC, ponderea utilizării platformelor UNIX pentru aplicaţii din clasa SIG a scăzut. Există însă, şi va continua să existe în viitorul previzibil, un număr important ca pondere de aplicaţii SIG care vor utiliza platforme UNIX.

Platforme Windows (98/NT/2000/XP) Ponderea acestor platforme este într-o continuă creştere. Acest lucru se

datorează atât creşterii performanţelor platformelor din clasa PC, cât şi a stabilităţii şi performanţelor sistemelor de operare din clasa Windows. Aplicaţiile SIG care utilizează platforme Windows au un grad extrem de variat de complexitate, de la cele simple până la cele deosebit de complexe.

Internet/Intranet Constituie în prezent platforma cu dinamica cea mai ridicată. Aplicaţiile

denumite generic Internet Map Server, aplicaţii care utilizează Internet drept platformă pentru accesul, transferul şi analiza datelor spaţiale cunosc o dezvoltare masivă. Internetul este platforma ideală pentru aplicaţiile care presupun accesul unui număr practic nelimitat de utilizatori simultan. Există în prezent aplicaţii Internet cu grad ridicat de complexitate care se adresează unei clase largi de utilizatori, de la aplicaţiile cu caracter didactic (exemplu: National Geographic Map Machine, www.nationalgeographic.com), la cele privind informaţiile legate de protecţia mediului şi avertizare în caz de dezastre naturale (Environmental Protection Agency, www.epa.gov) şi chiar informaţii cu caracter general, cum sunt de exemplu cele din clasa Digital Cities (www.digitalcity.com, www.digitalamerica.com) sau turism (www.travelweb.com).

Prin publicarea datelor în Intranet şi a datelor publice (de interes cetăţenesc) în Internet sub forma unui site GIS-WEB se vor asigura avantaje suplimentare prin:

• extinderea modului de comunicare la nivelul administraţiilor locale fără multiplicarea redundantă a datelor;

• reducerea costurilor de implementare şi exploatare a sistemului informatic atât din punctul de vedere al programelor necesare, cât şi din punctul de vedere al echipamentelor; odată creată structura unui

42

astfel de proiect pentru diferite grupuri de utilizatori, este necesară doar o conexiune la Internet, un calculator, un program de navigare pe Internet pentru a consulta, analiza şi chiar modifica date;

• reducerea cerinţelor de pregătire informatică în favoarea specializării în domeniul activităţilor administraţiilor locale sau judeţene;

• creşterea gradului de comunicare cu cetăţenii; • adoptarea de soluţii financiare prudente, eficiente, bine adaptate

obiectivului lor. Windows CE Este o platformă cu o dinamică ridicată. Sistemele de calcul sunt din clasa

palmtop (cât un calculator de buzunar). Aplicaţiile tipice din această clasă sunt cele de culegere a datelor. Avantajul evident este legat de utilizarea unei platforme din clasa Windows, reducând sau eliminând în acest fel problemele legate de incompatibilităţile care apar la transferul de date. O aplicaţie este, de exemplu, sistemul de navigare autoasistat de calculator, bazat şi pe utilizarea tehnologiilor GPS.

Funcţie de cerinţele aplicaţiei sistemele informatice geografice utilizează practic toată gama de platforme.

43

CAPITOLUL 2

NOŢIUNI CARTOGRAFICE

Acest capitol, deşi nu tratează noţiuni direct legate de sistemele informatice geografice, este important pentru că trece în revistă unele aspecte legate de partea cartografică dintr-un SIG. Sunt definite şi clasificate planurile topografice şi hărţile de diferite tipuri, sistemele geodezice de referinţă şi sistemele de proiecţie (proiecţiile cartografice). De asemenea, spre sfârşitul capitolului sunt tratate mai în amănunt principalele proiecţii cartografice utilizate în ţara noastră.

2.1 Planuri şi hărţi Hărţile şi planurile topografice constituie documente de bază pentru multe

activităţi umane, fiind utilizate pentru orientarea în teren, cercetări şi proiectări geografice, geologice, agrosilvice, meteorologice, ecologice etc. Pentru militari, aceste documente constituie elemente indispensabile pentru planificarea, organizarea şi desfăşurarea operaţiilor, luptelor şi deplasărilor.

Prin plan topografic se înţelege reprezentarea grafică, micşorată la o anumită scară, a unei suprafeţe mici de teren. Datorită dimensiunilor mici ale suprafeţei cuprinse într-un plan, curbura Pământului este neglijabilă, iar proiectarea punctelor de pe suprafaţa terestră se face ortogonal, deci verticalele proiectante sunt paralele între ele, fără a se folosi un sistem de proiecţie.

Harta este o reprezentare convenţională, precisă şi generalizată a suprafeţei terestre pe o suprafaţă plană, care arată interdependenţa dintre fenomenele naturale şi sociale la un moment dat. Deoarece harta cuprinde o parte mai mare a suprafeţei Pământului sau întreaga suprafaţă a acestuia, se ţine cont de curbura Pământului, iar pentru transpunerea punctelor de pe suprafaţa terestră pe hartă se foloseşte o proiecţie cartografică, aleasă în special funcţie de destinaţia hărţii.

Hărţile şi planurile fac parte din subclasa geoimaginilor plane. Pe măsură ce scara reprezentării se micşorează, harta devine o geoimagine de ansamblu, oferind tot mai puţine şi mai generalizate detalii.

Pentru clasificarea planurilor şi hărţilor pot fi luate în considerare mai multe criterii, dintre care cel mai frecvent este cel al scării de reprezentare.

După scară, planurile topografice se împart în: • planuri topografice propriu-zise, întocmite la scările 1:20.000,

1:10.000 şi 1:5.000; planurile la scara 1:5.000 sunt considerate planuri topografice fundamentale;

44

• planuri de situaţie la scările 1:2.500 şi 1:2.000; • planuri urbane la scările 1:1.000 şi 1:500; • planuri de detaliu la scările 1:50 şi 1:100, utilizate în construcţii.

După valoarea scării, hărţile se împart în trei categorii: • hărţi la scări mari sau hărţi topografice (1:25.000 – 1:200.000); • hărţi la scări mijlocii sau hărţi topografice de ansamblu (1:200.000

– 1:1.000.000); • hărţi la scări mici sau hărţi geografice, cu scări mai mici de

1:1.000.000 (sunt, în general, hărţi murale sau hărţi din atlase). După conţinut, hărţile pot fi:

• hărţi geografice generale (din care fac parte şi hărţile topografice la scări mari şi mijlocii);

• hărţi speciale sau tematice (pe care se scot în evidenţă anumite elemente ale terenului sau ale obiectelor şi fenomenelor referite la acesta).

Hărţile speciale se pot împărţi în: • hărţi speciale fizico-geografice (hipsometrice, morfologice,

climatice, pedologice etc.); • hărţi speciale social-economice (ale populaţiei, economice,

cadastrale, de sistematizare, politico-administrative etc.). După teritoriul reprezentat, hărţile pot fi:

• universale (planisfere sau planigloburi) pe care se reprezintă toată suprafaţa Pământului;

• ale emisferelor; • ale oceanelor şi mărilor; • ale grupelor de continente; • ale continentelor sau ale unor părţi mari din ele; • ale statelor; • ale unităţilor administrative ale statelor.

După destinaţie, hărţile pot fi: de navigaţie (maritimă, aeriană sau terestră), turistice, ale drumurilor, militare, şcolare etc.

După numărul culorilor hărţilor, ele pot fi monocrome sau policrome. După forma de prezentare, hărţile pot fi analogice sau numerice. Hărţile

analogice sunt hărţile clasice cunoscute reprezentate pe hârtie, material plastic etc. sau hărţile electronice reprezentate pe ecranul unui display grafic sau pe ecranul TV, preluate cu o cameră TV şi memorate pe benzi video.

Hărţile numerice sunt hărţi digitale obţinute prin transformarea în date numerice vectoriale sau raster a hărţilor clasice sau a fotogramelor şi înregistrărilor de teledetecţie, stocate pe suporturi compatibile cu calculatorul electronic şi reprezentate la nevoie pe ecranul grafic al unui display.

Atlasele sunt colecţii de hărţi construite după un program stabilit, întocmite şi editate într-un scop unitar.

45

După conţinut, atlasele se împart în atlase generale şi atlase speciale sau tematice.

Denumirea atlaselor este dată de tipul hărţilor conţinute. Atlasele naţionale sunt opere cartografice enciclopedice complexe, fundamentale, care cuprind, de regulă: hărţi ale mediului fizic, ale populaţiei, de geografie economică, hărţi ale problemelor culturale, hărţi administrative. Atlasele pot fi clasificate şi după criterii, ca: teritoriul reprezentat, destinaţie sau scop, mod de utilizare.

Atlasele digitale sunt formate din hărţi numerice şi permit diseminarea rapidă a informaţiilor de conţinut, chiar la mare distanţă.

Forma tradiţională de depozitare şi vizualizare a datelor geografice este harta, care se poate considera un model al lumii înconjurătoare, utilizat în scopul efectuării de analize geografice. Pe hartă, datele geografice sunt reprezentate sub formă de puncte, linii şi poligoane, desenate pe un suport plan (carton, material plastic etc.) şi codificate prin simboluri speciale (semne convenţionale, haşuri, culori) explicate printr-o legendă sau un text însoţitor. Harta, împreună cu elementele explicative necesare pentru interpretarea ei, constituie o colecţie de date geografice.

Pe harta clasică (analogică) analizele menţionate mai sus nu pot fi făcute decât de către om, pe baza unei imagini personale a spaţiului geografic. Corectitudinea deciziilor rezultate în urma unei analize geografice depinde atât de calitatea hărţii disponibile (precizie, actualitate, expresivitate etc.), cât şi de cunoştinţele şi experienţa acumulate în domeniul specific studiului efectuat de către persoana care face acea analiză.

Elementele matematice şi geodezice constituie baza pentru construcţia hărţilor, iar conţinutul care este cuprins în acestea este format din diferite elemente geografice. Hărţile geografice generale conţin următoarele elemente geografice principale:

• elemente fizico-geografice: hidrografia, relieful, solurile, vegetaţia; • elemente social-economice: localităţile, căile de comunicaţie,

obiective industriale şi agricole, obiective cu caracter social cultural şi istoric, date politice şi ale împărţirii teritoriului din punct de vedere politico-administrativ etc.

2.2 Sisteme geodezice de referinţă Sistemele geodezice de referinţă definesc forma şi mărimea Pământului,

originea şi orientarea sistemului de coordonate utilizat în realizarea hărţilor. Ele sunt vitale pentru activităţile ce presupun utilizarea datelor spaţiale. Folosite de către cartografie, topografie, fotogrammetrie, astronomie, ele aparţin domeniului de studiu al geodeziei. Sistemele geodezice de referinţă furnizează suprafaţa de referinţă pe care se fundamentează întocmirea hărţilor şi sistemele informatice geografice. Denumirea acestora în limba engleză este “geodetic datums”, dar

46

adesea este utilizat doar termenul “datums”. Dintre definiţii o vom menţiona pe cea dată de dicţionarul GIS (ESRI, 1996): „un datum este un set de parametri şi puncte de control utilizat pentru a defini cu acurateţe forma tridimensională a Pământului”.

Fig. 13 Aproximarea formei Pământului:

a – sfera terestră, b – elipsoidul terestru, c – Pământul privit din spaţiu

Forma Pământului determină caracterul deformărilor la reprezentarea suprafeţei sale pe o suprafaţă plană.

Pământului îi corespunde o formă proprie, geoidul, suprafaţa echipotenţială ce coincide cu suprafaţa liniştită a mărilor şi oceanelor, prelungită pe sub continente şi care este perpendiculară în orice punct al ei pe direcţia verticalei în punctul respectiv. Măsurătorile geodezice, topografice sau fotogrammetrice se execută pe suprafaţa topografică sau pe modelul acesteia.

Suprafaţa reală a Pământului şi suprafaţa geoidului sunt neregulate şi, ca atare, a fost necesară adoptarea unor suprafeţe geometrice, definite riguros matematic, care să difere cât mai puţin de geoid.

Aceste corpuri geometrice ce aproximează Pământul sunt elipsoidul de rotaţie şi sfera terestră.

2.3 Sisteme de proiecţie Pentru a reprezenta suprafaţa Pământului se folosesc proiecţiile

cartografice, prin intermediul cărora se obţine imaginea în plan a reţelei de coordonate de pe sfera sau elipsoidul terestru.

47

Prin condiţiile matematice impuse la construcţia hărţii, oricărui punct P de pe suprafaţa terestră de coordonate Φ, Λ îi va corespunde un punct P’ în planul proiecţiei, de coordonate x, y în sistemul de coordonate plane rectangulare adoptat. Planurile de proiecţie pot fi suprafeţe plane, considerate tangente sau secante la suprafaţa terestră de reprezentat, sau suprafeţe desfăşurabile, cum ar fi: cilindrul sau conul. Având în vedere că suprafaţa de reprezentat este elipsoidală, unghiurile, ariile, lungimile nu întotdeauna sau nu toate o dată se reprezintă la adevărata lor mărime. Abaterile respective de la valorile lor nominale se numesc deformări.

Fig. 14 Principiul proiecţiilor cartografice

2.4 Clasificarea proiecţiilor cartografice În literatura de specialitate se arată că este destul de dificil să se realizeze

o clasificare corectă pentru toate proiecţiile cartografice existente, deoarece multe dintre ele fac parte din categoria proiecţiilor convenţionale, iar pentru această categorie metodele de reprezentare sunt extrem de variate, încât este foarte greu să fie clasate după proprietăţi comune.

În clasificarea care urmează, sunt avute în vedere numai proiecţiile care prezintă un interes teoretic, dar mai ales practic, pentru domeniul geoştiinţelor.

Primul criteriu care, deşi nu este prea des utilizat, prezintă totuşi importanţă, deoarece împarte toate proiecţiile cartografice în două clase mari, este considerat a fi modalitatea în care se realizează transpunerea coordonatelor

48

punctelor de pe suprafaţa curbă a elipsoidului sau sferei terestre pe o suprafaţă plană. Din acest punct de vedere, proiecţiile se împart în:

• proiecţii perspective; • proiecţii neperspective.

2.4.1 Proiecţii perspective Prima categorie, cea a proiecţiilor perspective, se obţine prin proiectarea

propriu-zisă, după teoria perspectivei centrale şi a legilor proiectivităţii. În marea majoritate a cazurilor ca suprafaţă de reprezentat se consideră sfera terestră, iar punctul de vedere este situat pe unul din diametrele sale. Suprafaţa de proiecţie este un plan perpendicular pe diametrul suport al punctului de vedere.

Fig. 15 Principiul proiecţiilor perspective

În funcţie de poziţia punctului de vedere, proiecţiile perspective se pot clasifica astfel:

• proiecţii perspective centrale sau gnomonice ( )1D R K= + ; • proiecţii perspective interioare ( )2 2R K D R K+ < < + ; • proiecţii perspective stereografice ( )3 2D R K= + ; • proiecţii perspective exterioare ( )4 2D R K> + ; • proiecţii perspective ortografice ( )5D = ∞ ,

49

unde K reprezintă distanţa de la sferă la planul de proiecţie, R este raza sferei terestre, iar iD distanţa de la punctul de vedere până la planul de proiecţie.

De obicei 0K = (planul de proiecţie este tangent la sfera terestră în polul proiecţiei) sau 0K < (planul de proiecţie este secant la sfera terestră după un cerc de secanţă).

Fig. 16 Proiecţii perspective: centrală, stereografică, ortografică

În funcţie de poziţia planului de proiecţie faţă de sfera terestră, proiecţiile perspective pot fi:

• normale sau polare – când planul de proiecţie este perpendicular pe axa polilor, axă pe care este situat şi punctul de vedere;

• transversale sau ecuatoriale – când planul de proiecţie este perpendicular pe diametrul sferei conţinut în planul ecuatorial;

• oblice sau de orizont – când planul de proiecţie are o poziţie arbitrară faţă de axa polilor sau de planul ecuatorial.

50

Fig. 17 Proiecţii perspective: a – normale, b – transversale, c – oblice

2.4.2 Proiecţii neperspective Pentru a doua categorie, implementarea proiecţiei presupune aplicarea

unor condiţii matematice pentru trecerea de pe suprafaţa curbă pe suprafaţa plană. Aici intervin o serie de criterii, dintre care cele mai importante din punct de vedere practic sunt:

• natura elementelor geografice care nu se deformează; • tipul suprafeţei pe care se face proiectarea; • poziţia suprafeţei pe care se face proiectarea; • aspectul reţelei de linii caracteristice.

2.4.2.1 Clasificarea după natura deformărilor Funcţie de elementele geometrice care se reprezintă nedeformate,

proiecţiile neperspective pot fi: • proiecţii conforme (autogonale sau ortomorfe); • proiecţii echivalente (avtalice sau homalografice); • proiecţii echidistante pe anumite direcţii; • proiecţii arbitrare (afilactice).

Proiecţii conforme Numite şi echiunghiulare, sunt acele proiecţii în care figurile infinit mici

de pe suprafaţa elipsoidului sau a sferei terestre se reprezintă în planul de proiecţie prin figuri infinit mici asemenea. În consecinţă, unghiurile de pe elipsoid nu se deformează prin reprezentarea lor în planul de proiecţie. 51

Elementele deformate sunt în primul rând suprafeţele şi apoi distanţele. Datorită proprietăţilor lor, aceste proiecţii sunt foarte des utilizate în lucrările geodezice şi cartografice.

Proiecţii echivalente Aceste proiecţii se caracterizează prin aceea că păstrează constant raportul

dintre ariile din planul de proiecţie şi corespondentele lor de pe suprafaţa elipsoidului sau a sferei terestre. De regulă, acest raport este egal cu unitatea. Spunem că proiecţiile echivalente nu modifică valoarea ariilor de pe elipsoid. Această proprietate este valabilă atât pentru suprafeţe infinit mici, cât şi pentru cele mai mari, dar cu dimensiuni finite.

Datorită acestei proprietăţi, pe hărţile construite în proiecţii echivalente, chiar la scări mici, măsurarea suprafeţelor se poate face ca şi pe hărţile la scară mare, prin diferite metode. Un cerc infinit mic de pe sfera terestră se va reprezenta printr-o elipsă echivalentă (de aceeaşi suprafaţă cu cercul infinit mic).

În proiecţiile echivalente, în general, unghiurile şi distanţele se deformează, iar măsurătorile geodezice şi topografice nu pot fi prelucrate direct în planul de proiecţie.

Proiecţii echidistante Aceste proiecţii se caracterizează prin aceea că, pe anumite direcţii, de

exemplu pe meridiane, distanţele nu se deformează. Această proprietate se manifestă numai pe direcţiile precizate.

În proiecţiile echidistante, se deformează unghiurile, ariile, precum şi o parte din distanţe.

Proiecţii arbitrare Proiecţiile arbitrare pot deforma atât unghiurile, cât şi ariile şi distanţele.

Ele pot fi utilizate datorită unor alte proprietăţi.

2.4.2.2 Clasificarea după tipul suprafeţei de proiectare Aşa cum am mai arătat anterior, pentru realizarea unei hărţi este nevoie de

transpunerea punctelor de pe suprafaţa curbă a elipsoidului sau sferei terestre, pe o suprafaţă plană. Această suprafaţă poate fi un plan sau o suprafaţă curbă, dar desfăşurabilă la un plan (de exemplu: cilindrul, conul).

Astfel, în funcţie de acest criteriu, proiecţiile cartografice neperspective, pot fi clasificate în:

• proiecţii azimutale; • proiecţii cilindrice; • proiecţii conice.

Proiecţii azimutale În aceste proiecţii, numite uneori şi planare, suprafaţa geometrică pe care

se proiectează punctele suprafeţei terestre este un plan.

52

Fig. 18 Diferite poziţii ale planului de proiecţie în cazul proiecţiei azimutale

De obicei, planul este tangent la elipsoid într-un punct, dar poate fi şi secant după un cerc de secanţă. În funcţie de poziţia planului de proiecţie faţă de elipsoid, proiecţiile azimutale pot fi polare, ecuatoriale sau oblice.

Proiecţii cilindrice În cazul proiecţiilor cilindrice, se consideră suprafaţa elipsoidului sau

sferei terestre înconjurată de suprafaţa unui cilindru. Suprafaţa terestră se proiectează mai întâi pe suprafaţa cilindrului care este o suprafaţă desfăşurabilă, obţinându-se astfel o suprafaţă plană.

Fig. 19 Proiecţii cilindrice

Poziţia cilindrului faţă de suprafaţa terestră poate fi orizontală, transversală sau oblică, generând astfel diverse proiecţii cilindrice. De asemenea, cilindrul poate fi tangent sau secant la suprafaţa de reprezentat.

53

Proiecţii conice Aceste proiecţii utilizează o suprafaţă de proiecţie desfăşurabilă conică. În

funcţie de poziţia conului, proiecţiile pot fi tangente sau secante, polare, ecuatoriale şi oblice.

Fig. 20 Proiecţii conice

Reţeaua de paralele este reprezentată prin arce de cerc concentrice faţă de vârful conului, iar meridianele, prin drepte convergente în vârful acestuia.

2.4.2.3 Clasificarea după poziţia suprafeţei de proiectare Pentru a simplifica unele calcule referitoare la determinarea coordonatelor

punctelor, pentru o anumită proiecţie, uneori suprafaţa Pământului este aproximată cu o sferă de rază R.

În anumite situaţii, este necesar ca poziţia punctelor de pe sferă să fie indicată prin coordonate sferice polare (azimutul A şi distanţa zenitală Z). Aceste coordonate se măsoară în raport cu un punct ( )0 0 0Q ,φ λ numit „polul proiecţiei”.

Poziţia geografică a polului proiecţiei se alege ţinându-se cont de o serie de criterii, cum sunt: forma, întinderea şi poziţia geografică a teritoriului de reprezentat, tipul de proiecţie în care urmează să se execute harta şi altele.

Funcţie de latitudinea polului , proiecţiile cartografice se clasifică astfel:

0Q

• proiecţii drepte (normale sau polare), când ( în polul geografic);

0 90φ = o0Q

• proiecţii oblice, când ; 00 9< φ <o o0• proiecţii transversale (ecuatoriale), când 0 0φ = o ( situat pe

ecuator). 0Q

54

Fig. 21 Tipuri de proiecţii după poziţia polului

2.4.2.4 Clasificarea după aspectul reţelei de linii caracteristice Fie o sferă de rază R pe care ne alegem, convenabil, polul . Poziţia

reţelei de verticaluri şi almucantarate pe sferă depinde de poziţia polului . Imaginea plană a acestei reţele se numeşte reţea normală. Imaginea plană a reţelei de meridiane şi paralele se numeşte reţea cartografică sau reţea principală. Ea nu-şi modifică poziţia pe sfera terestră.

0Q0Q

Dacă polul se suprapune peste unul din polii geografici, atunci verticalurile se suprapun peste meridiane, iar almucantaratele se suprapun peste paralele, cu alte cuvinte, liniile de coordonate ale sistemului de coordonate sferice polare coincid cu liniile de coordonate ale sistemului de coordonate geografice.

0Q

Funcţie de aspectul reţelei normale, proiecţiile cartografice se clasifică astfel:

• proiecţii azimutale; • proiecţii cilindrice; • proiecţii conice; • proiecţii pseudocilindrice; • proiecţii pseudoconice; • proiecţii policonice;

55

• proiecţii circulare; • proiecţii convenţionale; • proiecţii poliedrice; • proiecţii derivate.

Proiecţii azimutale Se caracterizează prin aceea că reprezintă reţeaua normală sub formă de

cercuri concentrice şi drepte concurente în centrul cercurilor.

Fig. 22 Proiecţie azimutală normală

În proiecţiile azimutale drepte, cercurile concentrice reprezintă paralele, iar dreptele reprezintă meridiane.

În proiecţiile azimutale oblice şi în cele azimutale transversale, cercurile reprezintă almucantarate, iar dreptele reprezintă verticaluri.

Razele cercurilor variază de la o proiecţie azimutală la alta, după cum aceasta este conformă, echivalentă, echidistantă etc.

Proiecţii cilindrice Aceste proiecţii reprezintă reţeaua normală prin două familii de drepte

paralele, dreptele unei familii fiind perpendiculare pe dreptele celeilalte familii.

56

Fig. 23 Principiul proiecţiilor cilindrice

La una din familii, distanţa dintre dreptele succesive este constantă (dacă proiecţia este dreaptă, se păstrează distanţa dintre imaginile meridianelor).

Proiecţii conice Reprezintă paralelele (almucantaratele) prin arce de cercuri concentrice,

iar meridianele (verticalurile) prin segmente de dreaptă care ies din centrul arcelor de cerc, făcând între ele unghiuri proporţionale cu diferenţele de longitudine (de azimut, dacă proiecţia este oblică sau transversală).

57

Fig. 24 Principiul proiecţiilor conice

Proiecţii pseudocilindrice Proiecţiile pseudocilindrice (drepte) se aseamănă cu proiecţiile cilindrice

(drepte) prin modul de reprezentare a paralelelor: drepte paralele între ele şi perpendiculare pe imaginea meridianului mijlociu al zonei de cartografiat, care se reprezintă printr-o dreaptă. Celelalte meridiane se reprezintă prin linii curbe, simetrice faţă de meridianul mediu.

De exemplu, în proiecţia pseudocilindrică Sanson, meridianele sunt sinusoide, meridianul mediu, segment de dreaptă, este nedeformat ca lungime ( )0 1m = , iar paralelele, de asemenea, nu sunt deformate ca lungime ( )1n = .

Fig. 25 Aspectul reţelei normale în proiecţia pseudocilindrică Sanson

58

Proiecţii pseudoconice Proiecţiile pseudoconice (drepte) se aseamănă cu cele conice (drepte)

numai prin reprezentarea paralelelor, ca arce de cercuri concentrice. Meridianele se reprezintă prin linii curbe, simetrice faţă de meridianul mijlociu, care se reprezintă printr-o linie de dreaptă. Pe această dreaptă se află şi centrul arcelor de cerc prin care se reprezintă paralelele.

Fig. 26 Aspectul reţelei normale în proiecţia pseudoconică echivalentă Bonne

Printre proiecţiile pseudoconice se numără şi proiecţia Bonne care este echivalentă şi a fost folosită şi în ţara noastră, pentru hărţi topografice, în urmă cu aproximativ un secol.

Proiecţii policonice Pentru reprezentarea unor porţiuni mai mari ale Pământului, se folosesc

mai multe conuri tangente sau secante la paralele foarte apropiate. Vârfurile conurilor se găsesc pe aceeaşi dreaptă.

În cazul proiecţiilor policonice (drepte), reţeaua normală (de meridiane şi paralele) se reprezintă astfel: paralelele, prin arce de cercuri excentrice, meridianul mediu, printr-o linie dreaptă, pe care sunt situate centrele imaginilor paralelelor, iar celelalte meridiane se reprezintă prin curbe simetrice faţă de meridianul mediu.

Fig. 27 Aspectul reţelei normale în proiecţia policonică

59

În practică, se întâlneşte aşa-numita „proiecţie policonică simplă (americană)”, în care nu se deformează lungimile de pe meridianul mediu ( )0 1m = şi nici cele de pe paralele ( )1n = .

Proiecţii circulare Proiecţiile circulare reprezintă reţeaua normală prin arce de cercuri.

Fig. 28 Aspectul reţelei normale în proiecţia circulară

Proiecţia circulară (dreaptă) conformă a lui Lagrange reprezintă meridianul mediu şi ecuatorul prin câte un segment de dreaptă, reciproc perpendiculare, iar celelalte meridiane şi paralele, prin arce de cerc. Atât ecuatorul, cât şi meridianul mediu sunt axe de simetrie ale imaginii plane.

Proiecţii convenţionale În unele lucrări de specialitate, proiecţiile convenţionale nu sunt incluse în

clasificarea după aspectul reţelei normale, deoarece în aceste proiecţii reprezentarea meridianelor şi paralelelor (reţelei normale) este foarte diferită, făcându-se după reguli, în general, destul de complicate.

Proiecţii poliedrice Aceste proiecţii preiau unele elemente de bază de la celelalte proiecţii

menţionate anterior. Caracteristic proiecţiilor poliedrice este faptul că suprafaţa terestră se

divide în trapeze curbilinii, delimitate de arce de meridian şi de paralel, apoi fiecare trapez se reprezintă pe câte o foaie de hartă separată, cu un sistem propriu de axe de coordonate. Planele acestor foi de hartă, asamblate, ar putea constitui feţele unui poliedru, pe care se reprezintă suprafaţa terestră. De aici şi denumirea de „proiecţii poliedrice”. Foile au o anumită nomenclatură, în funcţie de poziţia geografică a trapezului şi de scara hărţii.

60

Proiecţia poliedrică pentru harta internaţională la scara 1:1.000.000 a fost adoptată în anul 1909, la un congres internaţional ţinut la Londra. Ea derivă dintr-o proiecţie policonică.

Proiecţii derivate Din grupul acestor proiecţii fac parte unele proiecţii care derivă din altele,

prin modificarea unor parametri, ceea ce duce la reprezentarea diferită a reţelei normale; de exemplu, proiecţia Aitov, care derivă din proiecţia azimutală ecuatorială echidistantă. Tot din aceste proiecţii fac parte şi proiecţiile întrerupte ale lui Eckert-Goode, Mollweide-Goode etc.

2.5 Proiecţii cartografice utilizate în România În ultimii 50 de ani, în România au avut loc schimbări legate de opţiunea

privind elipsoidul de referinţă şi proiecţia cartografică de utilizat în lucrările geodezice, pentru hărţile topografice şi în diferite alte lucrări cartografice la scări mari, cum sunt, de exemplu, lucrările de cadastru.

2.5.1 Proiecţia stereogafică pe planul unic secant Braşov A început să fie utilizată de către specialiştii din cadrul armatei române,

din anul 1930. Însă legea respectivă a fost promulgată în anul 1933. Ea impunea şi folosirea elipsoidului internaţional Hayford, definit prin parametrii geometrici:

• semiaxa mare a = 6.378.388 m; • turtirea geometrică f = 1/297.

Ca punct astronomic fundamental a fost luat pilastrul de beton al Observatorului Astronomic Militar din Bucureşti, determinările astronomice fiind făcute de căpitanul Râmniceanu. Coordonatele geografice şi azimutul determinate aici au fost transmise la baza Bucureşti (Ciorogârla – Militari).

Polul proiecţiei, origine a sistemului de axe de coordonate rectangulare plane, este situat la circa 30 km nord-vest de Braşov şi are coordonatele geografice:

• latitudinea 51G00C00CC,000 45°54′00″,0000 nord; • longitudinea 28G21C38CC,510 25°23′32″,8772 est Greenwich. Meridianul care trece prin polul proiecţiei este axa de simetrie şi axa Oy,

cu sensul pozitiv spre Nord. Axa Ox are sensul pozitiv spre Est. Se utilizează frecvent şi „coordonatele false” ( )500.000 mX + ,

( )500.000 mY + . Reprezentarea este conformă, de tip „secant”, coeficientul de reducere a

scării faţă de planul tangent paralel fiind: • c = 0,999 666 6667.

61

Cercul de deformaţie nulă are raza de 233 km, deformaţiile negative ale distanţelor ating, în originea axelor, −33,33 cm/km, iar cele pozitive ajung, în cele mai depărtate zone de frontieră, la valori de ordinul a +65 cm/km.

Tabelul 1

d [km] D [cm/km] d [km] D [cm/km] d [km] D [cm/km]

0 −33,3 140 −21,3 270 +11,5 10 −33,3 150 −19,5 280 +14,8 20 −33,1 160 −17,6 290 +18,4 30 −32,8 170 −15,6 300 +22,0 40 −32,4 180 −13,4 310 +25,7 50 −31,8 190 −11,2 320 +29,6 60 −31,1 200 −8,8 330 +33,6 70 −30,3 210 −6,2 340 +37,7 80 −29,4 220 −3,6 350 +42,0 90 −28,4 230 −0,8 360 +46,3

100 −27,2 233 0,0 370 +50,8 110 −25,9 240 +2,1 380 +55,4 120 −24,5 250 +5,1 390 +60,1 130 −23,0 260 +8,2 400 +65,0

Deformaţii liniare în proiecţia stereografică pe planul unic secant Braşov (1933) Reprezentarea punctelor de pe elipsoidul de referinţă în planul de

proiecţie se făcea cu ajutorul „formulelor lui Roussilhe” - polinoame de gradul 6, cu coeficienţi constanţi, în care variabilele sunt un arc de paralel şi unul de meridian. Calculul acestor arce se efectua cu ajutorul tabelelor elipsoidului Hayford, utilizând coordonatele geografice ale punctului respectiv.

Axele de coordonate împart planul de proiecţie în 4 cadrane, notate cu iniţialele punctelor cardinale. Drepte paralele la axa Oy, la intervale de 8.000 m şi drepte paralele la axa Ox, la intervale de 10.000 m, delimitează „foi fundamentale geodezice”, fiecare dintre acestea conţinând câte 40 de „secţiuni topografice” sau „secţiuni cadastrale”, aşezate pe 5 coloane şi 8 linii. Un sistem de nomenclatură (de exemplu, N.E.,II.9,5/8) permite poziţionarea oricărei secţiuni topografice în planul de proiecţie. Acest „decupaj” şi „coordonatele reduse la cadrul secţiunii” au fost utilizate în mod curent în lucrările de cadastru şi în diverse alte lucrări geodezice şi topografice.

Reţeaua cartografică este alcătuită din curbe (aproximativ arce de cerc, proiecţia fiind cvasistereografică).

Laturile triangulaţiei geodezice orientate pe direcţia către originea sistemului xOy au ca imagini plane segmente de dreaptă, în consecinţă, pentru aceste laturi, corecţiile de reducere a direcţiilor la plan sunt nule. 62

2.5.2 Proiecţia Gauss-Kruger Această proiecţie cartografică, denumită în mod curent, mai pe scurt,

„proiecţia Gauss”, a fost adoptată oficial în România, pentru lucrări geodezice şi cartografice, în anul 1951. În aceeaşi perioadă s-a optat şi pentru elipsoidul Krasovski (1940), cu punctul astronomic fundamental la Pulkovo (Sistemul de coordonate 1942). Prin aceasta, România se alinia la „datumul geodezic” şi la proiecţia cartografică utilizate de către toate ţările participante la Tratatul de la Varşovia.

România este situată pe două fusuri de 6°: fusul 34 (L0 = 21°) şi fusul 35 (L0 = 27°), fiecare având sistemul propriu de axe de coordonate rectangulare.

În fiecare fus, reprezentarea satisface următoarele condiţii: • este conformă; • meridianul axial al fusului se reprezintă printr-un segment de

dreaptă, este axă de simetrie şi axă Ox, cu sensul pozitiv spre nord şi originea la ecuator; axa Oy are sensul pozitiv spre est;

• lungimea meridianului axial nu se deformează. Proiecţia are două axe de simetrie: meridianul axial al fusului şi ecuatorul. În oricare punct nesituat pe meridianul axial se produc deformaţii

pozitive, atât ale distanţelor cât şi ale ariilor. Ele cresc aproximativ direct proporţional cu depărtarea faţă de meridianul axial. Izoliniile deformaţiilor sunt aproximativ paralele cu meridianul axial. Cele mai mari deformaţii au loc pe meridianele marginale ale fusurilor. În sudul ţării, la latitudinea de 44° pe meridianele marginale ale unui fus de 6° deformaţiile liniare sunt de +71 cm/km.

În vedere atenuării efectului deformaţiilor, reprezentările cartografice la scara 1:5.000 şi la scări mai mari decât acestea se fac pe fusuri de 3°, în care deformaţiile nu depăşesc +18 cm/km.

Utilizarea unor astfel de fusuri măreşte numărul sistemelor de axe de coordonate de la 2 la 4 (21°, 24°, 27°, 30°).

Legătura dintre fusuri se face prin „zone de acoperire” care, pentru sectorul civil al economiei, depăşesc meridianele marginale cu câte 7′30″ atât spre est, cât şi spre vest.

Hărţile topografice, planurile topografice de bază, planurile cadastrale ş.a. au cadru de tip geografic, variabil de la o foaie de hartă la alta.

Scările hărţilor topografice sunt standardizate astfel: 1:1.000.000, 1:500.000, 1:200.000, 1:100.000, 1:50.000, 1:25.000, 1:10.000, 1:5.000, 1:2.000.

Un sistem de nomenclatură alfanumerică permite o legătură imediată între scară, întinderea trapezului pe elipsoid, coordonatele geografice ale colţurilor hărţii, nomenclaturile trapezelor vecine şi altele.

Timp de două decenii, proiecţia Gauss a fost utilizată intens în România, atât în sectorul militar cât şi în sectorul civil. Direcţia Topografică Militară (DTM) a executat ediţii repetate de hărţi topografice ale ţării, iar Institutul de

63

Geodezie, Fotogrammetrie, Cartografie şi Organizarea Teritoriului (IGFCOT) a executat planuri topografice de bază 1:5.000, în culori, cu curbe de nivel, pentru mai mult de jumătate din teritoriul ţării, precum şi alte produse cartografice, cum sunt planurile topografice de bază 1:2.000, planuri şi hărţi cadastrale la diferite scări ş.a. După anul 1970, în sectorul civil din România, această proiecţie a fost înlocuită cu alta.

2.5.3 Proiecţia stereografică 1970 În luna septembrie 1971, Consiliul de Stat emitea Decretul nr. 305 – „cu

privire la activitatea geodezică, topofotogrammetrică şi cartografică, …” în care, printre altele, se prevede ca „lucrările geodezice, topofotogrammetrice şi cartografice necesare economiei naţionale se execută în proiecţie strereografică 1970 şi sistem de cote referite la Marea Neagră”. Decretul lăsa posibilitatea ca pentru nevoi de apărare, de cercetare ştiinţifică, de învăţământ etc. să se poată utiliza şi alte sisteme de proiecţii.

În anul 1972 au fost făcute cunoscute condiţiile de aplicare a acestui sistem de proiecţie în România, şi anume:

• se menţine „sistemul de coordonate 1942” (elipsoidul Krasovski 1940, orientat la Pulkovo), ca şi în cazul proiecţiei Gauss;

• polul proiecţiei, origine a sistemului de axe xOy din plan, are coordonatele geografice:

o latitudinea = 46° Nord; o longitudinea = 25° Est Greenwich,

fiind situat în zona centrală a ţării; • întreaga ţară se reprezintă pe un singur „plan secant”, în care există

un cerc de deformaţie nulă, cu raza de 201,7 km şi centrul în originea axelor;

• axa Ox are sensul pozitiv spre nord, iar axa Oy are sensul pozitiv spre est;

• coeficientul de reducere a scării din planul secant, paralel cu cel tangent, este

o c = 1 − (1/4.000) = 0,99975 (această valoare face ca în originea axelor de coordonate plane să aibă loc o deformaţie de −25 cm/km);

• modul de împărţire a elipsoidului în trapeze şi nomenclatura acestora se păstrează ca în cazul proiecţiei Gauss.

O parte din algoritmii de calcul utilizaţi în vechea proiecţie stereografică, legiferată în 1933, au fost adaptaţi la actuala proiecţie stereografică, ţinându-se cont de parametrii menţionaţi.

În privinţa transformării coordonatelor geografice în coordonate plane rectangulare strereografice 1970, s-a renunţat la formulele lui Roussilhe, în

64

favoarea unor algoritmi mai precişi şi mai comozi, bazaţi pe o metodă de calcul propusă de academicianul bulgar Vladimir K. Hristov.

Proiecţia stereografică 1970 a început să fie aplicată în lucrările de producţie curentă, din ţara noastră, din anul 1973. Însă IGFCOT, care la epoca respectivă era cel mai mare producător de hartă din sectorul civil din România, începuse lucrări de studiu şi pregătire cu câţiva ani mai înainte.

Reprezentarea este conformă, meridianul care trece prin origina axelor se reprezintă printr-un segment de dreaptă, care este axa de simetrie şi axa Ox, iar valoarea coordonatei X, pentru punctele situate pe acest meridian, satisface o relaţie matematică, care ne aminteşte de formula cu care se calculează raza vectoare a unui punct reprezentat în proiecţie stereografică pe un plan tangent la o sferă.

Reţeaua cartografică de meridiane şi paralele din planul de proiecţie/hartă este alcătuită din curbe (aproximativ arce de cerc, deoarece proiecţia este cvasistereografică) simetrice fată de meridianul central de 25°.

Unghiul de convergenţă meridiană creşte cu distanţa faţă de axa Ox, putând atinge valori de câteva grade.

Imaginea zonei centrale a ţării, delimitată de un cerc cu centrul în originea axelor şi raza de 201,7 km, este afectată de deformaţii negative, cele mai mari fiind în originea axelor: −25 cm/km. Suprafaţa din exteriorul cercului de deformaţie nulă este reprezentată cu deformaţii pozitive, care pot atinge valori de ordinul a +65 cm/km, în sud-estul şi vestul ţării.

Tabelul 2

d [km] D [cm/km] d [km] D [cm/km] d [km] D [cm/km]

0 −25,0 140 −13,0 270 +19,8 10 −24,9 150 −11,2 280 +23,2 20 −24,8 160 −9,3 290 +26,7 30 −24,5 170 −7,2 300 +30,3 40 −24,0 180 −5,1 310 +34,0 50 −23,5 190 −2,8 320 +37,9 60 −22,8 200 −0,4 330 +41,9 70 −22,0 201,7 0,0 340 +46,0 80 −21,1 210 +2,1 350 +50,3 90 −20,0 220 +4,7 360 +54,6

100 −18,9 230 +7,5 370 +59,1 110 −17,6 240 +10,4 380 +63,7 120 −16,2 250 +13,4 390 +68,5 130 −14,6 260 +16,5 400 +73,3

Deformaţii liniare în proiecţia stereografică (1970)

65

Proiecţia stereografică 1970 este proiecţia oficială, în care se execută şi actualmente, în România, lucrările geodezice, topofotogrammetrice şi cartografice necesare economiei naţionale.

2.5.4 Proiecţia UTM Proiecţia UTM este o variantă a proiecţiei Gauss-Kruger, utilizată de

S.U.A. şi de alte ţări, care o aplică pe fusuri de 6°, exceptând zonele circumpolare (până la latitudinile de 80°).

Până în anul 1990, în România această proiecţie a fost puţin aplicată; de exemplu, în lucrările de prospecţiuni geologice de pe platforma continentală a Mării Negre, lucrări în care aparatura occidentală de radionavigaţie furniza coordonate UTM ale poziţiei navei.

În ultimii ani, intensificarea diverselor colaborări româno-occidentale, atât pe plan militar cât şi în domeniul măsurătorilor geodezice, impune ca în anumite activităţi, să se utilizeze acest sistem de proiecţie şi elipsoidul WGS 84, pentru care:

o Semiaxa mare: a = 6.378.137 m; o Turtirea geometrică: f = 1/298,257223563.

În cele ce urmează, prezentăm succint aspecte legate de această proiecţie. Axele de coordonate rectangulare plane UTM sunt stabilite la fel ca în

proiecţia Gauss, dar coordonatele poartă denumiri ale punctelor cardinale: • coordonata Nord, notată „N” (Northing), cu sensul pozitiv de la

ecuator spre nord, este echivalentă cu X din proiecţia Gauss; • coordonata Est, notată „E” (Easting), cu sensul pozitiv spre est,

corespunde lui Y din proiecţia Gauss utilizată la noi. Originea sistemului de axe de coordonate adevărate este la intersecţia

meridianului axial cu ecuatorul, dar sunt utilizate şi „coordonatele false” 500.000 mE E′ = + .

Reprezentarea UTM satisface următoarele condiţii: • este conformă; • meridianul axial al fusului se reprezintă printr-un segment de

dreaptă, este axa de simetrie şi axa ON; • pe meridianul axial, scara reprezentării are valoarea . 0 0,9996K =

Satisfacerea acestor condiţii face ca imaginea elipsoidului în proiecţia UTM să fie asemenea cu cea din proiecţia Gauss, dar mai mică.

Relaţia care permite trecerea de la coordonatele plane Gauss ( ),X Y la coordonatele plane UTM (N,E) şi invers este:

( )UTM Gauss 0Dist /Dist 0,9996 const.K= = =

Prin urmare:

0N * ;X K= 0E *Y K = .

66

Scara (modulul de deformaţie liniară) în proiecţia UTM se calculează folosind relaţia:

UTM Gauss 0*m m K= .

Importanţa practică pe care o are reducerea scării din proiecţia UTM constă în modificarea valorii şi a repartiţiei deformaţiilor din plan, comparativ cu proiecţia Gauss.

În fiecare fus de 6° al proiecţiei UTM există două linii de deformaţie nulă, simetrice faţă de meridianul axial şi aproximativ paralele cu acesta, la distanţa de circa 180 km.

În sudul ţării, liniile de deformaţie nulă intersectează paralela de 44° la o diferenţă de longitudine de + şi – 2°15′, iar în nord, paralela de 48° la + şi – 2°25′ faţă de meridianul axial.

Deci, liniile de deformaţie nulă, din fiecare fus de 6°, sunt situate dincolo de limitele fusului de 3°. Prin urmare, utilizarea fusurilor de 3°, în proiecţia UTM, nu mai are sens.

Spre deosebire de proiecţia Gauss, în care toate deformaţiile sunt pozitive, situate în intervalul [0,+71] cm/km, în proiecţia UTM au loc atât deformaţii pozitive, cât şi negative. Cele negative sunt cuprinse între –40 cm/km, pe meridianul axial al fiecărui fus, şi 0, pe liniile de deformaţie nulă. Deformaţiile pozitive se produc între liniile de deformaţie nulă şi meridianele marginale. În sudul ţării, ele pot lua valori de ordinul a +31 cm/km.

Tabelul 3

Y [km] Proiecţia Gauss

Proiecţia UTM Y [km] Proiecţia

Gauss Proiecţia

UTM 0 0,0 −40,0 130 +20,8 −19,2 10 +0,1 −39,9 140 +24,1 −15,9 20 +0,5 −39,5 150 +27,7 −12,4 30 +1,1 −38,9 160 +31,5 −8,5 40 +2,0 −38,0 170 +35,5 −4,5 50 +3,1 −36,9 180 +39,8 −0,2 60 +4,4 −35,6 190 +44,4 +4,4 70 +6,0 −34,0 200 +49,2 +9,2 80 +7,9 −32,1 210 +54,2 +14,2 90 +10,0 −30,1 220 +59,5 +19,5 100 +12,3 −27,7 230 +65,0 +25,0 110 +14,9 −25,1 240 +70,8 +30,8 120 +17, −22,3 − − −

Deformaţii liniare în proiecţiile Gauss şi UTM [cm/km]. Elipsoidul Krasovski 1940 Latitudinea = 40°.

67

Tabelul 4

Elipsoidul Krasovski 1940 Elipsoidul WGS 84

Semiaxa mare 6378245 6378137 Turtirea geometrică 1/298,3 1/298,257223563 Semiaxa mică 6356863,019 6356752,314 Prima excentricitate 0,00669342162297 0,00669437999014 A doua excentricitate 0,00673852541468 0,00673949674228 Ecuatorul 40075695,27 40075016,69 Aria 510083059,34 510065621,72 Sfertul de meridian 10002137,50 10001965,73

Date comparative privind elipsoizii Krasovski 1940 şi WGS 84 Cele 4 proiecţii conforme prezintă, toate, interes pentru lucrări geodezice

din diverse sectoare de activitate din România. Sistemul de coordonate 1942 (elipsoidul Krasovski 1940 orientat la

Pulkovo) este folosit, oficial, la noi în ţară, de aproape o jumătate de secol. Proiecţia Gauss n-a încetat să prezinte interes nici după 1970, datorită atât

marelui volum de lucrări executate în această proiecţie, timp de două decenii, cât şi aplicării sale, în continuare, în sectorul militar.

Proiecţia stereografică 1970 este cea oficială, pentru lucrările geodezice, topofotogrammetrice şi cartografice din România.

Elipsoidul de referinţă WGS 84 şi reprezentarea conformă UTM, deşi neimpuse oficial, cunosc o aplicare din ce în ce mai largă, în diferite lucrări geodezice şi cartografice din ţara noastră.

68

CAPITOLUL 3

DATE GEOGRAFICE

Acest capitol analizează sistemele informatice geografice din punct de vedere al datelor utilizate. Sunt enumerate noţiuni generale despre datele prezente într-un SIG, sunt evidenţiate tipurile de date şi clasificarea structurilor de date. În final, sunt prezentate unele aspecte privind necesitatea şi modalităţile de integrare a datelor într-un sistem unitar.

3.1 Noţiuni generale Prin date geografice se înţelege ansamblul format din date spaţiale

(coordonate) şi date descriptive (atribute) asociate obiectelor/fenomenelor geografice (străzi, parcele, accidente).

O bază de date geografice este o colecţie de date geografice organizate pentru a facilita stocarea, interogarea, actualizarea şi afişarea de către o mulţime de utilizatori în mod eficient.

Datele spaţiale utilizate în tehnologiile SIG se pot clasifica după: • precizie; • documentele primare utilizate; • ciclul de actualizare.

Un SIG gestionează două tipuri de date: • spaţiale; • descriptive.

Datele spaţiale reprezintă poziţia şi forma obiectelor (fenomenelor) terestre utilizând trei entităţi grafice: puncte, linii, poligoane.

Datele descriptive reprezintă informaţii despre obiectele (fenomenele) terestre amplasate pe o hartă utilizând: atribute (întrebări) şi valori ale atributelor (răspunsuri).

Un SIG permite integrarea datelor achiziţionate: • la momente de timp diferite; • la scări şi cu rezoluţii diferite; • prin diverse metode,

elementul de legătură fiind dat de localizarea geografică, în teritoriu. Prin referenţiere geografică (georeferenţiere) se înţelege stabilirea relaţiei

dintre coordonatele unui punct pe o foaie plană (hartă – 2D) şi coordonatele geografice reale din teren (pe suprafaţa Pământului, care este un geoid – 3D).

69

Fig. 29 Structura datelor SIG

Scopul culegerii şi prelucrării datelor spaţiale digitale este de a da utilizatorului o metodă eficientă din punct de vedere al costului pentru interogarea şi analiza informaţiilor geografice. În acest sens, succesul ei este determinat de gradul în care ea poate furniza utilizatorului o imagine corectă a spaţiului geografic. Totuşi, deoarece ştiinţele geografice sunt deosebit de complexe şi pentru a fi transpusă într-un spaţiu cu dimensiuni finite trebuie aplicate generalizări, aproximări sau abstractizări. Întrebările fundamentale la care trebuie să răspundă un SIG sunt:

• Cum poate fi eşantionată şi cuantificată variaţia geografică? • Cum poate fi descrisă incertitudinea şi eroarea?

În general pot fi identificate două căi de folosire a unui SIG: • utilizarea pentru răspunsuri la întrebări descriptive, cum ar fi

interogările spaţiale de forma „localizează şi afişează toate localităţile cu populaţia mai mare de 5000 de locuitori”. Aceste tipuri de interogări de tipul „Ce ...?” sau „Unde...?” sunt deosebit de importante în planificarea şi administrarea resurselor;

• utilizarea pentru răspunsul la întrebări analitice., folosite în realizarea modelărilor şi în generarea unor predicţii. Acestea pot fi ilustrate de întrebări de tipul „De ce...?” sau „Ce-ar fi dacă...?”.

70

Analiza spaţială şi sistemele informatice geografice sunt strâns interconectate, de unde rezultă necesitatea studierii modelelor adecvate pentru definirea spaţiului şi a tipurilor de obiecte şi date spaţiale care trebuie manipulate.

Spaţiul poate fi definit ca o relaţie aplicată pe un set de obiecte [12]. În funcţie de tipul relaţiei, pot fi definite diferite spaţii. Exemplul cel mai simplu de relaţie aplicată unui set de obiecte este distanţa euclidiană.

Obiectele de interes au asociate atribute sau proprietăţi, din care rezultă importanţa lor. Prin urmare, obiectele spaţiale pot fi definite ca un set de localizări spaţiale, luate împreună cu un set de atribute care caracterizează aceste locaţii. Dacă se ia drept exemplu mulţimea localităţilor dintr-un stat, datele de poziţionare vor fi constituite dintr-un set de coordonate ( ),i ix y , iar atributele vor putea fi constituite din: numărul de locuitori, numărul de şcoli, numărul de spitale etc.

Stabilirea unor legături între obiectele spaţiale (de exemplu, unirea cu o linie dreaptă a perechilor de localităţi) reprezintă definirea unei relaţii.

În SIG-urile actuale există două categorii de spaţii utilizate în rezolvarea diferitelor probleme:

• spaţii metrice ce se caracterizează prin faptul că relaţia definită de setul de obiecte spaţiale are două proprietăţi:

o relaţia este simetrică, adică ( ) ( ), ,R i j R j i= , unde i şi j sunt două obiecte spaţiale;

o relaţia respectă inegalitatea triunghiului: ( ) ( ) ( ), , ,R i k R i j R j k≤ + ; (3.1)

• spaţii non-metrice ce pot fi utilizate în unele aplicaţii ale SIG, chiar dacă este puţin probabilă formularea în viitorul apropiat a proprietăţilor formale ale acestor tipuri de spaţii. De exemplu, unele SIG-uri permit ataşarea unor valori pentru legăturile dintre obiecte (de exemplu, traficul maxim în 24 h pe şoselele care unesc localităţile), facilitate care permite rezolvarea unor probleme de optimizare a transporturilor. În acest tip de spaţiu, relaţiile nu mai sunt nici simetrice şi nu se mai supun nici regulii inegalităţii triunghiului decât în cazuri cu totul şi cu totul particulare.

Se poate considera că obiectele care au localizări bine definite sunt caracterizate de o pereche de coordonate ( ),x y . GATRELL face două observaţii cu privire la acest lucru:

• din cauza incertitudinii (care este de neeliminat în unele cazuri), localizarea obiectelor spaţiale nu poate fi exactă. De exemplu, limitele diferitelor tipuri de sol sau limitele utilizării terenului arabil pentru culturile agricole. Pentru depăşirea acestei limitări s-a

71

încercat adaptarea teoriei fuzzy la SIG [32], însă până în prezent nu s-a ajuns la rezultate concrete;

• nu este necesară în toate cazurile o precizie mare a coordonatelor obiectelor, ci numai reprezentarea relaţiilor dintre ele. Exemplul cel mai sugestiv este schema cu reţeaua subterană de metrou, care conţine date suficiente pentru a ajunge de la staţia i la staţia j.

3.2 Tipuri de date În general, în viaţa de zi cu zi, se întâlnesc două tipuri de imagini: cele de

tip fotografic, înţesate cu multe detalii şi culori, şi cele de tip tehnic, pline de linii şi arce de cerc. Aceste două tipuri de imagini au nevoie să fie memorate în două moduri diferite, pentru ca ulterior să se poată lucra mai uşor cu ele. În decursul timpului s-au dezvoltat în special două tipuri de stocare a imaginilor: formatul vectorial şi formatul BITMAP (hartă de biţi) sau raster.

Fig. 30 Exemple de date raster

Imaginile vectoriale sunt stocate sub formă de primitive grafice (fig. 32). Fiecare obiect grafic este creat pornind de la o definire geometrică a formelor care îl compun şi cărora le sunt asociate atribute (culoare, grosime etc.). Aplicaţiile vectoriale creează obiecte sau forme definite prin formule matematice. Datorită modului vectorial, un obiect care prezintă curbe va fi mai neted decât acelaşi obiect în format raster. Faţă de un obiect dintr-o imagine raster, un desen vectorial nu este tributar unei rezoluţii sau scări date. El se adaptează rezoluţiei perifericului de ieşire. Modul vectorial prezintă şi avantajul de a putea stoca imaginile în fişiere nu prea voluminoase şi de a permite o manevrare cu mult mai uşoară decât în modul raster.

72

Fig. 31 Exemple de date vector

Fig. 32 Imagine vectorială

Imaginile raster sunt stocate punct cu punct (fig. 33). În formatul raster este suprapusă o reţea regulată pe spaţiul datelor continue şi este determinată o medie a celei de a III-a dimensiuni (densitatea optică, reflectanţa spectrală)

73

pentru suprafaţa fiecărui pixel. Această valoare se atribuie centrului pixelului şi se consideră constantă pe întreaga sa suprafaţă. Nu trebuie înregistrate coordonatele fiecărui pixel, ci o singură pereche de coordonate pentru o reţea (cunoscând orientarea şi scara). Termenul de pixel este abrevierea de la „picture element” (element de imagine) şi reprezintă cea mai mică parte dintr-o imagine.

Fig. 33 Reprezentarea raster a unei imagini

Locaţia unui pixel într-un fişier sau într-o imagine afişată este exprimată cu ajutorul unui sistem de coordonate. În sistemele de coordonate bidimensionale, locaţiile sunt organizate într-o reţea de linii şi coloane. Fiecare locaţie din reţea este exprimată sub forma unei perechi de coordonate: coordonata x specifică coloana reţelei, iar coordonata y specifică linia.

În imaginea raster se utilizează două sisteme de coordonate fundamentale: • coordonatele fişierului - indică locaţia unui pixel într-o imagine

(fişier). Pentru pixelul din colţul stânga sus coordonatele vor fi . Pentru un pixel cu coordonatele (1,1) ( ),x y , adresa în fişier este

dată de formula: ( )Adresa 1 1y N x= − ⋅ + − , (3.2)

unde N reprezintă numărul de pixeli dintr-o linie de imagine; • coordonate cartografice - indică locaţia unui pixel la teren.

În fig. 34 este prezentată o imagine alb-negru împreună cu modul de discretizare şi stocare raster, respectiv vectorial. Se poate observa că în cazul formatului vectorial este nevoie de un spaţiu de memorie mai mic.

Fig. 34 Modul de reprezentare raster şi vectorial

74

În cazul datelor raster, sunt de remarcat câteva tipuri de rezoluţii care au mare importanţă în prelucrarea datelor SIG (fig. 35). Rezoluţia este un termen cuprinzător utilizat în mod obişnuit pentru a descrie:

• numărul de pixeli pe care utilizatorul îi poate reprezenta pe un dispozitiv de afişare;

• regiunea din teren pe care o reprezintă un pixel.

Fig. 35 Tipuri de rezoluţii

Aceste definiţii cuprinzătoare sunt neadecvate când se descriu date obţinute prin baleiere. Trebuie considerate patru tipuri distincte de rezoluţie:

• spectrală - intervalele specifice de lungime de undă pe care le poate înregistra un senzor;

• spaţială - regiunea din teren reprezentată de fiecare pixel; • radiometrică - se referă la domeniul dinamic sau la numărul de

valori posibile ale unei date; • temporală - cât de des obţine un senzor informaţii dintr-o anumită

regiune. Rezoluţia spectrală Se referă la intervalele specifice de lungimi de undă din spectrul

electromagnetic pe care le poate înregistra un senzor. De exemplu, banda 1 a senzorului Landsat înregistrează energia între 0,45 şi 0,52 µm din partea vizibilă a spectrului.

Intervalele largi ale spectrului electromagnetic poartă numele de rezoluţie spectrală brută, iar intervalele înguste sunt denumite rezoluţie spectrală fină. De exemplu, senzorul pancromatic SPOT este considerat ca având o rezoluţie spectrală grosieră, deoarece înregistrează între 0,51 şi 0,73 µm.

75

Rezoluţia spectrală nu indică numărul de niveluri în care este descompus semnalul.

Rezoluţia spaţială Este o măsură a celui mai mic obiect care poate fi înregistrat de senzor sau

regiunea din teren reprezentată de fiecare pixel. Cu cât rezoluţia este mai fină, cu atât se pot înregistra obiecte mai mici. De exemplu, o rezoluţie spaţială de 79 m este mai grosieră decât o rezoluţie spaţială de 10 m.

Rezoluţia spaţială se măsoară în m/pixeli sau m/linii. Legătura între cele două rezoluţii este dată de formula următoare [25]:

32

m/linii m/pixeli2R R= ⋅ . (3.3)

Relaţia (3.3) se poate scrie sub forma:

32

pixeli/mm linii/mm2R R= ⋅ . (3.4)

Un obiect cu dimensiunea de 0,25 mm situat pe hartă, pentru a putea fi identificat fotografic, trebuie reprezentat cu o rezoluţie de 5 perechi de linii pe milimetru. Ţinând cont de relaţia (3.4), rezultă că pe un mm intră 14 pixeli, adică o rezoluţie de 355 dpi. Latura unui pixel la scara hărţii este de 1/14 = 0,071 mm. Pentru harta de bază 1:25.000 rezultă că latura unui pixel este de 1,78 m, iar pentru harta la scara 1:50.000, este de 3,57 m.

Rezoluţia actuală a hărţilor trebuie să fie superioară valorii de 7 perechi de linii pe milimetru [25]. Plecând de la relaţia (3.4), se obţine o rezoluţie de 20 pixeli/mm ceea ce înseamnă o rezoluţie de 500 dpi. Ţinând cont de aceste considerente, latura pixelului este de 0,05 mm la scara hărţii iar în teren, pentru harta 1:25.000, este de 1,25 m.

Pentru stabilirea pragului de siguranţă al preciziei, se utilizează estimarea intervalului de încredere pe baza regulii 3-sigma folosită în statistica matematică. Conform acesteia, abaterea valorii adevărate, a mărimii măsurate, de la media aritmetică a rezultatelor măsurătorilor să nu depăşească cu de trei ori abaterea medie pătratică a erorii acestei valori medii. Matematic aceasta se exprimă cu relaţia:

( ) 3i mx xnσ

− < ⋅ , (3.5)

unde valoarea lui σ este dată de relaţia:

( )

11

n

i mi

x x

n=

−

σ =−

∑ (3.6)

76

unde: n - numărul de măsurători; ix - valoarea măsurată a mărimii;

mx - media aritmetică; Această regulă se bazează pe teoria probabilităţii care precizează că în

cazul repartiţiei normale, eroarea limită a unui interval este apropiată de triplul erorii medii pătratice. lim 3ε = ⋅σ . (3.7)

Rezoluţia radiometrică Se referă la intervalul dinamic sau la numărul de valori posibile ale unei

date. Aceasta este legată de numărul de biţi pe care este reprezentată o anumită informaţie. De exemplu, o dată reprezentată pe 8 biţi poate lua valori de la 0 la 255. Intensitatea totală a energiei pe care o măsoară un senzor este descompusă în 256 de valori de strălucire în cazul datelor pe 8 biţi.

Pentru a determina numărul de biţi pe care se reprezintă o dată, se foloseşte formula: 2logk N= , (3.8)

unde: N - numărul de trepte (lungimea domeniului); k - numărul de biţi.

Pentru N=2 (două trepte de culoare, alb şi negru), 2log 2 1k = = , deci este nevoie de 1 bit pentru a codifica culoarea unui pixel. Pentru N = 256 (nuanţe de gri), , deci este nevoie de 1 octet (8 biţi) pentru a codifica culoarea unui pixel.

2log 256 8k = =

Rezoluţia temporală Se referă la frecvenţa cu care un senzor obţine imagini dintr-o anumită

regiune. De exemplu, satelitul Landsat poate observa aceeaşi regiune o dată la 16 zile. Această rezoluţie reprezintă un factor important de luat în seamă în studiile de detectare a schimbărilor.

Un alt format de date cartografice este reprezentat de datele tip grilă. Acestea sunt tot date vectoriale, dar au proprietatea că sunt dispuse într-o reţea regulată de puncte. Informaţia se referă la nodurile reţelei faţă de datele raster unde a III-a dimensiune se referă la „ochiurile” reţelei. Grilele prezintă o structură de tip matrice care înregistrează relaţiile topologice dintre puncte în mod implicit.

Caracteristicile datelor raster sunt: • poziţia este dată implicit; • rezoluţia este uniformă; • relaţiile topologice sunt date implicit;

77

• în general, conţine multă informaţie redundantă; • detaliile hărţii nu pot fi accesate direct.

Caracteristicile datelor vectoriale sunt: • distincţie clară între punct, linie şi areale; • descriere compactă; • acces uşor la datele hărţii; • trebuie înregistrate implicit relaţiile topologice; • permit o prelucrare uşoară a informaţiei.

3.3 Structuri de date Natura datelor spaţiale conduce la o mulţime de modele teoretice, fiecare

dintre ele putând fi mai mult sau mai puţin adecvat descrierii unei clase date şi fenomene. De pildă, au fost abordate mai multe căi pentru modelarea suprafeţei topografice. Ele diferă din punct de vedere al eficienţei, în funcţie de gradul de accidentare al terenului. O dată ce a fost ales un model teoretic, este necesară găsirea unei metode eficiente de reprezentare numerică. Un impediment îl constituie faptul că o anumită structură de date poate furniza o reprezentare eficientă pentru mai multe modele teoretice, iar un model poate avea mai multe structuri de date asociate, ceea ce ridică problema alegerii modelului conceptual. Acest tip de relaţii existente între modelele de date şi structurile de date este o caracteristică a SIG şi generează greutăţi utilizatorilor care nu sunt familiarizaţi cu aceste subtilităţi [14]. În viitor este posibil că utilizatorii să se orienteze spre produsele care suportă cât mai multe modele teoretice cu structurile de date adecvate. În prezent, fiecare SIG are setul propriu, limitat, de structuri de date şi nu este furnizat un suport adecvat pentru adoptarea acestor structuri de date la modelele teoretice.

Principalele întrebări la care trebuie să se răspundă pentru a găsi un sistem eficient de reprezentare numerică sunt:

• Care este setul posibil de structuri de date pentru fiecare model teoretic?

• Ce indicatori pot fi folosiţi pentru estimarea eficienţei relative în regăsirea, stocarea şi prelucrarea datelor?

• Care sisteme de indexare spaţială sunt mai eficiente în fiecare caz? Pentru alegerea unei structuri de date pentru reprezentarea unei hărţi sau a

unui graf planar se definesc: 1) elemente:

a) poligoane reprezentând state sau regiuni; 2) operaţii:

a) desenarea întregii hărţi sau a unui poligon; b) verificarea coerenţei interne a hărţii; c) calcularea unei proprietăţi a unui poligon, cum ar fi de

exemplu suprafaţa;

78

d) găsirea poligoanelor adiacente la un poligon; e) modificarea scării hărţii, sau trecerea ei în alt sistem de

coordonate; f) suprapunerea a două foi de hartă;

3) criterii de proiectare: a) mărimea spaţiului de stocare folosit; b) probabilitatea erorilor; c) uşurinţa în exploatare; d) eficienţa în execuţie.

Avantajul separării proiectării logice de realizarea practică a structurii de date rezidă în faptul că, pe măsură ce sistemul evoluează, implementarea structurii poate fi modificată, o dată cu creşterea experienţei în folosirea structurii de date pe baza monitorizării rezultatelor exploatării ei.

O structură de date se alege în funcţie de: • volumul de date; • tipul de date; • posibilităţi de acces la unitatea logică; • flexibilitate pentru aplicaţie; • tipuri de algoritmi folosiţi; • numărul mare de relaţii explicite sau implicite.

În general, complexitatea unei structuri depinde în mod obligatoriu de numărul de accese ulterioare la elemente sau grupuri de elemente.

3.3.1 Structuri primare Lista În termeni teoretici, o listă se obţine prin atribuirea unei chei, cum ar fi un

şir de caractere sau un număr, unei intrări într-un tabel. Spre deosebire de un vector, în care elementele sunt adresate cu indici crescători 1, 2, 3, ..., într-o listă elementele pot fi accesate printr-un cod sau printr-un nume unic.

Listele sunt foarte eficiente pentru inserarea şi regăsirea înregistrărilor când se cunoaşte numărul total de înregistrări de la început. De asemenea, este imposibilă regăsirea înregistrărilor în mod ordonat fără nici o sortare. Dacă aceste operaţii sunt necesare, este de preferat o structură de date mai complicată de tip arbore.

Liste dublu înlănţuite Fiecare articol conţine pe lângă informaţia utilă şi adresa articolului

precedent şi a articolului următor. Acest tip de liste permite parcurgerea facilă în ambele sensuri, regăsirea elementelor după anumite criterii făcându-se uşor.

Liste circular înlănţuite Ultimul articol din listă conţine adresa primului articol. Acest tip de

structură poate fi folosit pentru stocarea elementelor poligonale.

79

Structura raster grosier Domeniul de definiţie al bazei de date se împarte în submulţimi (ferestre).

Aceasta are avantajul accesului uşor la elementele dintr-o submulţime. Se creează liste corespunzătoare subdomeniilor definite. În lista fiecărui subdomeniu se trec adresele elementelor (fenomenelor) care trec prin subdomeniul respectiv. Acest tip de structură permite o analiză şi o vizualizare facilă pentru un volum foarte mare de date.

Structura topologică Spaţiul hărţii este egal cu spaţiul topologic. Topologia se referă la modul

cum diferite detalii sunt legate între ele. Relaţiile topologice se păstrează în urma unor transformări geometrice de tipul: translaţie, rotaţie şi scalare. Relaţiile topologice sunt de natură calitativă, nu cantitativă şi au o caracteristică foarte importantă: elimină datele redundante. Un aspect important al structurii topologice este acela că permite implementarea eficientă a diferitelor tipuri de analiză. Pot fi interogări topologice directe şi indirecte. Un exemplu de interogare topologică directă este găsirea vecinilor unui detaliu areal, iar pentru o interogare topologică indirectă, determinarea drumului cel mai scurt între două detalii punctuale.

3.3.2 Structuri avansate Pentru reprezentarea proprietăţilor geometrice au fost elaborate mai multe

tipuri de modele. Aceste modele diferă în posibilitatea garantării formalizării conceptelor teoretice spaţiale. Deficienţele lor ies la iveală atunci când utilizatorul încearcă să modifice geometria spaţiului sau să verifice consistenţa datelor. În general, structurile de date avansate sunt dezvoltări ale structurilor de date primare.

Structura TIN Se bazează pe elemente triunghiulare, cu vârfurile în punctele culese,

caracteristicile terenului putând fi incluse cu uşurinţă. În consecinţă, structurile TIN pot reflecta în mod adecvat densitatea variabilă a punctelor. Relaţiile topologice trebuie calculate sau înregistrate în mod explicit.

Structuri relaţionale Conceptele acestei metode de gestiune a datelor au fost stabilite iniţial de

Codd ca mijloc de descriere a datelor doar pe baza structurii lor „naturale” şi de asigurare a independenţei programelor de gestiune. În comparaţie cu metodele anterioare, sistemele relaţionale se caracterizează prin simplitate, datele fiind reprezentate în tabele.

Fiecare mulţime de entităţi este reprezentată printr-un tabel, fiecare şir din tabel reprezentând datele pentru o entitate individuală. În fiecare coloană se află date privind unul din atributele mulţimii.

80

Structuri de date orientate pe obiecte Un obiect poate fi definit ca o entitate care are o stare reprezentată de

valorile variabilelor locale (variabile instanţă) şi un set de operaţii sau metode (metode instanţă) care operează asupra obiectului [37]. Obiectele individuale aparţin unei clase, care defineşte un tip de obiect. Clasele pot avea variabile care descriu caracteristici ale clasei respective, privită ca întreg. Fiecare clasă are o superclasă din care poate moşteni atât variabile instanţă, cât şi metode instanţă.

Unul din avantajele folosirii obiectelor pentru modelarea fenomenelor îl constituie posibilitatea ascunderii datelor, asigurându-se caracterul privat sau protejat al datelor şi furnizarea unei interfeţe autorizate pentru dreptul de acces la ele.

3.4 Integrarea diferitelor tipuri de date Abilitatea SIG de a integra diverse informaţii este frecvent citată ca fiind

atributul şi sursa flexibilităţii şi capacităţii de a răspunde cerinţelor utilizatorilor. Prin integrarea informaţiilor, utilizatorii SIG pot avea o imagine unificată asupra datelor de diverse tipuri şi pot stabili un sistem de informaţii unic şi coerent.

În literatura de specialitate se regăsesc mai multe percepţii ale noţiunii de integrare:

• conjugarea datelor spaţiale dintr-un număr de surse, incluzând hărţi, măsurători de teren, date fotogrammetrice şi de teledetecţie, într-un singur sistem [1];

• definirea unei descrieri geometrice a suprafeţei terestre într-un cadru topologic consistent [19];

• conversia modelelor raster şi vectorial ale realităţii într-un mediu software unic [18];

• furnizarea unui set corespunzător de funcţii de manipulare a datelor geografice într-un cadru software unificat [5];

• interconectarea datelor spaţiale şi a atributelor într-un model cu reprezentare unică şi coerentă [4];

• sintetizarea informaţilor spaţiale într-un sistem informatic, a cărui eficienţă depinde de legăturile definite în cadrul unui model coerent de date [35].

3.4.1 Integrarea datelor spaţiale şi a atributelor Pentru realizarea acestui deziderat au fost adoptate două modele: modelul

hărţii compozite şi modelul georelaţional. Fiecare din cele două modele se bazează pe un tip particular de model de date spaţiale: harta compozită foloseşte uzual reprezentarea spaţiului prin tesselaţii, în timp ce modelul georelaţional este de obicei asociat cu reprezentarea vectorială a spaţiului.

Elementul cheie la ambele modele este acela că sunt stabilite legături între datele de poziţionare şi atribute, implementate în mod diferit, în funcţie de SIG,

81

dar în general se asociază o adresă între caracteristicile de poziţie ale fiecărui element din baza de date şi atributul său. În modelul hărţi compozite, legăturile sunt implicite datorită faptului că atributele sunt ataşate unor straturi particulare. Din contră, în modelul georelaţional, legăturile sunt constituite prin ataşarea fiecărui element spaţial a unui identificator unic, care poate fi folosit drept cheie de căutare, în cazul unor baze de date relaţionale, pentru regăsirea atributelor stocate în alte tabele ale bazei de date.

Modelul hărţii compozite Prima metodă de legare a datelor de poziţie de atribute este prin

intermediul straturilor multiple. Acest model poate fi asociat cu dezvoltări recente de prelucrare digitală a imaginilor.

Informaţiile atribut sunt stocate în entităţi spaţiale artificiale, care formează o reţea regulată. De obicei, aceste elemente sunt constante ca mărime, formă şi orientare şi rareori au un înţeles intrinsec. Informaţiile şi variabilele specifice, de acelaşi tip sau categorie, sunt stocate pe câte un strat separat.

În contextul acestui model, integrarea informaţiilor începe prin combinarea valorilor atribut ale celulelor care se află una deasupra celeilalte, într-o „stivă” de straturi suprapuse.

Acest model s-a dovedit a fi foarte popular, datorită abordării simple a integrării datelor, atât conceptual cât şi operaţional.

Modelul georelaţional Într-o concepţie mai nouă, atributele sunt asociate unor puncte, linii,

poligoane sau altor obiecte spaţiale. În cadrul acestei abordări, entităţile spaţiale sunt legate de obicei cu atributele asociate prin intermediul unui identificator unic. Diferite seturi de atribute sunt stocate în tabele de atribute diferite, iar informaţiile relevante pentru un obiect spaţial sunt acumulate prin reuniunea a două sau mai multe tabele de informaţii.

Modelul georelaţional are două caracteristici importante: • reuniunea poate fi aplicată în ambele sensuri, adică pot fi regăsite

atribute dându-se datele de poziţie sau pot fi găsite datele de poziţie dându-se o anumită gamă de atribute;

• toate informaţiile atribut din cadrul unui model sunt asociate cu unul sau mai multe obiecte spaţiale. Atributele care nu sunt legate la cel puţin un obiect nu sunt, în mod normal, incluse în tabelele cu atribute.

Pentru implementarea acestui model se adoptă o strategie duală sau hibridă de stocare a datelor, cu datele spaţiale ţinute separat de atribute, sistemul menţinând legături numai între modulele program care prelucrează fiecare tip de informaţie.

82

3.4.2 Integrarea modelelor diferite de date spaţiale Una din problemele cheie ale SIG a fost separarea între informaţiile

derivate de pe hărţi şi datele derivate din imagini. Prima a generat apariţia SIG vectoriale, iar cea de pe urmă a dus la apariţia sistemelor de prelucrare raster.

Pentru acoperirea diferenţelor existente între aceste sisteme, s-au adus îmbunătăţiri succesive ambelor tipuri de SIG. Astfel, sistemelor raster le-au fost implementate funcţii şi operaţii specifice până atunci sistemelor vectoriale şi viceversa. Un prim exemplu al acestei tendinţe este ARC/INFO, care permite suprapunerea informaţiilor vectoriale peste imagini.

Se susţine că SIG nu oferă întotdeauna o abordare satisfăcătoare în acest domeniu. În particular, operaţia de suprapunere de straturi, care este „sufletul” celor mai multe sisteme nu poate garanta o integrare independentă de erori a datelor de poziţionare şi a celor tematice. Erorile introduse prin procesele de achiziţionare şi conversie a datelor, cumulate cu erorile reziduale, care nu sunt eliminate de analizele de consistenţă a datelor, se pot combina cu erori generate de procesul de suprapunere, generând hărţi cu un anumit grad de incertitudine.

3.4.3 Abordări alternative la integrarea informaţiilor în SIG Descoperiri recente în tehnologia computaţională au condus la o

expansiune rapidă a numărului de tipuri de informaţii care pot fi utilizate de computer. Cele mai notabile au fost dezvoltarea tehnologiei de stocare optică, a hardware-ului, de combinare a imaginilor din surse digitale şi video, sunetului digital hi-fi. De cea mai mare importanţă în actualul context este convergenţa tehnologiilor de utilizare a informaţiilor, care înainte erau separate (de exemplu video şi audio, digital şi analog, televiziune şi calculator), precum şi dezvoltarea sistemelor de computere multimedia, care permit utilizatorilor accesul la mai multe tipuri de informaţii (text, grafică, animaţie, sunet, video) de la un număr de surse complementare, ca de exemplu: DVD, CD-ROM, scanner, cameră video, bandă audio etc.

Sisteme hipermedia interactive Un alt răspuns la apariţia tehnologiei multimedia sunt sistemele

multimedia interactive (IMM - Interactive Multimedia). IMM se bazează pe o combinaţie de calculatoare, dispozitive de stocare digitală (CD-ROM, DVD-ROM etc.) şi dispozitive de interfaţare om-calculator (mouse, joistik, ochelari de vedere stereoscopică etc.). Sistemul captează, stochează şi afişează orice tip de informaţii care pot fi reprezentate în forma digitală: sunet, imagini, text, video, voce, hărţi, filme etc. Un factor critic în succesul lor a fost disponibilitatea unui mediu software adecvat, care să permită utilizatorilor neexperţi să navigheze interactiv prin aceste date.

Diferenţe de manevrare a informaţiei între sistemele SIG convenţionale şi cele hipermedia:

• în sistemele hipermedia poate fi manevrat orice tip de informaţie;

83

• hipermedia tratează orice „bucată” de informaţie ca o unitate de date de bază, chiar dacă este vorba de un singur cuvânt, o imagine, o tabelă de date, o secvenţă de sunet sau o scenă video;

• în SIG-ul convenţional, atributele sunt legate de elemente geometrice care au o poziţionare precisă în teren. Într-un sistem hipermedia o astfel de referire spaţială precisă este mai rară. Totuşi, sistemele hipermedia au fost dezvoltate să permită localizarea obiectivelor (bănci, magazine, străzi, proprietăţi etc.) pentru afişarea lor pe hartă, dar este adoptată o metodă de referire spaţială mai relaxată. Astfel, o înregistrare cu sunetele scoase de o pasăre pot fi legate de o hartă ce reprezintă o deltă care este habitatul natural al ei sau o simulare pe calculator a unui ciclu hidrologic poate fi corelat cu o harta a unui bazin de drenaj;

• în sistemele hipermedia, utilizatorul joacă un rol major în atribuirea de sens informaţiilor stocate, prin trecerea rapidă de la un set de date la altul, parcurgând nişte legături asociative pentru a realiza un colaj de informaţii care să servească unui scop particular.

Fig. 36 Exemplu de navigare într-un SIG multimedia

Sisteme de realitate virtuală pentru SIG În mod normal, utilizatorii de SIG au fost învăţaţi cu o reprezentare

profund nenaturală a lumii reale, implicând un mare număr de stilizări şi abstractizări, precum şi cu o interacţiune rigidă cu sistemul, cu reguli de acţiune impuse. Tehnicile moderne de captare a informaţiei, în special teledetecţia, au extins enorm de mult gradul de percepţie senzorială. În modelul clasic de SIG, experienţa umană directă asupra lumii, implicând toate simţurile, este înlocuită de o experienţă redusă la o gamă limitată de percepţii, în mod frecvent doar la simţul văzului. Mai mult, bogăţia de informaţii din lumea reală este restrânsă la un număr redus de tipuri de informaţii în SIG, în special numerice, textuale şi vizuale.

84

Datorită limitărilor reprezentării în SIG, doar un număr limitat de cerinţe ale utilizatorilor sunt satisfăcute. Din aceste raţiuni se naşte necesitatea realizării unui sistem care să furnizeze utilizatorilor o experienţă senzorială completă a lumii reale, sistem numit realitate virtuală.

Tehnologia care apare face pentru prima dată posibil pentru producătorii de SIG să considere integrarea unei game complete de informaţii despre lume în sistemele lor şi, mai mult, să furnizeze aceste informaţii într-o formă care adresează aceleaşi simţuri ce sunt folosite de un observator confruntat cu lumea reală. Spre deosebire de SIG-urile curente, aceste tehnologii integrează informaţiile într-o manieră mai complexă şi încearcă să prezinte un mediu pentru acţiuni care este complet 3D, reprezentat natural şi în care schimbările au loc în timp real. Mai mult, rolul utilizatorului este extins: el poate interacţiona direct cu mediul, poate primi informaţii multisenzoriale despre mediu.

85

CAPITOLUL 4

CULEGEREA DATELOR PENTRU SIG

Acest capitol analizează sistemele informatice geografice din punct de vedere al culegerii datelor utilizate. Sunt tratate toate aspectele legate de datele geografice, începând cu metodele de culegere, sistemele utilizate, precum şi aparatele utilizate în sistemele de culegere a datelor geografice.

4.1 Metode de culegere a datelor cartografice Datele folosite într-un sistem informatic geografic provin dintr-o mare

varietate de surse, atât analogice cât şi digitale: • cataloage şi tabele de coordonate; • fişiere, liste de date rezultate din prelucrări; • baze de date cartografice existente; • hărţile topografice şi speciale tipărite sau originalele de editare ale

acestora; • jurnale şi carnete electronice de teren; • înregistrări fotogrammetrice şi de teledetecţie analogice şi digitale; • liste şi fişiere de denumiri geografice.

În alegerea surselor analogice trebuie avute în vedere câteva probleme [10]:

• scara hărţii - determină cel mai mic element care poate fi reprezentat şi recunoscut;

• destinaţia hărţii - determină cantitatea de informaţii incluse; • gradul de corespondenţă a hărţii cu spaţiul geografic; • precizia hărţii.

Principalele metode de obţinere a datelor cartografice sunt: a) introducerea de la tastatură cu un editor de texte sau cu un program

aplicativ, care este o metodă greoaie ce necesită un volum mare de muncă; b) importul de date de la alte programe şi sisteme - este necesar ca

informaţiile să fie stocate în formate standardizate şi există necesitatea unor programe de conversie dintr-un format în altul; sistemele de poziţionare globală (GPS) sunt o sursa importantă de date;

c) digitizarea vectorială a fotogramelor sau ortofotogramelor la un aparat fotogrammetric ce permite obţinerea unui volum mare de date într-un timp scurt cu costuri minime;

86

d) digitizarea vectorială a hărţilor existente - foloseşte ca suport hărţile tipărite sau originalele acestor hărţi cu elemente separate pe culori; această metodă foloseşte digitizoare vectoriale interfaţate cu procesoare, practic se redesenează harta dată;

e) digitizarea raster a fotogramelor sau ortofotogramelor - foloseşte ca suport înregistrările digitale de teledetecţie sau date fotogrammetrice raster obţinute prin scanarea fotogramelor, necesită un nou hardware şi programe complexe de conversie raster-vector;

f) digitizarea raster a hărţilor existente, care este metoda cea mai propice pentru culegerea datelor cartografice. Suportul îl reprezintă imaginea scanată a originalului hărţii. Pentru obţinerea datelor prin această metodă este necesar un nou hardware, sisteme de gestiune a datelor, programe de conversie raster-vector.

Factorii care influenţează tehnicile de culegere a datelor de pe hărţi sunt [18]:

• precizia: scannerele şi digitizoarele, precum şi algoritmii de prelucrare trebuie să furnizeze o precizie planimetrică mare;

• reprezentarea: volumul de date trebuie minimizat, un dreptunghi de exemplu trebuie memorat prin două puncte;

• abstractizarea: pentru anumite clase de obiecte nu se urmăreşte redarea geometriei reale a lor, ci se încearcă o abstractizare a lor.

4.1.1 Culegerea datelor cu ajutorul GPS-ului Sistemul de poziţionare globală (GPS) a fost conceput ca un sistem de

observare a sateliţilor în poziţii cunoscute din puncte necunoscute. Sistemul cuprinde 24 sateliţi grupaţi în 6 constelaţii.

Metode de determinare: Metoda statică Este cea mai folosită, deoarece singura cerinţă este o vedere

neobstrucţionată a cerului din punctele staţionate. Măsurarea statică necesită în general perioade de observare de 30 ÷ 120 minute.

Măsurarea pseudocinematică Este o tehnică mult mai eficientă decât metoda statică. În ansamblu,

măsurătorile executate în fiecare punct necesită un timp mai scurt, dar acest avantaj este atenuat de faptul că staţionarea trebuie făcută de două ori (câte 5 minute) la un interval de timp de circa o oră.

Măsurătorile cinematice Asigură cea mai bună productivitate, deoarece poate fi determinat un

număr mare de puncte într-un timp scurt. Măsurătorile cinematice impun recunoaşterea prealabilă a traseelor de deplasare, deoarece pe tot timpul operării receptoarelor este obligatorie păstrarea permanentă a vizibilităţii către minimum

87

patru sateliţi. Metoda cinematică este foarte potrivită pentru zone lipsite de acoperiri. Receptorul montat pe un vehicul poate determina coordonate 3D cu o precizie înaltă (câţiva cm) astfel încât poate fi realizată o hartă topografică precisă a zonei [16].

Primele două metode (statică şi pseudocinematică) pot fi folosite pentru digitizarea elementelor punctuale din teren. Metoda cinematică, datorită productivităţii foarte mari, este utilă în digitizarea elementelor liniare sau areale din teren.

4.1.2 Digitizarea hărţilor Culegerea datelor cartografice digitale se face cel mai simplu folosind ca

sursă hărţile tipărite sau originalele acestor hărţi cu elemente separate pe culori. Cele mai simple originale sunt cele ce conţin elementele de relief şi de sol. Curbele de nivel nu se intersectează între ele şi, ca atare, digitizarea acestora nu pune probleme deosebite. Nici caracteristicile asociate fiecărei curbe de nivel nu sunt numeroase, principala caracteristică fiind cota.

Principalele metode de digitizare utilizate în prezent şi în perspectivă sunt: • digitizare vectorială manuală; • digitizare vectorială interactivă; • digitizare raster-vectorială manuală; • digitizare raster-vectorială semiautomată; • digitizare raster-vectorială automată (fără intervenţia

operatorului). Metodele de digitizare raster-vectorială (R-V) sunt cele mai utilizate

pentru culegerea datelor cartografice vectoriale. Metodele necesită un nou hardware, sisteme de gestiune a bazelor de datelor, scanarea originalului hărţii, afişarea imaginii corespunzătoare datelor raster rezultate din scanare şi conversia raster-vector.

Digitizarea vectorială Meniurile de digitizare se folosesc pentru introducerea codurilor de identificare ale elementelor (obiectelor) hărţii, codurilor caracteristice obiectelor, activarea unor funcţii etc. Se pot distinge mai multe tipuri de meniuri: pe tastatură, pe tableta grafica (digitizor), pe display grafic, simbolice şi vorbite. În fig. 37 este prezentată structura meniurilor, unde:

A - numărul meniului; B - obiectele cartografice (imaginea semnului convenţional şi codul); C - caracteristici ale hărţilor (scara, sistemul de coordonate etc.); D - codurile caracteristice obiectelor; E - date referitoare la tipul geometric al obiectelor şi alte date ce se pot adăuga de proiectant.

88

Fig. 37 Structura meniurilor

Ordinea digitizării într-o sesiune este următoarea: • pregătirea staţiei pentru lucru; • fixarea originii (P1); • introducerea numărului sesiunii de la tastatură; • digitizarea punctelor P1 şi P2 (pentru meniu); • digitizarea elementelor caracteristice hărţii (nomenclatura etc.); • digitizarea punctelor Q , 1,...,4i i = (colţurile foii de hartă); • digitizarea elementelor de conţinut; • închiderea fişierului (terminarea digitizării).

Fig. 38 Ordinea digitizării într-o sesiune

89

Digitizarea vectorială manuală În cadrul acestei metode se folosesc digitizoare vectoriale interfaţate cu

procesoare cu funcţii limitate, neinteractive. Datele sunt memorate în fişiere secvenţiale. Practic operatorul „redesenează” ipotetic harta dată. Operaţiunile principale sunt:

• fixarea hărţii pe masă şi a câmpului meniu; • introducerea informaţiilor generale cerute de tehnologie

(nomenclatura etc.); • digitizarea obiectelor punctuale, liniare şi areale, cu introducerea

manuală a codurilor obiectelor, codurilor caracteristice şi valorilor acestora de la tastatură sau vizarea în câmpurile meniu;

• închiderea fişierului (terminarea digitizării). Această metodă se poate solda cu omisiuni şi erori.

Digitizarea vectorială interactivă Calculatorul este conectat în sistemul de digitizare împreună cu un

digitizor sau o tabletă cu un locator (cursor). Calculatorul este înzestrat cu un sistem de operare (MS-DOS, Windows sau UNIX), software grafic avansat, software specializat de comandă a digitizării (ex.: modulul ArcEdit al pachetului de programe ARC/INFO). Ca şi la digitizarea manuală, se pot folosi meniuri grafice dispuse pe masa de digitizare sau pe ecranul grafic. În câmpurile meniurilor sunt prevăzute comenzi pentru lucrul interactiv, semne convenţionale din conţinutul hărţii, caracteristici ale elementelor hărţii etc.

La această metodă de digitizare apare pe ecran ecoul grafic, de regulă desenându-se fiecare element digitizat. Înregistrarea datelor în structura proiectată are loc după validarea operaţiunilor de digitizare pentru fiecare element în parte. Datele cartografice se înregistrează direct într-o structură superioară, coordonatele într-un sistem de coordonate comun al bazei de date cartografice, facilitându-se accesul uşor la o dată individuală sau la un grup de date, în vederea editării grafice.

Precizia de digitizare Digitizoarele vectoriale pot fi asimilate cu mono-comparatoarele şi

stereometrografele. Verificarea preciziei digitizorului implică verificarea preciziei de punctare, a repetabilităţii etc. [24].

Pentru verificare se foloseşte o grilă plană pe sticlă, cu precizia foarte mare în comparaţie cu precizia de digitizare. Pentru verificarea măsurării punctuale se folosesc măsurători repetate, determinându-se eroarea standard a fiecărui punct cu formula:

2 2

1 1x yV VL+

σ =−

, (4.1)

90

unde L este numărul de măsurători în punct, xV şi discordanţele faţă de valorile medii ale coordonatelor.

yV

Eroarea standard a tuturor măsurătorilor este :

21

2Nσ

σ = , (4.2)

unde N este numărul total de puncte.

Digitizarea raster-vector Metodele de digitizare raster-vector (R-V) sunt cele mai importante

pentru culegerea datelor cartografice vectoriale. Metodele necesită un nou hardware, sisteme de gestiune a datelor, scanarea originalului hărţii, afişarea imaginii corespunzătoare datelor raster rezultate din scanarea şi conversia raster-vector [27].

Digitizarea raster-vector manuală Această metodă presupune practic redesenarea hărţii folosind imaginea

raster afişată pe ecran. Un asemenea sistem care foloseşte metoda descrisă este MARS (Map Recognition System) pentru culegerea datelor cartografice folosind hărţile (planurile) topografice la scara 1:25.000. Imaginea hărţii este afişată pe ecranul grafic, folosind datele cartografice raster rezultate din scanare.

Digitizarea raster-vector semiautomată Sistemul hardware trebuie să fie format din: PC, ecran grafic cu

caracteristici superioare, locator, scanner de rezoluţie corespunzătoare (peste 600 dpi), plotter raster de rezoluţie mică (pentru control), memorie RAM suficientă (minim 64 MB). Calculatorul este înzestrat cu un sistem de operare avansat, software de vectorizare pentru lucrul interactiv cu date cartografice vectoriale, sistem de gestiune al bazelor de date cartografice (SGBDC) cu funcţii superioare etc.

Una din principalele operaţiuni este afişarea imaginii pe ecran şi vizarea punctelor cu coordonate în sistemul hărţii. Această operaţiune este importantă pentru a permite transformarea coordonatelor din sistemul de coordonate imagine în sistemul de coordonate al hărţii.

Digitizarea R-V semiautomată reduce considerabil timpul de lucru în comparaţie cu digitizarea R-V manuală (în medie cu 30%), dar rezultatele sunt diferite în funcţie de complexitatea hărţii sursă.

Digitizarea raster-vector automată Această metodă este încă în studiu, fiind necesară recunoaşterea formelor

pentru toate semnele convenţionale şi fonturile grafice. Este o metodă de viitor.

91

4.1.3 Digitizarea fotogramelor şi ortofotogramelor Fotogrammetria este o parte a ştiinţei măsurătorilor terestre şi cuprinde

principii şi metode proprii ce permit măsurarea exactă a obiectelor fixe şi mobile precum şi reprezentarea lor grafică, fotografică sau metrică pe materiale numite fotograme [29].

Avantajele utilizării tehnicilor de fotogrammetrie: • posibilitatea de culegere şi stocare a unor cantităţi foarte mari de

informaţii; • posibilitatea prelucrării în timp real; • permit urmărirea în timp a fenomenelor; • realizează economii importante de timp şi manoperă; • permit automatizarea.

Dezavantajele metodelor fotogrammetrice: • necesită tehnică specială; • necesită personal specializat; • nu înlătură complet determinările în teren; • necesită prelucrarea unor cantităţi mari de informaţii; • la anumite prelucrări poate interveni subiectivismul operatorului.

Sunt două moduri de digitizare: statică (punct cu punct) şi dinamică (în flux continuu). La metoda statică sistemele aparatului sunt fixe după ce marca a fost adusă pe punct. Se dă comanda de înregistrare a poziţiei mărcii. La metoda dinamică urmărirea este continuă, iar înregistrarea datelor se face la intervale de timp sau la intervale de distanţe stabilite înainte.

Materialele pentru digitizare se prezintă în formele: • modelul stereoscopic; • originalul de aparat; • ortofotograme.

Digitizarea ortofotogramelor ocupă o poziţie specială, pentru că este metoda fotogrammetrică ce asigură digitizarea simultană a planimetriei şi reliefului.

Fiecare detaliu digitizat trebuie să fie prevăzut cu un cod care-i indică caracteristicile. Codurile se introduc simultan cu digitizarea. Corespondenţa dintre cod şi detaliile digitizate se face pe un sistem grafic interactiv. Se disting patru tehnici de introducere a codurilor: numerică, alfa-numerică, meniu şi prin voce [30].

Ortofotohărţile digitale Datele necesare executării ortofotohărţii digitale sunt: fotograme

analogice rasterizate, puncte de sprijin (coordonatele acestora) şi un model numeric al terenului (cunoscut în literatura de specialitate sub denumirea generică de DEM – Digital Elevation Model). Fotogramele folosite pentru execuţia ortofotohărţilor trebuie rasterizate (scanate) la o rezoluţie spaţială

92

adecvată, ţinând cont de calitatea şi scara diapozitivelor, precum şi scara şi conţinutul informaţional al produsului final.

Pentru obţinerea ortoimaginii digitale, principalele date necesare sunt: fotograma aeriană digitizată şi modelul digital altimetric al terenului (MDAT). MDAT poate fi obţinut prin diverse metode. În final se obţine o colecţie de puncte cu coordonate X, Y, Z care se stochează într-un fişier.

Alte date necesare sunt: coordonatele imagine şi de la teren ale unor puncte a căror materializare la teren se regăseşte pe fotograme (cel puţin 4 puncte sigure), parametrii de calibrare a camerei şi coordonatele indicilor fotogramei în sistemul imaginii raster obţinute prin scanare.

Mai întâi are loc aducerea imaginii raster în sistemul de coordonate al camerei (orientarea interioară). Aceasta se realizează pe baza coordonatelor indicilor camerei în sistemul camerei şi în sistemul imaginii raster. Acestea din urmă se măsoară pe imaginea raster automat sau cu ajutorul unui dispozitiv de punctare (mouse, de exemplu). Legătura dintre coordonatele pixelilor în sistemul camerei şi coordonatele în sistemul imaginii raster se face prin intermediul unei transformări afine.

Orientarea exterioară se rezolvă pe baza punctelor cu coordonate cunoscute atât în sistemul imaginii raster, cât şi la teren, în sistemul de referinţă dorit.

Pentru generarea ortofotogramei digitale, suprafaţa corespunzătoare MDAT se scanează linie cu linie, începând din colţul stânga-sus, cu un pas dx egal cu mărimea dorită a pixelului în ortofotogramă

În urma aplicării transformărilor anterioare, corespondenţa 1 la 1 dintre pixelii imaginii sursă şi ortoimagine se pierde. În final, pentru fiecare punct scanat de pe suprafaţa MDAT, există un punct pe imaginea nouă căruia i se atribuie o valoare de gri pe 8 biţi (256 niveluri de gri – rezoluţia radiometrică). Noua imagine conţine toate elementele vizibile pe fotograma originală şi are proprietăţile geometrice ale unei hărţi: scară standard şi referinţă în sistem geodezic.

Teledetecţia O altă sursă de date fotogrametrice digitale este teledetecţia. Teledetecţia

reprezintă un ansamblu de tehnici care au fost dezvoltate pentru cercetarea de la distanţă a pământului, precum şi a spaţiului aerian şi interplanetar [31]. Teledetecţia exploatează faptul că toate obiectele şi fenomenele se descoperă singure dacă se folosesc senzorii cei mai potriviţi. Senzorii percep informaţia de la distanţă despre obiecte şi fenomene şi o transformă în imagini fotografice, obţinându-se înregistrări analogice, sau în semnale electrice, obţinându-se înregistrări digitale.

Înregistrările de teledetecţie se fac în toate zonele spectrului electromagnetic, în domeniul vizibil, infraroşu, radar, ultrascurte şi ultraviolet şi în funcţie de lungimea de undă λ, domeniul de înregistrare s-a împărţit în 4÷7

93

benzi. În timpul înregistrărilor de teledetecţie apar erori geometrice şi erori în valorile de strălucire a pixelilor. Calea principală de prelucrare a înregistrărilor este calea digitală. Prelucrarea digitală se bazează pe metodele utilizate în recunoaşterea formelor. În fig. 39 este prezentată schema generală de prelucrare automată a înregistrărilor de teledetecţie.

Fig.39 Schema generală de prelucrare automată

Prelucrarea tehnologică cuprinde următoarele tipuri de prelucrări: • radiometrice:

o procese de întărire şi filtrare; o prelucrări pseudocolor; o egalizarea histogramei etc.;

• geometrice: o restauraţie; o registraţie; o corespondenţă de imagini etc.

Prelucrările geometrice se referă la relaţia dintre teren şi imagine, la relaţia dintre coordonatele reperelor din teren şi poziţia pixelilor pe care sunt înregistrate aceste repere.

Înregistrările din sateliţi (Spot, Landsat, Noaa etc.) constituie o sursă modernă de informaţii de o largă aplicativitate în diferite domenii printre care şi în domeniul cartografiei. Una din principalele aplicaţii este actualizarea hărţilor.

4.2 Sisteme de culegere a datelor cartografice

4.2.1 Sistem fotogrammetric pentru realizarea ortofotohărţii Sistemul este compus din:

• staţie de digitizare a imaginilor analogice, compusă din: o scanner fotogrammetric (rezoluţia optică 10 microni);

94

o staţie pentru controlul operaţiei (PC Pentium Dual, 64 MB RAM, 10 GB HDD);

• staţie fotogrammetrică digitală de prelucrare a imaginilor stereoscopice compusă din:

o staţie grafică Silicon Graphics – OCTANE: procesor MIPS R10000 1250 MHz; memorie internă 384 MB; 2 plăci grafice „IMPACTSR” , 1280* 1024; 2 monitoare 21″ Silicon Graphics; capacitate de stocare pe disc intern: 27 GB;

o sistem de vizualizare stereoscopic: Stereo Graphics Cristal Eyes;

o soft Mouse 3D; o software-ul specializat este SoftPlotter produs de compania

americană Autometric, partener strategic al companiei americane ERDAS;

• staţie de prelucrare monoscopică a imaginilor, compusă din: o staţie grafică Silicon Graphics – INDY cu următoarele

caracteristici: procesor MIPS R4600, 120 MHz; memorie internă – 64 MB; monitor 21″ Silicon Graphics; hard Disk : 2,16 GB;

o software-ul specializat este Imagine Mapper produs de compania americană ERDAS ce asigură următoarele operaţii:

prelucrări de imagini; mozaicări de imagini; generare ortoimagini; redactarea hărţilor; prelucrări date vectoriale (inclusiv vectorizarea

automată). Componenta de bază este reprezentată de subsistemul de prelucrare

stereoscopică format din staţia grafică Silicon Graphics pe care este instalată versiunea 1.8.3 a SoftPlotter-ului (SP), cu următoarele module:

• PM TOOL (Production Manager Tool) – furnizează utilizatorului o descriere grafică a stadiului tuturor operaţiilor executate în celelalte module;

• Block Tool – pentru importul imaginilor, orientarea interioară şi procesul de triangulaţie;

• Stereo Tool – generarea şi vizualizarea stereomodelelor; • DEM Tool – generarea modelului altimetric în format grid (reţea

regulată); • Surface Tool – generarea modelului altimetric în format TIN;

95

• Ortho Tool – realizează ortoredresarea imaginilor; • Mosaic Tool – asigură racordarea ortoimaginilor şi realizarea

mozaicurilor; • Mensuration Tool – măsurători pe imagini georeferenţiate; • KDMS Tool (Kork Digital Mapping Sistem) – automatizează

producţia de hărţi digitale prin prelucrări fotogrammetrice ale datelor topografice şi planimetrice;

• Imagine – procesări de imagini (importul datelor vectoriale şi raster, redactarea hărţilor;

• Terramodel – sistem de modelare a suprafeţelor pentru aplicaţii inginereşti (trasarea şi editarea curbelor de nivel).

4.2.2 Digitizarea vectorială a fotogramelor cu STEREOMETROGRAFUL ZEISS

Stereometrograful este cel mai nou aparat de restituţie analogică. Face parte din categoria aparatelor cu proiecţie mecanică, ordinul I de precizie. Se foloseşte pentru restituţia grafică şi numerică a fotogramelor cu unghiuri mici de înclinare.

Sistemele funcţionale sunt: • sistemul mecanic de proiecţie; • sistemul de observare; • sistemul electric; • sistemul de comandă al aparatului; • sistemul de desenare (masa automată de desenare DZT).

Softul de bază cuprinde: • un program care lansează şi stabileşte parametrii de lucru; • programul principal (realizează orientarea absolută, orientarea

mesei de desen, stereorestituţia şi înregistrarea datelor); • un program pentru trasarea automată a reţelei rectangulare.

Exploatarea fotogramelor la stereometrograf cuprinde: • orientarea interioară; • determinarea elementelor necesare prelucrării fotogramelor; • orientarea relativă a fotogramelor; • orientarea absolută; • executarea restituţiei.

La restituţie se începe cu elementele de planimetrie şi cele de relief care predomină în stereomodel. În cazul predominării elementelor de planimetrie se începe restituţia cu localităţile, reţeaua de comunicaţii, reţeaua hidrografică şi vegetaţia. Apoi se face restituţia reliefului. Se porneşte cu cota care delimitează cel mai bine forma terenului.

Precizia exploatării punct cu punct are două componente: o componentă planimetrică şi o componentă altimetrică.

96

Precizia planimetrică Precizia planimetrică cu care se poate determina un punct pe model

depinde de precizia de formare a punctului pe model (ε) şi de mărirea sau micşorarea modelului la exploatare:

fp

m m

m⋅ ε′ε = , (4.3)

unde mm. 0,01ε = ± Lui p ′ε îi corespunde în teren o eroare reală pε :

p p mf′ε = ε ⋅ . (4.4)

În tabelul 4.1 sunt prezentate câteva caracteristici ale preciziei planimetrice pe model şi în teren.

Tabelul 4.1

hm fm ′pε pε 1000 6000 0,06 6 5000 14000 0,03 14 10000 20000 0,02 20

Precizia altimetrică

Pentru precizia altimetrică se pleacă de la formula (4.5):

x

b fhp⋅

= , (4.5)

care prin diferenţiere devine :

2d d xx

b fhp

p⋅= − . (4.6)

Ţinând cont de (4.5), relaţia (4.6) devine :

2

d d xhhf b

= −⋅

p . (4.7)

Prin trecere la erori relaţia (4.7) devine:

2

pxh

hf b⋅ ε

ε =⋅

, (4.8)

unde mm. p 0,005xε = ±

97

Formula practică de lucru este: 0,1‰h hε = ± ⋅ . (4.9)

Precizia exploatării flux continuu are două componente: precizia planimetrică şi precizia curbelor de nivel.

Precizia planimetrică Precizia planimetrică depinde de eroarea de trasare a contururilor

planimetrice, care este egală cu eroarea grafică de la măsurarea punct cu punct. Această precizie este afectată de eroarea de transmitere a aparatului care depăşeşte pε . În practică , iar g 0,2 mmε = ± p 0,2 mmε = ± .

Precizia curbelor de nivel Pentru determinarea acestei precizii s-a plecat de la relaţia lui KOPPE

care analizează precizia de trasare a reliefului în lucrările topogeodezice.

(4.10) 4

4p

0,2‰ 2 10 tg

2 10 0,2‰ ctg ,h

h

h m

m h

−

−

⎧ε = ⋅ + ⋅ ⋅ ⋅ α⎪⎨ε = ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ α⎪⎩

h

unde α este panta.

4.2.3 Sistem cartografic Acest sistem cartografic este format din mai multe module şi este destinat

culegerii datelor cartografice de pe hărţile topografice. Modulul de scanare este realizat dintr-un calculator, scanner de mare

rezoluţie şi scanner cu rezoluţie slabă. Calculatorul foloseşte ca sistem de operare Windows NT, permiţând gestionarea celor două scannere.

Modulul de rasterizare este realizat din trei calculatoare pe care este instalat softul de georeferenţiere şi îndepărtare a erorilor datorate scanării.

Modulul de digitizare este format din patru staţii de lucru. Sistemul de operare pentru aceste staţii este Windows 2000, permiţând folosirea pachetului de programe ArcInfo. În acest modul sunt preluate imaginile georeferenţiate din modulul de rasterizare şi digitizate. Metoda de digitizare folosită este digitizarea manuală.

Modulul editare cartografică este format din patru staţii de lucru. În acest modul se face editarea straturilor digitizate în modulul de digitizare, corectându-se erorile de culegere a datelor şi erorile de îmbinare a foilor de hartă alăturate. Este folosit pachetul de programe ArcInfo pentru editare.

Modulul introducere atribute este format din trei calculatoare pe care este instalat programul ArcView 3.1 ce permite introducerea şi actualizarea bazei de date.

98

Modulul de plottare este format dintr-un calculator, PDP cu o masă de desen automată Aristomat, plotter electrostatic şi plotter de rezoluţie mai slabă pentru verificare.

Modulul de stocare este format dintr-un calculator cu o unitate de disc optic. Rolul acestui modul este de a stoca pe suporţi magnetici datele culese în modulele de digitizare, de editare cartografică şi introducere atribute.

Server-ul de reţea şi baze de date gestionează întreaga reţea. Este folosit sistemul de gestiune a bazelor de date ORACLE şi ArcSDE.

4.3 Aparate folosite în sistemele de culegere a datelor

4.3.1 Scanerul Scannerele sunt dispozitive pentru conversia unui document sursă din

format analogic în format digital (raster). Caracteristicile principale ale unui scanner reflectă ce fel de tip de document poate prelucra (mărime, precizie, viteză), precum şi natura datelor produse (rezoluţie, scară de gri, culori). Factorul dominant în aprecierea performanţelor unui scanner este volumul de date. O foaie de hartă de 50 cm 50 cm× scanată la 500 dpi va conţine 100 milioane de pixeli. În cazul datelor binare necompactate, aceasta reprezintă 12,5 Mb; în cazul unei scanări în tonuri de gri reprezintă 100 Mb, iar pentru o imagine în culori - 400 Mb. În cazul unei rezoluţii de 1000 dpi volumul de date creşte de 4 ori. În practică, un scanner de înaltă performanţă necesită un PC sau o staţie de lucru. Valorile curente ale rezoluţiei scanerelor variază între 200 şi 4000 dpi, iar rezoluţia radiometrică variază între 1 şi 32 biţi.

SCANPLUS III Este un scanner cu performanţe înalte, utilizat în cartografia automată.

Poate scana imagini reprezentate atât pe hârtie, cât şi pe filme. Utilizează o interfaţă SCSI şi poate lucra cu diferite platforme: PS/2, SUN sau MAC. Creează fişiere raster în 40 de formate standardizate, printre care: PCX, CALS, TIFF. Lăţimea maximă a unui document ce poate fi scanat este de 914 mm, iar lungimea documentului nu este limitată de scanner. Rezoluţia maximă (rezoluţia care se poate obţine prin interpolare) de scanare este de 1000 dpi, iar rezoluţia optică de 600 dpi. Viteza de scanare este de 48 secunde pentru un document A0 la rezoluţia de 200 dpi. Ca sursa de lumină foloseşte o lampă fluorescentă.

PHOTOSCAN PS 1 Este un sistem de digitizare raster a imaginilor de înaltă precizie

geometrică şi radiometrică (produs de firma Zeiss şi Intergraph). Modulul de scanare este echipat cu o baretă de detectori CCD (2048) pentru formate de imagine mergând până la 260 mm 260 mm× ; rezoluţia geometrică 1 mμ ; rezoluţia radiometrică 256 niveluri de gri; mărimea pixelilor: 7,5; 15; 30; 60 sau 120 μm. Direcţia de baleiere este reglabilă, permiţând rotaţia baretei de detectori

99

într-o plajă de ± 10º. Timpul de baleiere este mai mic de 10 minute pentru o fotogramă monocromă de 230 mm 230 mm× cu mărimea pixelilor de 15 mμ . Scannerul este însoţit de soft pentru calibrare, orientarea interioară, digitizarea în funcţie de formatul dorit, stocarea pe disc şi pentru vizualizarea datelor imagine pe ecran grafic.

4.3.2 Tableta de digitizare Digitizoarele sunt cele mai folosite aparate pentru digitizarea vectorială

manuală. Interfaţa cu calculatorul este de obicei pe portul serial, iar formatul datelor transmise - şiruri de caractere ASCII.

Pen Partner Este o tabletă grafică destinată utilizatorilor simpli, realizată de compania

Wacom. Conectarea se poate face la portul serial şi la unul din porturile PS/2 sau AT pentru tastatură. Se poate seta prin intermediul înregistrării din Control Panel sensibilitatea la apăsare şi funcţia celui de-al treilea buton.

MicroGrid Este un digitizor de precizie realizat de Summagrphics Corporation. Acest

periferic este destinat lucrărilor din domeniul cartografic, având o precizie de 0,017 mm pe întreaga suprafaţă de test. Precizia a fost determinată de producător cu ajutorul unui sistem cu interferometru cu laser. Conectarea la staţia de lucru se face prin portul serial (RS-232C).

4.3.3 Plottere RJ-800 Falcon CAD este un plotter cu cerneală de mare viteză, pentru

aplicaţii CAD/SIG, full-color. Plotter-ele Falcon sunt echipate cu capete de imprimare ce folosesc noua tehnologie “drop-on-demand”, fiind capabile de imprimări la rezoluţii de 720 720 dpi× . Noile facilităţi ale acestei serii de plottere conduc la creşterea semnificativă a vitezei şi a calităţii imprimării, în timp ce scad costurile de utilizare, iar utilizarea lor este din ce în ce mai facilă.

Caracteristici tehnice şi de performanţă: • nouă generaţie de capete inkjet, piezo electrice pentru rezoluţii de

; 720 720 dpiו rezervoarele de cerneală sunt separate de capetele de imprimare,

schimbarea acestora făcându-se într-un timp foarte scurt; • disponibil în modele A0 şi A1; • precizia 0,1% din distanţa de deplasare; • CPU 64-bit RISC; • memorie 8Mb, interfaţă ECP, RS-232 Serial, suport TCP/IP; • limbaje: MH-GL, MH-RTL şi HP-RTL.

100

CAPITOLUL 5

ERORI ÎN SIG

Acest capitol tratează problematica sistemelor informatice geografice din punct de vedere al teoriei erorilor. Sunt definiţi termeni, ca: eroare sistematică, eroare aleatoare, precizie relativă, precizie absolută. În cadrul capitolului sunt identificate principalele surse de erori şi sunt detaliate metodele de verificare a preciziei datelor cartografice.

5.1 Noţiuni introductive Precizia hărţilor a fost analizată şi definită în mod diferit. Precizia se

referă la corectitudinea relativă a poziţiei obiectelor pe o hartă faţă de poziţia lor reală pe suprafaţa pământului. Precizia absolută se referă la nivelul de exactitate al poziţiei obiectului.

Precizia absolută este dată de eroarea estimată pentru un singur punct, relativ la un sistem de referinţă spaţial (Krasovski, WGS84 etc.).

Precizia relativă este dată de eroarea estimată pentru o distanţă între două puncte sau precizia unui punct în comparaţie cu alt punct. Dacă erorile a două puncte nu sunt corelate, eroarea relativă este eroarea medie pătratică a erorilor absolute ale punctelor.

Precizia unei hărţi digitale nu depinde de scara de afişare. Ea depinde de precizia datelor originale utilizate, de algoritmii de prelucrare şi de rezoluţia la care este tipărită sau afişată harta. În cazul digitizării unei hărţi analogice, rezultatul digitizării nu poate fi mai precis decât sursele originale.

În alcătuirea hărţilor digitale intervin patru tipuri de erori: • eroarea de poziţie; • eroarea atributelor (datelor tematice); • eroarea conceptuală; • eroarea de consistenţă.

În general, eroarea prezintă două componente: • eroarea sistematică; • eroarea aleatoare.

Componenta sistematică implică deviaţii uniforme de valori atât ca semn, cât şi ca modul. În marea majoritate a cazurilor ea poate fi determinată şi eliminată.

Eroarea aleatoare nu poate fi total eliminată, din diferite motive, şi de aceea apare ca necesară introducerea unei dimensiuni suplimentare a obiectelor

101

spaţiale care să caracterizeze atât precizia poziţionării (care reiese din erorile de determinare a coordonatelor), cât şi precizia diferitelor atribute ale obiectelor spaţiale luate în considerare.

Dacă în cazul datelor de poziţionare precizia poate fi determinată relativ uşor, unele probleme apar în cazul atributelor obiectelor spaţiale. Se pot identifica două grupe largi de atribute:

• prima grupă include acele caracteristici care folosesc valori continue de cuantificare, deci care sunt metrice; tratarea lor se face similar cu precizia datelor de poziţionare;

• a două grupa include atributele cuantificate prin valori discrete generic numite clase. Ele sunt folosite în special la inventarierea utilizării terenului, a solurilor sau a vegetaţiei.

Determinarea preciziei pentru a doua grupă se poate face prin compararea a două surse, dintre care ideal ar fi ca una să fie de precizie mai mare. Aceste comparaţii se fac numai în zone test, unde se pot face determinări supervizate de operator. Metoda este preluată din teledetecţie, unde se aplică la clasificarea imaginilor satelitare.

Eroarea conceptuală se referă la erorile de omitere a informaţiilor din baza de date şi este definită de gradul de generalizare şi abstractizare (omiterea selectivă). Cea mai generalizată bază de date poate fi considerată completă, când conţine toate obiectele descrise în specificaţii. Precizia conceptuală dă o informaţie utilizatorului despre volumul disponibil de date spaţiale, temporale şi tematice.

Eroarea de consistenţă se referă la contradicţiile aparente dintr-o bază de date geografică. Se pot distinge mai multe tipuri de consistenţă a bazei de date:

• consistenţa spaţială se referă la respectarea regulilor topologice; • consistenţa temporală reprezintă faptul că, într-un punct, la un

moment dat nu poate exista decât un singur eveniment; • consistenţa tematică (a atributelor) se referă la lipsa contradicţiilor

din datele tematice (stocând date despre numărul de locuitori, suprafaţa localităţilor şi densitatea populaţiei, pot apărea erori datorită redundanţei informaţiilor).

5.2 Surse de erori Până în ultimii ani s-a acordat o importanţă mai mică preciziei datelor

SIG. Se ştie că datele conţin erori sistematice şi erori aleatoare, dar nu s-a accentuat asupra felului cum procedurile şi soluţiile SIG ţin seama de aceste erori. O bună tratare a acestei probleme permite alegerea celor mai bune surse de date, alegerea celor mai corecte metode de culegere a datelor şi alegerea celor mai corecte proceduri de prelucrare şi de realizare a produselor finale. În SIG sunt combinate mai multe tipuri de date din mai multe surse.

102

Clasificarea erorilor în funcţie de sursele acestora: • erori datorate surselor de date:

o erori datorate aparatelor de culegere a datelor; o erori datorate materialelor cartografice;

vechimea datelor; imprimarea (tipărirea); deformarea materialului cartografic; scara hărţii; tipul proiecţiei; generalizarea şi clasificarea cartografică;

o erori datorate schimbărilor fizico-geografice ale mediului; o erori datorate definirii graniţelor; o erori apărute la introducerea datelor;

• erori datorate introducerii datelor: o erori datorate digitizării; o erori datorate scanării; o erori datorate operatorului;

• erori datorate metodelor şi algoritmilor de prelucrare: o erori numerice; o erori date de densitatea datelor; o erori datorate combinării datelor; o erori datorate interpretării cartografice; o erori datorate conversiilor; o erori de prelucrare propriu-zisă (generarea topologiei,

georeferenţiere etc.).

5.2.1 Erori datorate surselor de date Erori datorate aparatelor de culegere a datelor Erori instrumentale. Datorită unor imperfecţiuni de construcţie sau de

dereglare în timp a anumitor părţi componente ale instrumentelor şi aparatelor de măsură rezultatul măsurătorilor devine mai imprecis [13].

Erori datorate mediului. Aceste erori sunt datorate variaţiilor în condiţiile de mediu înconjurător în care se execută măsurătoarea. De exemplu, variaţiile de temperatură, presiune, umiditate etc. produc modificări ale aparatelor de măsură, care au fost etalonate pentru anumite condiţii standard.

Erori datorate materialului cartografic Erori datorate vechimii datelor. Sursele de date, în afară de teren, pot

avea un anumit grad de vechime dat de modificările ce au avut loc asupra lumii reale de la data creării acestor posibile surse.

Erori datorate imprimării (tipăririi) materialelor cartografice. O nouă editare a unei hărţi poate genera erori datorită echipamentului sau metodei

103

necorespunzătoare (suprapunerea necorespunzătoare a culorilor generează o hartă influenţată de erori).

Erori datorate deformării materialului cartografic. Hărţile analogice sunt supuse la deformări, dacă nu sunt păstrate în mod corespunzător. Clima poate influenţa calitatea hârtiei. Umiditatea produce strângerea şi umflarea hârtiei, determinând denaturarea datelor geografice.

Erori datorate scării hărţii. Geoimaginile au o anumită scară de care depind gradul de detaliere şi precizia datelor. Scara restrânge tipul, cantitatea şi calitatea datelor SIG. Mărirea unei hărţi la scară mică nu duce la îmbunătăţirea indicatorilor de precizie sau la mărirea gradului de detaliere.

Erori datorate tipului proiecţiei folosite. Proiecţia este metoda utilizată pentru transformarea matematică a suprafeţei terestre (3D) într-o suprafaţă plană (a hărţii – 2D). Deformarea este rezultatul inerent al procesului de proiecţie (fig. 40). Tipul proiecţiei folosite influenţează următoarele caracteristici: aria, unghiurile, distanţa şi forma.

Fig. 40 Principiul general al proiecţiei cartografice

De exemplu, proiecţia echidistantă păstrează corecte distanţele doar pe una sau mai multe direcţii.

Erori datorate clasificării şi generalizării cartografice. În SIG este posibil să se genereze un nou strat prin reducerea volumului de detalii dintr-un strat existent. Această generalizare poate, dar nu obligatoriu, să reducă numărul de obiecte din strat. De exemplu, un strat cu păduri poate fi generalizat prin agregarea poligoanelor alăturate cu caracteristici similare. Acest procedeu reduce numărul de obiecte din strat. În schimb, un strat cu hidrografie poate fi generalizat prin reducerea numărului de puncte ale unei linii, fără a elimina elemente din strat.

Erori datorate schimbărilor fizico-geografice ale mediului Datorită variaţiei naturale pot apărea erori în bazele de date. De exemplu,

salinitatea apelor variază în cursul unui an şi depinde de diferiţi factori. Dacă nu se ţine seama de aceste variaţii, un SIG poate genera rapoarte eronate. Detectarea acestor erori poate fi foarte dificilă. Folosirea rezoluţiei temporale adecvate duce la eliminarea acestor erori.

104

Erori datorate definirii limitelor Datele geografice, aşa cum sunt cele legate de vegetaţie şi sol, pot

prezenta probleme când se identifică limitele. De exemplu, unele tipuri de soluri se pot suprapune; prin urmare, limitele efective dintre tipurile de soluri determină o zonă de tranziţie.

5.2.2 Erori datorate introducerii datelor Introducerea datelor reprezintă procesul de conversie din format analogic

în format digital ce poate fi interpretat de un sistem informaţional. Metodele de introducere a datelor sunt: digitizarea, scanarea şi introducerea de la tastatură. Aceste metode de introducere a datelor pot fi influenţate de două tipuri de erori:

o de echipament; o de operator.

Erori datorate digitizării. Pot apărea mai multe tipuri de erori în funcţie de metoda de digitizare aleasă. Faţă de digitizarea pe ecranul calculatorului, digitizarea cu ajutorul unei tablete de digitizare poate introduce erori suplimentare datorită echipamentului. Procesul de digitizare este influenţat atât de erorile operatorului, cât şi de precizia tabletei de digitizare.

Erori datorate scanării. Procesul de scanare este un mijloc rapid de introducere a datelor spaţiale într-o bază de date SIG. În timpul procesului de scanare se pot produce erori datorită echipamentului sau documentului sursă. Cei mai mulţi producători de scannere dau o precizie de 0,1%.

5.2.3 Erori datorate metodelor şi algoritmilor de prelucrare Erori numerice. Calculatoare diferite pot să nu aibă aceeaşi capabilitate de

realizare a operaţiunilor matematice complexe şi se pot obţine diferenţe semnificative ale rezultatelor aceluiaşi algoritm. Aceste erori de calcul apar de obicei datorită rotunjirilor şi faptului că regiştrii procesorului pot lucra cu un număr limitat de cifre.

Densitatea datelor. Rezoluţiile specifice datelor şi complexitatea detaliilor dintr-o anumită zonă geografică determină numărul de observaţii pe unitatea de suprafaţă sau densitatea observaţiilor. Aceasta trebuie inclusă în metadate şi trebuie cunoscută de către utilizator. O densitate mai mare implică mai multe detalii pe suprafaţa dată.

Combinarea datelor. Colectarea datelor din diferite surse, la diferite momente de timp, poate genera informaţii conflictuale. Când două baze de date spaţiale sunt combinate, precizia informaţiilor rezultate va fi în general mai slabă decât precizia fiecărei baze de date în parte.

Interpretarea cartografică. Datele spaţiale pot fi percepute uneori diferit de către o persoană, ca urmare a lipsei cunoştinţelor despre simbolistică. Utilizatorul trebuie să înţeleagă simbolurile utilizate, pentru a descrie datele spaţiale, în scopul înţelegerii datelor respective.

105

Conversia datelor. Conversia datelor reprezintă procesul de transformare a datelor digitale existente în structuri de date şi formate de fişiere utilizate de un SIG. Utilizarea unui echipament hard şi soft diferit poate modifica formatul datelor – modul în care se face organizarea şi stocarea datelor.

Deşi majoritatea problemelor de conversie pot fi rezolvate, durata poate fi mare, iar crearea programelor necesare pentru rezolvarea lor, destul de costisitoare. Aceste probleme, dar şi necesitatea tot mai mare de a face schimb de date geografice a condus la crearea formatelor de date standardizate. Dezvoltarea standardelor permite schimbul de date între sisteme incompatibile, păstrează conţinutul datelor şi asigură calitatea datelor. Setul de date geografice trebuie să fie însoţit de metadate. Metadatele sau „datele despre date” asigură documentaţia pentru calitatea conţinutului datelor, şi anume: pentru precizie, sursele de date folosite, istoria datelor, data culegerii informaţiilor, clasificările şi definiţiile atributelor, metodele de control al calităţii utilizate pentru validarea datelor şi autorul.

Erori topologice. Erorile topologice pot duce la manipulări incorecte ale datelor şi la analize topologice incorecte. Aceste erori se datorează modului defectuos de proiectare a bazei de date spaţiale (nu pot exista zone vide într-un strat cu suprafeţe continue – reprezentarea solului) şi digitizării neadecvate (într-un strat poligoanele nu se pot suprapune). Aceste erori topologice pot genera răspunsuri inadecvate sau chiar greşite în urma unei analize spaţiale.

5.3 Verificarea preciziei datelor cartografice Toate sursele de date şi metodele de introducere a datelor spaţiale prezintă

erori. Tipul, mărimea şi implicaţiile acestor erori inerente într-o bază de date a unui sistem informaţional determină precizia datelor spaţiale. Este imposibil să se elimine complet erorile datelor spaţiale, dar utilizatorii SIG pot reduce şi administra în mod eficient erorile, îmbunătăţind astfel precizia datelor.

Identificarea şi evaluarea erorilor nu sunt singurii factori care determină precizia datelor. Precizia datelor include toate procesele implicate în crearea, dezvoltarea, utilizarea şi actualizarea bazei de date spaţiale.

Verificarea preciziei datelor spaţiale este esenţială pentru schimbul şi integrarea datelor. Datele geografice şi non-geografice trebuie verificate în scopul asigurării preciziei impuse bazei de date a SIG. Măsurătorile calităţii datelor verifică precizia de poziţie, a atributelor, conceptuală şi cea de consistenţă.

Testarea calităţii datelor se poate face prin două metode: • manuală; • automată.

Metodele de verificare manuală includ imprimări de control, măsurători în teren şi teste statistice. Imprimarea de control presupune trasarea datelor geografice la aceeaşi scară ca materialul cartografic sursă. După imprimarea

106

hărţii digitale, aceasta se suprapune peste harta sursă şi se verifică atât poziţia elementelor, cât şi adnotările şi semnele convenţionale. Deşi această metodă este rapidă şi puţin costisitoare, este de preferat verificarea prin măsurători în teren.

Metodele de verificare automată caută incompatibilităţile logice şi valorile atributelor care nu respectă domeniul de definiţie. Incompatibilităţile logice se determină prin verificarea topologiei (de exemplu, un strat de poligoane trebuie să conţină doar poligoane închise). Pentru verificarea atributelor este necesar să se cunoască modul de clasificare al acestora. Este greu de obţinut un consens din partea comunităţii SIG pentru dezvoltarea de standarde, care să clasifice datele spaţiale. Acest fapt depinde de necesităţile utilizatorului.

Metodele automate se pot executa de către majoritatea pachetelor de programe SIG (ArcInfo, MapInfo, AutoCAD Map etc.). Aceste metode sunt rapide, dar rezultatele sunt mai puţin exacte decât în cazul metodelor manuale.

Precizia datelor trebuie păstrată în toate stadiile realizării unei baze de date SIG, mai ales în timpul culegerii şi actualizării. Orice tip de prelucrare asupra datelor afectează precizia acestora.

107

CAPITOLUL 6

NOŢIUNI DE ANALIZĂ GEOGRAFICĂ

Funcţia de analiză geografică reprezintă o problemă foarte importantă în cadrul sistemelor informatice geografice, deoarece face diferenţa dintre acestea şi diferite sisteme de gestiune a bazelor de date. Acest capitol prezintă operaţiile care se pot face asupra datelor cartografice din punct de vedere al metodelor de analiză. Sunt tratate atât operaţii asupra straturilor individuale, cât şi asupra mai multor straturi tematice (analiză spaţială multiplă).

6.1 Operaţii geometrice Majoritatea programelor SIG au o serie de funcţii care permit realizarea

unor operaţii, precum: • scalare (modificare de scară); • corectarea erorilor şi distorsiunilor; • ajustări ale marginilor hărţilor şi între suprafeţele învecinate; • schimbarea proiecţiei; • modificarea coordonatelor etc.

Modificările de scară sunt foarte utile în cazul generării unor imagini pe ecran. Zoom-ul poate fi activat atât în modul GIS principal, cât şi în programe utilitare, de vizualizare, cu menţiunea că ultimele sunt mai rapide.

Datele obţinute prin digitizare conţin adesea erori şi omisiuni. Cea mai simplă şi directă metodă de corectare a erorilor este prin utilizarea mouse-ului sau a tastaturii.

6.2 Operaţii analitice Există mai multe metode de măsurare care se pot aplica asupra modelelor

de tip raster sau vector. Orice măsurătoare reprezintă o aproximare (datele de tip vector sunt stocate sub forma unor colecţii de segmente de dreaptă scurte, iar cele de tip raster sunt realizate printr-o matrice de celule grafice). Din această cauză e posibil să se obţină rezultate diferite ale măsurătorilor efectuate, în funcţie de modelul SIG (raster sau vector) şi de metoda de măsurare utilizată.

Măsurători în modul raster Distanţa între punctele A şi B (fig. 41) se poate calcula în mai multe

moduri, obţinându-se în funcţie de acestea mai multe rezultate. Dintre cele mai cunoscute metode de calcul se pot da ca exemplu:

108

• distanţa euclidiană, ce reprezintă cea mai scurtă distanţă şi se bazează pe binecunoscuta teoremă a lui Pitagora; aplicând relaţia geometrică, se determină lungimea segmentului AB:

2 2AB AC +CB= ;

• distanţa Manhattan se calculează numărând laturile celulelor grafice necesare ajungerii din A în B pe drumul cel mai scurt. Denumirea provine din modul în care un pieton poate parcurge distanţa între două puncte într-un oraş american, în care străzile alcătuiesc o reţea rectangulară;

Fig. 41 Măsurători în modelele raster

a – distanţa euclidiană, b – distanţa Manhattan, c – distanţe calculate prin metoda proximităţii, d – perimetrul şi aria

• metoda proximităţii (J.K. Berry, 1993) presupune crearea unor zone concentrice, echidistante, în jurul punctului de plecare. În acest mod se pot vizualiza direct pe ecran distanţele cele mai scurte dintre oricare dintre punctele de pe hartă şi punctul de referinţă.

Pentru calculul perimetrelor în modelele raster, numărul pixelilor care formează laturile unui poligon se înmulţeşte cu rezoluţia reţelei raster.

Pentru calculul ariilor se evaluează într-o primă etapă numărul de pixeli ocupaţi de poligonul de interes. Acest număr se înmulţeşte, în final, cu aria unui pixel.

Un factor care influenţează calculul distanţelor, perimetrelor şi ariilor în modelele raster este rezoluţia. Aceasta influenţează precizia reprezentării. Calculul perimetrelor şi ariilor poate fi afectat, de asemenea, de originea şi orientarea reţelei raster. Pentru a evita acest tip de probleme, se recomandă orientarea reţelelor pe aliniamentul nord-sud şi folosirea unor origini „consistente”.

109

În cazul reprezentării quadtree, calcularea ariei va depinde de nivelul de cuadratură folosit.

Măsurători în modul vector În modelele vector distanţele sunt măsurate cu ajutorul teoremei lui

Pitagora, deci se obţin distanţe euclidiene. Perimetrele se evaluează însumând lungimile laturilor componente ale

poligonului. Ariile se obţin prin însumarea ariilor unor poligoane mai simple în care se

poate împărţi poligonul analizat (fig. 42).

Fig. 42 Măsurători în modelele vector

Pentru calculul ariilor metoda cea mai frecvent folosită este cea „a trapezelor”. Astfel, pornind de la laturile poligonului se construieşte un set de trapeze, fiecare definit de o latură a poligonului, de două perpendiculare coborâte din capetele laturii pe o axă orizontală şi de axa orizontală (fig. 43).

Calcularea ariei fiecărui trapez se face după relaţia:

( ) ( )2 1 1 2Aria * / 2x x y y= − + .

De exemplu, în cazul trapezului 1 aria este:

( ) ( ) 21 5 2,5 * 8 13 / 2 26,25 unităţiA = − + = .

110

Aria poligonului se calculează scăzând din aria totală a trapezelor situate parţial atât în interiorul, cât şi în exteriorul poligonului, aria totală a trapezelor situate în întregime în exteriorul poligonului analizat:

( ) ( )1 2 3 4A A A A A= + − + .

Fig. 43 Măsurători ale ariilor în modelele vector

În modelele vector lungimile, perimetrele şi ariile pot fi stocate într-o bază de date, ca atribute. Avantajul e că acestea se vor calcula o singură dată, valorile rezultate fiind salvate în baza de date asociată, din care se vor citi ori de câte ori este necesar.

6.3 Interogări Interogarea bazei de date ocupă un loc central în majoritatea aplicaţiilor

SIG. Prin interogare se realizează „recuperarea” datelor, operaţie utilă în toate etapele elaborării unui proiect SIG.

Interogările se pot realiza asupra unor date ce fac parte din baza de date existentă, dar se pot realiza şi asupra unor date rezultate în urma unor operaţii analitice.

Majoritatea specialiştilor identifică două tipuri de interogări: • aspaţiale (nespaţiale) - aceste interogări se referă la atributele

entităţilor analizate şi de aceea se mai numesc şi „interogări după atribut”. De exemplu: „câte spaţii comerciale se găsesc în zona X?”. Acest tip de interogare, ce nu presupune analiza componentei spaţiale a datelor, poate fi efectuat cu uşurinţă de programul de gestiune a bazei de date. Rezultatul se va afişa sub forma unei liste sau tabel;

• spaţiale - o interogare de genul „unde se află spaţiile comerciale din zona X?” presupune analiza componentei spaţiale a bazei de date şi este realizată în cadrul programului SIG. Rezultatul (amplasarea

111

spaţiilor comerciale) poate fi sub forma unui raport (listă) şi se poate reprezenta grafic, pe hartă.

Conform J. Dangermont (1983), există 5 tipuri de metode de „recuperare” a datelor:

• căutarea în baze de date; • utilizarea unei ferestre de selectare; • utilizarea unei ferestre de generare de interogări; • interogarea hărţilor cu foi multiple; • recuperarea booleană a atributelor entităţilor.

Primele trei metode nu presupun recuperarea propriu-zisă a atributelor, dar pot reprezenta o etapă pregătitoare importantă, prin localizarea corectă a zonei cuprinzând datele de interes. Ultimele două metode sunt cele mai importante pentru realizarea interogărilor bazelor de date SIG.

Cu ajutorul operatorilor logici (booleeni) se pot realiza interogări complexe, care să satisfacă mai multe criterii. Astfel, se pot combina interogări spaţiale cu cele aspaţiale, ca de exemplu: „unde se află spaţiile comerciale din zona X ŞI care vând produse de panificaţie?”.

Fig. 44 Operatori logici utilizaţi în proiecte SIG

În fig. 44 sunt ilustraţi operatorii algebrei booleene utilizaţi în proiectele SIG. Aceştia sunt:

AND (ŞI); OR (SAU); NOT (NU); XOR (SAU EXCLUSIV). Interogările se referă, de regulă, la un singur strat analizat, dar ele pot

opera şi asupra mai multor straturi, în acest caz ele devenind operaţii binare sau „n”-are.

Există unele particularităţi ale interogării, în funcţie de tipul de format al datelor din cadrul SIG.

112

Astfel, în cazul modelelor vector uşurinţa cu care se pot realiza interogările depinde de relaţiile dintre datele de tip grafic şi cele de tip atribut. Avantajul modelelor vectoriale este crearea legăturii între cele două tipuri de date imediat ce se creează o topologie. Dacă fiecărei entităţi grafice îi este atribuit un identificator unic, acesta poate fi utilizat pentru a referenţia un tabel al unei baze de date conţinând toate atributele asociate datelor grafice.

În cazul modelelor raster, interogările se referă la un anumit pixel (care este conţinutul acestuia sau care este poziţia sa). Răspunsul la aceste interogări va depinde de tipul structurii de date folosite:

• raster simplu; • codificarea pe linii; • codificarea în lanţ; • codificarea în bloc; • structură ierarhică (quadtree).

În fiecare din aceste cazuri determinantă este metoda de indexare folosită pentru a identifica poziţia fiecărui pixel în fişierul SIG.

6.4 Funcţii de vecinătate Funcţiile de vecinătate evaluează caracteristicile ariei din jurul unei locaţii

grafice specificate. De regulă, orice funcţie de acest tip necesită precizarea a cel puţin trei parametri:

• una sau mai multe „ţinte” (locaţii de interes); • caracteristică a vecinătăţii din jurul fiecărei „ţinte”; • operaţie care se va efectua asupra elementelor din acea vecinătate.

Aplicarea multor operaţii de vecinătate necesită folosirea unor diviziuni regulate ale stratului geografic analizat. De aceea, modelele raster par a fi mai convenabile în cazul acestor operaţii. Aceasta face ca unele modele vector să fie transformate în modele raster pentru analizele de vecinătate, după încheierea cărora are loc revenirea la formatul vector iniţial. Există însă programe SIG care folosesc algoritmi specifici în cazul operaţiilor de vecinătate ale modelelor vectoriale. Printre cele mai cunoscute funcţii de vecinătate se pot enumera buffering-ul şi funcţia de căutare.

Buffering-ul Presupune crearea de zone de interes la anumite distanţe în jurul

entităţilor (puncte, linii, poligoane). Pentru o serie de entităţi se pot genera zone tampon cu lăţime constantă sau variabilă, în funcţie de valorile unor anumite atribute asociate entităţilor geografice. Zonele tampon sunt create ca poligoane, deoarece ele reprezintă arii în jurul, în exteriorul sau în interiorul unor entităţi. În fig. 45 sunt prezentate exemple de zone tampon create în jurul entităţilor SIG cunoscute.

113

Generarea de zone tampon se bazează pe măsurarea distanţei de la entitatea respectivă şi, posibil, pe valoarea unor anumite atribute ale entităţilor selectate. În funcţie de aceste atribute se pot genera zone tampon la diferite distanţe. De exemplu, zona de influenţă a unei autostrăzi este mai mare decât a unui drum naţional a cărui zonă de influenţă este, la rândul ei, mai mare decât în cazul unui drum judeţean sau comunal.

Fig. 45 Zone tampon pentru punct, linie, poligon

Pe baza considerentelor de mai înainte, într-o analiză se vor genera zone tampon la distanţe mai mari (de exemplu, la 3 km) în jurul autostrăzilor decât în cel al drumurilor naţionale (de exemplu, la 1,5 km), cele mai mici distanţe fiind în cazul drumurilor comunale (de exemplu, la 250 m).

Buffering-ul este, de regulă, izotropic (bazat pe arii circulare), dar există unele programe SIG care pot genera zone tampon anizotrope (doar într-o anumită direcţie).

În sistemele raster zonele tampon rezultă din calculul distanţelor cu metoda proximităţii (numărul de celule grafice ∗ mărimea celulei). Ca rezultat este produs un nou strat raster în care fiecare celulă grafică are ca atribut distanţa calculată. În modelele vector zonele tampon sunt create de regulă prin folosirea unei singure comenzi sau opţiuni, dar aceasta lansează un calcul geometric, ceea ce poate fi un proces consumator de timp. În concluzie, buffering-ul se poate realiza mult mai rapid în sistemele raster.

Funcţia de căutare Această funcţie atribuie o valoare fiecărei entităţi „ţintă” pe baza unor

atribute ale celulelor grafice învecinate. Funcţiile de căutare sunt, de regulă, predefinite în cadrul programelor SIG. Suprafaţa de căutare este, în cele mai multe cazuri, de formă circulară, dreptunghiulară sau pătrată, având dimensiuni stabilite de utilizator. Alteori, această suprafaţă poate avea o formă neregulată, generată de o funcţie specificată de utilizator.

114

Funcţiile de căutare sunt de două tipuri: 1) care operează asupra atributelor de tip numeric (valori continue):

valoarea totală, media, maxima, minima, precum şi măsuri ale variabilităţii (abaterea pătratică medie, dispersia etc.);

2) care operează asupra atributelor de tip tematic. Aceste funcţii sunt similare celor din prima categorie, având însă semnificaţii diferite.

Există cazuri (în special în sistemele raster) în care se aplică funcţii de căutare fiecărei celule grafice, prin aplicarea şi deplasarea în stratul respectiv a unei ferestre cu o anumită dimensiune. Fereastra se numeşte filtru şi ea permite modificarea valorii atributului unei celule grafice pe baza valorilor atributelor celulelor grafice învecinate. Pe scurt, filtrul reprezintă un grup de celule grafice care au în centru celula-ţintă. Noua valoare, atribuită celulei ţintă o dată cu operaţia de filtrare, este calculată cu ajutorul funcţiilor de căutare descrise anterior.

6.5 Reclasificarea Filtrarea datelor deja clasificate va avea ca rezultat o reclasificare a

celulelor grafice. Reclasificarea poate fi de două tipuri: 1) asistată (supervizată); în acest caz utilizatorul deţine controlul

procesului de reclasificare, stabilind clasele care să se folosească, reglementându-se astfel modificările asupra unei anumite celule grafice (pixel);

2) neasistată (nesupervizată); în acest caz este utilizat un algoritm care compară valoarea celulei grafice selectate pentru modificare (ţintă) cu valorile tuturor celorlalte celule grafice.

Reclasificarea poate fi utilizată pentru a izola entităţi având aceleaşi valori ale unui anumit atribut. Spre exemplu, atribuind tuturor celulelor grafice reprezentând spaţii comerciale valoarea 1 şi tuturor celorlalte valoarea 0, această reclasificare va produce o nouă imagine, de tip boolean (cu valori ale atributelor egale numai cu 0 şi 1). În noua imagine se vor distinge clar spaţiile comerciale.

Reclasificarea se poate aplica şi în cazul modelelor vectoriale.

115

CAPITOLUL 7

METODE DE REALIZARE A UNUI SIG

În acest capitol sunt abordate probleme referitoare la modalităţile de concepere, realizare şi implementare a sistemelor informatice geografice. Este prezentată o perspectivă economică privind implementarea SIG. De asemenea, sunt evidenţiate strategiile de implementare, precum şi schema de organizare a personalului ce deserveşte un asemenea sistem.

7.1 Noţiuni privind implementarea unui SIG Proiectele SIG sunt diferite faţă de alte proiecte datorită lipsei de

experienţă în conducerea acestui tip de proiecte şi datorită datelor geografice care sunt manipulate în cadrul acestor sisteme.

SIG face apel la tehnologii de ultimă oră, implicând resurse hardware, software şi informaţionale foarte costisitoare. De aceea, în funcţie de nivelul de înţelegere şi abilităţile celor care îl utilizează, poate ridica probleme deosebite.

Cu toate acestea, necesitatea SIG este motivată tocmai de modul în care utilizatorii percep noţiunea de SIG care a evoluat foarte mult, de la „achiziţia, stocarea şi prelucrarea datelor geografice” la „manipularea datelor cu referinţă spaţială în cadrul unui mediu ce trebuie să ofere suport informaţional proceselor decizionale”.

Datele geografice, prin varietatea şi caracteristicile lor, precum şi prin metodele speciale prin care sunt culese, prelucrate sau analizate, dau proiectelor SIG o complexitate deosebită, care este accentuată în momentul în care SIG are o importanţă strategică în organizaţia în care este implementat. Ele individualizează SIG în rândul sistemelor informatice datorită unicităţii pe care o conferă obiectelor şi a legăturilor unice care se creează între acestea datorită componentelor spaţiale, oferind astfel noi posibilităţi de analiză factorilor de decizie.

Implementarea unui sistem informatic geografic constă în punerea oamenilor în contact cu tehnologia şi crearea condiţiilor necesare pentru utilizarea acesteia. Este un proces complex a cărui reuşită depinde în primul rând de oameni, nu de tehnologie. De aceea, implementarea unui GIS este o decizie politică.

Având în vedere astfel de supoziţii, procesul de implementare a unui SIG este împărţită de Aronoff (Aronoff, 1995) în 6 faze:

1) conştientizarea beneficiarului şi stabilirea principalelor funcţionalităţi şi a principalilor utilizatori;

116

2) analiza cerinţelor exprimate de utilizatori în urma procesului de colectare a informaţiilor cu privire la diferitele utilizări ale sistemului;

3) evaluarea variantelor de sistem posibile şi formularea, dacă este cazul, a deciziei finale de implementare a sistemului;

4) justificarea achiziţiei şi dezvoltarea planului de implementare, care trebuie să cuprindă achiziţia echipamentelor, schimbările de ordin organizaţional şi previziunile privind fondurile necesare;

5) achiziţia sistemelor informatice (hardware, software), instruirea personalului şi demararea încărcării bazelor de date, după ce în prealabil s-au stabilit proceduri de control al calităţii datelor introduse şi proceduri de actualizare;

6) operarea sistemului şi dezvoltarea procedurilor de menţinere a calităţii lui astfel încât să răspundă întotdeauna nevoilor informaţionale ale organizaţiei.

Conştientizarea personalului Se poate face după o schemă top-down sau bottom-up sau prin intervenţia

unei terţe părţi ce poate fi reprezentată de un utilizator experimentat, un furnizor de soluţii SIG sau un consultant.

Necesitatea integrării GIS în MIS (Management Information System) deja existent poate fi motivată prin:

• calitatea slabă a datelor spaţiale folosite în cadrul organizaţiei; • datele spaţiale sunt greu de utilizat datorită formatelor diferite de

prezentare, scărilor diferite, sistemelor de coordonate diferite; • inconsistenţa datelor (diferite compartimente folosesc versiuni

diferite ale aceluiaşi set de date sau cu codificări diferite); • absenţa utilizării în comun a datelor, ceea ce duce la neactualizarea

datelor sau diminuarea calităţii proceselor decizionale datorită utilizării unor informaţii perimate;

• mijloace inadecvate de recuperare şi manipulare a datelor spaţiale; • sistemul informaţional actual nu mai face faţă cerinţelor

informaţionale ale organizaţiei. Managementul cerinţelor Este etapa cu care se începe implementarea SIG în foarte multe cazuri. De obicei, constă în definirea principalelor funcţii ale sistemului în urma

analizei nevoilor exprimate de utilizator pe durata interviurilor sau şedinţelor de analiză. Acestea au în prim-plan produsele şi serviciile organizaţiei şi modalităţile de realizare a acestora.

Ideal este ca această etapă să se încheie cu o listă de date de intrare, moduri de procesare şi o listă de date de ieşire, precum şi o listă de echipamente hardware necesare.

117

Procesul de analiză a cerinţelor trebuie să aibă calitatea de a evidenţia punctele slabe ale vechiului sistem informatic şi să elimine posibilitatea formulării unor soluţii care, la limită, pot fi identice cu cele oferite de vechiul sistem, dar sunt formulate altfel sau care sunt nerealizabile.

Selecţia variantei optime de sistem Alegerea unei variante de sistem optime din mai multe posibile trebuie să

se facă neapărat ţinând cont de profilul viitorului utilizator al sistemului. Ţinând cont că de obicei acesta nu are cunoştinţe solide în domeniul IT, se consideră că un sistem „user friendly” trebuie să aibă următoarele caracteristici:

• să poată fi operat prin comenzi uşor de înţeles de către non-specialişti în calculatoare;

• să ofere suficientă libertate utilizatorilor experimentaţi (meniu şi linie de comandă);

• să afişeze mesaje de eroare clare şi expresive; • să ofere un sistem de asistenţă „on-line” dependent de context,

suficient de inteligent ca să poată oferi utilizatorului soluţii de deblocare în orice situaţie.

Costurile de implementare fiind de obicei foarte mari, trebuie avute în vedere probleme ca:

• dacă producătorul oferă instruire; • ce documentaţie se oferă o dată cu livrarea sistemului şi de ce

calitate; • dacă sistemul funcţionează corect (aşa cum s-a previzionat); • durata până la punerea în funcţiune; • introducerea datelor este mult mai lentă decât în previziuni; • preţul nu include mentenanţa componentelor hardware/software; • căderile sistemului duc la pierderi mari de date; • programele nu pot fi modificate pentru a fi adaptate la rezolvarea

unor probleme specifice. Întotdeauna, înainte de achiziţie, trebuie să existe o fază de evaluare a

sistemelor (numai câteva din cele alese iniţial) folosind un set de date furnizate de utilizator şi un set bine stabilit de funcţii de prelucrare (benchmarking).

Astfel, folosind date pe care producătorul sistemului nu le-a văzut înainte, (dar reale) şi toate funcţiile implicate în obţinerea produselor dorite, se verifică dacă programele funcţionează aşa cum a fost prevăzut (sau cum e scris în materialele de promovare a produsului).

Mai mult decât atât, evaluarea poate continua prin realizarea unui studiu pilot care să verifice modul în care sistemul răspunde cerinţelor. În plus, utilizatorii pot avea un prim contact cu sistemul şi pot evalua dificultăţile utilizării lui. Se pot face comparaţii la nivelul avantajelor/dezavantajelor unui produs cu şi fără suportul GIS, precum şi analize de calitate a rezultatelor obţinute. 118

Chiar dacă este mai costisitor, studiul pilot este cea mai bună cale de evaluare a posibilităţilor unui SIG de a îmbunătăţi activitatea unei organizaţii.

Faza de evaluare se încheie cu întocmirea unui raport care trebuie să conţină o analiză tehnică obiectivă a modului în care sistemul corespunde cerinţelor, avându-se în vedere ca aceasta să reflecte opiniile tuturor categoriilor de utilizatori finali şi nu ale evaluatorilor.

Justificarea achiziţiei şi planificarea implementării Justificarea achiziţiei trebuie să înceapă cu definire beneficiarilor

imediaţi: conducerea (care va dispune de instrumente mai bune de diseminare a informaţiilor), personalul (care va avea posibilităţi mai eficiente de manipulare a datelor), personalul responsabil cu asigurarea calităţii, departamentul financiar (care va avea instrumente mai bune de monitorizare a întreprinderii) sau toate aceste compartimente.

Pentru a justifica costurile destul de mari implicate de instalarea unui SIG pot fi avute în vedere câteva din beneficiile general recunoscute:

• stocare mai eficientă şi actualizare mai rapidă şi consistentă a datelor;

• procese mai ergonomice şi mai rapide de recuperare (interogare) a datelor;

• obţinere mai uşoară a produselor informaţionale; • posibilităţi mai numeroase şi mai variate de analiză; • decizii mai bine fundamentate.

În practică, decizia de achiziţionare şi implementare a unui SIG este un proces complex, în care nu există criterii clare care să permită luarea uşoară a deciziei, deoarece analizele cost/beneficii şi de fezabilitate nu sunt atât de obiective pe cât s-ar dori, iar pe de altă parte producţia de informaţii geografice nu este uşor de justificat din punct de vedere financiar, cel puţin la început.

Dacă unele costuri de implementare sunt uşor de cuantificat (hardware, software, training, încărcarea bazelor de date dacă este contractată), mai greu de evaluat sunt beneficiile financiare aduse de utilizarea unui SIG.

În studiul acestora trebuie incluse: • beneficiile unei eficienţe sporite, tradusă prin reducerea timpului de

execuţie a unor sarcini; • importanţa unor produse non-vandabile pentru economia

organizaţiei (în special îmbunătăţirile de ordin calitativ ale unor produse existente);

• valoarea comercială a unor noi produse sau servicii ce vor putea fi scoase pe piaţă;

• beneficiile unor decizii mai bune; • alte beneficii, invizibile, non-cuantificabile care pot însă contribui

la îmbogăţirea imaginii organizaţiei, la o comunicare mai bună între angajaţi, la cultura organizaţiei.

119

Planificarea implementării vizează activităţile ce vor fi executate în scopul punerii în contact a oamenilor, tehnologiei şi informaţiilor şi punerii în funcţiune a sistemului, în condiţiile în care resursele financiare şi de timp sunt limitate. Realizarea implementării poate varia de la contractarea tuturor serviciilor necesare până la dezvoltarea “in-house” (cu mijloace proprii organizaţiei beneficiare) a tuturor componentelor.

Adoptarea unei soluţii sau alteia are implicaţii directe asupra funcţionării sistemului prin:

• dependenţa de producător; • timpul necesar punerii în funcţiune; • costul iniţial; • costul punerii în funcţiune; • expunerea la riscuri; • posibilităţile de adaptare/modificare a caracteristicilor sistemului; • cunoştinţele tehnice necesare utilizatorilor; • utilizarea resurselor actuale.

De exemplu, între a realiza totul cu forţe proprii şi a cumpăra numai software, timpul necesar până la punerea în funcţiune este aproximativ acelaşi, dar riscurile unei funcţionări inadecvate sunt mai mici în cazul achiziţionării unui software produs de un producător experimentat.

Trebuie, de asemenea, avut în permanenţă în vedere faptul că: • hardware-ul şi software-ul evoluează foarte rapid, atât ca

performanţe cât şi ca preţ; • crearea bazelor de date spaţiale este mare consumatoare de timp.

De aceea se recomandă, atunci când este posibil, contractarea componentelor hardware şi/sau software la începerea creării bazei de date şi achiziţia reală a acestora în momentul în care baza de date este încărcată într-un procent destul de mare sau total.

Crearea bazei de date constă de obicei în conversia datelor existente în format digital şi structurarea acestora conform specificaţiilor tehnice întocmite de proiectantul sistemului în etapa de analiză. Trebuie definite proceduri de culegere a datelor, de interpretare (probleme de codificare) şi verificare a calităţii acestora conform standardelor în vigoare.

Succesul unui SIG depinde foarte mult de personalul angajat în implementarea lui. Obligatoriu, echipa de proiect va cuprinde:

• un manager de proiect (cu experienţă în managementul proiectelor); • un manager de sistem (cel care se va ocupa ulterior şi de

întreţinerea sistemului); • un manager/administrator pentru baze de date; • analişti/programatori; • personal pentru introducerea datelor.

120

Soluţia cea mai bună din punct de vedere al implicării personalului pare a fi crearea unei structuri noi, care să se ocupe de implementare şi, mai târziu, de operarea şi întreţinerea sistemului.

Nu în ultimul rând, la planificarea implementării o atenţie deosebită trebuie să fie acordată evaluării costurilor, astfel încât acestea să acopere şi cheltuieli neprevăzute, cum ar fi: reintroducerea unor date, achiziţia unor hărţi sau dezvoltarea de software.

Achiziţia Achiziţia sistemului înseamnă încheierea unor contracte cu producătorii

de hardware şi software. La încheierea contractelor este bine întotdeauna să fie consultaţi jurişti.

Achiziţia trebuie să vizeze: • hardware; • software; • training; • documentaţie; • instalare; • mentenanţă.

Orice instalare trebuie urmată de teste de funcţionare corectă a echipamentelor hardware şi a aplicaţiilor software. Punerea în funcţiune este bine să fie asistată de experţi şi consultanţi de specialitate.

Înainte de investirea unor resurse importante în diferite proiecte, realizarea unor studii pilot se poate dovedi un mijloc eficient de evidenţiere a punctelor slabe sau hibelor sistemului.

Sistemul operaţional Sistemul devine operaţional în momentul în care utilizatorii încep deja să

profite de el. Asta înseamnă că procedurile de lucru sunt deja stabilite şi că atât personalul, cât şi tehnologia se află într-un ciclu de perfecţionare continuă, iar produsele SIG sunt deja promovate şi apreciate. De asemenea, metodele de actualizare a datelor şi de ţinere la zi a tehnologiei (upgrade-uri) şi a cunoştinţelor personalului sunt bine cunoscute.

O problemă importantă ce trebuie rezolvată de managerul de SIG este cea a responsabilităţii pentru produsele livrate (hărţi, rapoarte, situaţii etc.) şi luarea unor măsuri preventive pentru reducerea riscurilor de livrare a unor produse de o calitate îndoielnică. Relativ la această responsabilitate, patru aspecte pot fi aduse în discuţie:

• acurateţea conţinutului documentului livrat; • acurateţea contextului; • formatul datelor; • integritatea datelor.

121

Pentru prevenirea obţinerii unor rezultate nedorite (produse neconforme), se recomandă:

• verificarea calităţii datelor chiar de către cel care le-a produs, la nivelul corectitudinii reprezentării în cadrul SIG şi al corectitudinii utilizării (scara hărţii produse este corectă, ţinând cont de rezoluţia la teren a datelor utilizate);

• verificarea calităţii datelor de către experţi, atunci când acest lucru nu se poate face de către producător;

• aplicarea standardelor de format şi calitate; • controlul accesului neautorizat la bazele de date.

7.2 Evaluarea economică a implementării unui SIG Prin implementarea unui SIG se înţelege utilizarea unei dotări materiale

(echipamente de calcul, periferice şi software SIG) şi a unor diverse surse de date (hărţi şi planuri existente, recensăminte, statistici, date de teren, fotograme aeriene, imagini satelitare etc.) de către o organizaţie în vederea dezvoltării unei aplicaţii bine definite. Implementarea se concretizează într-o bază de date spaţiale aferentă unei zone geografice bine delimitate şi un set de proceduri SIG apelabile de la nivelul unei interfeţe utilizator în vederea efectuării de interogări şi analize spaţiale (geografice) complexe ale căror rezultate să fie sugestiv reprezentate sub formă de grafice, schiţe, scheme, planuri, hărţi şi rapoarte.

Evaluarea eficienţei implementării SIG porneşte, cum este şi firesc, de la estimarea costurilor şi beneficiilor legate de această activitate.

Structura costurilor unui SIG, în condiţiile actuale din România, este următoarea:

• echipamente; • programe; • pregătire personal; • întreţinere echipamente; • întreţinere programe; • introducere date; • întreţinere date; • alte cheltuieli (studii teren, infrastructură, consumabile).

Este de remarcat că doar 35% din costul implementării este reprezentat de investiţia în echipamente şi programe. De aceea, trebuie acordată o atenţie deosebită evaluării şi planificării tuturor activităţilor ce concură la implementarea SIG.

Principalele costuri avute în vedere la implementarea unui SIG sunt următoarele: costul dotării şi cel al introducerii datelor. Pe plan mondial, se estimează că 70% - 80% din costul total al implementării îl reprezintă introducerea şi întreţinerea datelor. În condiţiile specifice ţării noastre – mâna de lucru mai ieftină – costul introducerii datelor poate fi estimate în jur de 35%.

122

Tendinţele de creştere a costurilor de introducere şi întreţinere a datelor o dată cu scăderea preţului echipamentelor se vor manifesta şi la noi în ţară o dată cu dezvoltarea domeniului.

Pentru evaluarea beneficiilor, trebuie îndeplinite, în cazul cel mai favorabil, următoarele trei condiţii:

• produsele finale SIG să poată fi definite; • produsele finale să aibă valoare economică; • valoarea economică a produselor finale să poată fi măsurată.

În acest caz, se poate face calculul raportului B/C (beneficii/costuri):

( ) ( )( )

cantitate_produse_finale valoare_produscosturi_implementare_SIG

BC

×η = = .

Dacă , atunci implementarea SIG este justificată din punct de vedere economic. În general, se estimează că investiţia se amortizează în decurs de 3-5 ani.

1η>

Nu există însă o abordare metodologică universal valabilă pentru estimarea beneficiilor SIG. Această situaţie se datorează în principal următoarelor trei cauze:

• obiectivele implementării SIG nu pot fi exprimate ca produse finale; astfel de cazuri se întâlnesc atunci când tehnologia SIG este utilizată pentru a îmbunătăţi procesul de decizie din cadrul unităţii economice, reducându-se gradul de incertitudine şi riscurile asupra deciziilor;

• valoarea economică a produselor finale nu poate fi măsurată, ci doar estimată ca beneficiu indirect, în cazurile în care produsele finale SIG sunt plasate într-un lanţ tehnologic sau decizional mai amplu, fără ca ele să constituie rezultate finale cuantificabile;

• introducerea tehnologiei SIG afectează costul produselor existente, în cazurile în care se obţin, prin utilizarea SIG, reduceri ale costurilor de producţie.

De aceea, prezentăm în continuare o serie de beneficii tipice ce pot ajuta în evaluarea implementării SIG:

• beneficii cuantificabile: 1) reducerea timpului de producere şi actualizare a hărţilor; 2) reducerea timpului necesar întreţinerii bazei de date, a

echipamentelor etc.; 3) reducerea costurilor de întreţinere; 4) reducerea costurilor de planificare şi proiectare; 5) reducerea timpului necesar activităţii administrative; 6) reducerea costurilor activităţilor administrative; 7) informaţii precise şi standardizate; 8) informaţii actuale;

123

9) acces rapid la informaţie; • beneficii necuantificabile:

1) mai multă informaţie; 2) creşterea calităţii analizelor în paralel cu reducerea timpului

necesar analizei; 3) capacitatea de a face analize imposibil de realizat fără tehnologia

SIG; 4) decizii mai bune; 5) planificare mai bună; 6) mai bună înţelegere şi analiză a situaţiilor şi sistemelor de

complexitate ridicată; 7) prezentări de bună calitate la nivel decizional.

O altă clasificare a beneficiilor obţinute prin implementarea SIG este următoarea:

• beneficii de eficienţă: 1) cost redus, obţinându-se aceleaşi rezultate ca şi înainte de

implementarea SIG; • beneficii de eficacitate (productivitate):

1) rezultate (produse) noi sau îmbogăţite; 2) valoare crescută a activităţii.

Produsele SIG se caracterizează prin: • prezentarea grafică (cea mai sugestivă) a informaţiilor prezentate în

mod tradiţional ca tabele; • cost redus (în general, se constată realizarea de economii în valoare

de 80% din costul execuţiei prin mijloace tradiţionale); • precizie îmbunătăţită; • noutate (se generează cu uşurinţă hărţi şi planuri noi, mai precise,

mai frumoase, mai diverse); • favorizarea îmbunătăţirii calităţii şi promptitudinii deciziilor.

7.3 Schema de organizare Indiferent de mărimea şi repartiţia costurilor de implementare (dotare

hardware şi software, culegere date, introducere date, pregătire personal, materiale consumabile, întreţinere etc.), factorul hotărâtor în obţinerea unei aplicaţii SIG operaţionale nu poate fi cuantificat în bani: succesul implementării şi funcţionării unui SIG depinde în primul rând de modul de organizare a activităţii.

Pentru a avea succes în implementarea unui SIG complet, schema de organizare a personalului trebuie să prevadă îndeplinirea operativă a 11 activităţi generale. Fiecare dintre acestea necesită anumite cunoştinţe, aptitudini, personalităţi. Desigur, nu este exclus ca o singură persoană să execute mai multe dintre aceste activităţi sau ca un colectiv de persoane să se ocupe exclusiv doar

124

de una dintre activităţile prevăzute. În acelaşi timp, în funcţie de aplicaţie, este posibil ca unele dintre aceste activităţi să nu apară în schema de organizare.

Conducătorul de proiect Acesta trebuie să înţeleagă cum se pot aplica tehnologiile SIG pentru

rezolvarea problemelor proprii organizaţiei pentru care lucrează. El trebuie să cunoască cerinţele celor care vor fi utilizatorii SIG-ului implementat, atât în cadrul organizaţiei cât şi în afara acesteia, astfel încât să urmărească satisfacerea tuturora. Printre aptitudinile conducătorului de proiect este de preferat să se numere şi cele de bun comerciant pentru a reuşi să valorifice SIG-ul în momentul definitivării acestuia. Întrucât implementarea unui SIG este costisitoare şi de durată, el trebuie să fie capabil să menţină încrederea factorilor de decizie ai organizaţiei sale pentru a susţine şi finanţa implementarea.

Conducătorul de proiect trebuie să înţeleagă performanţele şi limitările unui SIG. El trebuie să poată evalua corect resursele necesare implementării unor aplicaţii tipice SIG. În acest sens, în principal, el trebuie să înţeleagă cerinţele implementării bazei de date, costurile automatizării acesteia şi strategiile de urmat în vederea realizării optime a analizelor asupra datelor spaţiale.

Conducătorul de proiect este cel care trebuie să selecţioneze şi apoi să conducă personalul calificat implicat în executarea celorlalte 10 activităţi. Tot el are răspunderea pentru menţinerea productivităţii echipei alese, precum şi a răsplătirii corecte a membrilor acesteia pentru eforturile depuse de fiecare.

Analistul SIG Acesta posedă cunoştinţe tehnice şi experienţă în aplicarea unui SIG

pentru a rezolva cerinţele utilizatorilor vizaţi. El trebuie să fie capabil să proiecteze şi să automatizeze baza de date SIG. De asemenea, el trebuie să ştie cum să proiecteze şi să execute analize spaţiale complexe. Evident, analistul SIG trebuie să fie capabil să poarte un dialog cu toţi utilizatorii potenţiali ai SIG-ului aflat în curs de implementare şi să traducă apoi cerinţele acestora în termenii unei specificaţii tehnice ce să asigure realizarea procedurilor SIG care să răspundă tuturor aşteptărilor utilizatorilor. Acest proces se desfăşoară iterativ. Analistul SIG implementează sistemul conform cerinţelor exprimate de utilizatori, apoi solicită observaţiile acestora, pentru a aduce corecţii şi îmbunătăţiri sistemului. El este răspunzător pentru câştigarea şi păstrarea încrederii utilizatorilor prin satisfacerea deplină a cerinţelor acestora şi, prin aceasta, este răspunzător de succesul implementării.

Administratorul bazei de date Acesta are experienţă în proiectarea bazei de date spaţiale, în organizarea

logică a obiectelor geografice pe straturi tematice, alegerea surselor de date adecvate fiecărui strat tematic, definirea şi codificarea informaţiilor descriptive. Administratorul bazei de date trebuie să asigure automatizarea bazei de date prin

125

alegerea procedurilor celor mai eficiente. El are răspunderea pentru gestionarea şi actualizarea datelor cu asigurarea calităţii, integrităţii şi confidenţialităţii datelor după caz. Administratorul bazei de date cooperează permanent cu administratorul SIG şi furnizează comenzile de lucru pentru personalul implicat în activităţile 5, 6 şi 7.

Administratorul SIG Acesta posedă cunoştinţele necesare exploatării hardware-ului,

software-ului şi bazei de date spaţiale pentru a implementa într-o manieră productivă toate funcţiile specificate de analistul SIG. El este responsabil cu activitatea productivă curentă, începând cu operaţiile de introducere a datelor şi terminând cu generarea de grafice, schiţe, scheme, planuri, hărţi şi rapoarte reprezentând rezultatele unei analize spaţiale. În acest sens, el cooperează cu administratorul bazei de date şi se ocupă cu organizarea şi supravegherea operaţiilor curente efectuate de personalul implicat în activităţile 5, 6 şi 7.

Specialistul în interpretare fotogrammetrică/desenatorul tehnic Acesta se ocupă cu realizarea de manuscrise de hărţi prin compilarea şi

integrarea informaţiilor cartografice provenite de la diferite surse. Manuscrisele de hărţi realizate de el constituie sursa de date pentru digitizare/scanare şi introducerea informaţiilor descriptive. El trebuie să utilizeze surse de date, cum ar fi: planuri şi hărţi existente, fotograme aeriene, imagini satelitare, studii de teren şi să posede cunoştinţele necesare interpretării tematice a datelor utilizate. De asemenea, el trebuie să stăpânească principiile de bază ale cartografiei pentru a poziţiona şi delimita cu precizie obiectele geografice pe manuscrisele realizate. Evident, îi sunt absolut necesare aptitudini de desenator tehnic pentru ca manuscrisele realizate să aibă acurateţea cerută de aplicaţia SIG care le va folosi drept suport.

Operatorul de digitizare/scanare/introducere date de la tastatură Acesta efectuează automatizarea şi întreţinerea bazei de date SIG. El

digitizează sau scanează hărţi, introduce datele tabelare reprezentând atributele obiectelor geografice din baza de date, editează hărţile digitale pentru corectarea erorilor şi efectuează actualizarea datelor. Pentru aceasta, el execută toate operaţiile specificate de administratorul bazei de date şi/sau de administratorul SIG.

Specialistul în redactarea rezultatelor finale Acesta se ocupă cu producerea de grafice, schiţe, scheme, planuri, hărţi şi

rapoarte. În plus, el trebuie să stabilească procesul de redactare a rezultatelor finale pe care să-l apeleze utilizatorul căruia îi este destinat SIG-ul implementat. În acest scop, este de preferat ca el să posede cunoştinţele cartografice necesare realizării de hărţi de bună calitate, cu un mesaj clar, uşor de înţeles, respectând regulile de reprezentare grafică specificate de utilizator. În acest sens, el trebuie să creeze biblioteci de simboluri cartografice specifice aplicaţiilor SIG vizate. El

126

trebuie să implementeze o serie de proceduri simple, rapide, pentru afişarea unor rezultate standard descriind conţinutul bazei de date SIG la un moment dat. Evident, specialistul în redactarea rezultatelor finale trebuie să cunoască regulile de realizare a hărţilor în funcţie de scara şi tema reprezentată, modul de amplasare a adnotărilor, crearea de legende şi texte explicative etc.

Administratorul de sistem Acesta este responsabil cu întreţinerea configuraţiei de calcul (hardware şi

software) utilizată pentru implementarea SIG-ului. El trebuie să asigure funcţionarea tuturor componentelor necesare implementării. El răspunde de piesele de schimb şi de materialele consumabile, efectuând atât operaţiile de instalare şi întreţinere a echipamentelor şi software-ului, cât şi de arhivare pe suport extern a informaţiilor (date şi programe) conform unui program bine stabilit. Administratorul de sistem trebuie să posede cunoştinţele şi experienţa necesare întreţinerii diverselor tipuri de echipamente, precum şi interconectării acestora în reţele, atunci când este cazul.

Programatorul de aplicaţii Acesta se ocupă cu dezvoltarea de interfeţe utilizator orientate către

aplicaţie. Utilizând secvenţe complexe de operaţii SIG, acesta construieşte macro-comenzi apelabile printr-o simplă selectare a unei opţiuni dintr-un meniu proiectat astfel încât utilizarea SIG-ului implementat să fie cât mai naturală pentru utilizator. În acest sens, vor fi implementate macrocomenzi pentru toate tipurile de prelucrări cerute de utilizator (introducerea şi editarea datelor, efectuarea analizelor spaţiale, redactarea rezultatelor finale). El trebuie să cunoască în profunzime funcţiile SIG, structura şi conţinutul bazei de date, cerinţele aplicaţiilor de interes pentru utilizator, modul de lucru tradiţional cu care este obişnuit utilizatorul. În plus, el trebuie să posede solide cunoştinţe de programare.

Instructorul de SIG Utilizatorul este cel deservit de SIG-ul implementat. Pentru ca

implementarea SIG să aibă succes, aceasta trebuie să vizeze un utilizator real. Evident, sarcina implementării SIG este cu atât mai uşoară cu cât utilizatorul, pe lângă cunoştinţele şi experienţa specifice domeniului său de activitate, posedă şi cunoştinţe despre funcţiile unui SIG. În acest mod, utilizatorul ar fi în măsură să înţeleagă în ce mod tehnologiile SIG l-ar putea ajuta în muncă. Nu se poate obţine o implementare SIG adecvată decât dacă se porneşte de la un proiect cu specificaţii de definiţie corect şi complet formulate. Pentru aceasta, organizaţia care se ocupă cu implementarea SIG trebuie să desfăşoare şi o activitate de instruire a utilizatorilor vizaţi. Activitatea de instruire cuprinde două etape. Prima este premergătoare implementării SIG şi are drept scop informarea potenţialilor utilizatori despre posibilităţile oferite de SIG în general şi, în special, despre modalităţile concrete în care aplicaţiile specifice acestora pot

127

beneficia de utilizarea unui SIG. Cea de-a doua etapă se desfăşoară la finalizarea implementării SIG având drept scop instruirea utilizatorilor în exploatarea facilităţilor implementate.

Utilizatorul Legat de cele prezentate anterior, la implementarea cu succes a unui SIG

trebuie să participe şi utilizatorul, beneficiarul noului sistem. Acesta trebuie să furnizeze informaţiile de specialitate necesare proiectării şi implementării bazei de date şi a funcţiilor SIG. Utilizatorul, specializat în geodezie, pedologie, cadastru, telecomunicaţii etc., după caz poartă dialoguri cu personalul implicat în activităţile 1, 2, 3, 4, 7 şi 9.

7.4 Strategii pentru implementarea unui SIG Indiferent care ar fi structura organizaţiei care se ocupă cu implementarea

SIG, în timp, pe parcursul implementării, trebuie asigurată executarea activităţilor prezentate anterior. O strategie frecvent utilizată pentru a îndeplini cerinţele celor mai importante activităţi la începutul unei implementări SIG, de obicei de amploare redusă – aşa-numitul proiect pilot – o constituie echipa în doi. Aceasta efectuează majoritatea funcţiilor tehnice de conducere, precum şi operaţii de rutină. Un membru al echipei execută proiectarea bazei de date, introducerea datelor prin metodele alese, prelucrările de bază şi analizele geografice prevăzute de implementarea SIG. Al doilea membru îndeplineşte funcţia de administrator de sistem, programează interfeţe şi macrocomenzi speciale, dezvoltă proceduri SIG pentru redactarea rezultatelor finale.

Analizând realizările din ultimii ani în domeniul implementărilor SIG în lume, se pot evidenţia 5 strategii de succes utilizate frecvent.

Strategia „echipei în doi” Aşa cum s-a prezentat mai înainte, multe organizaţii au început prin a

constitui o echipă formată din doi membri calificaţi să efectueze toate activităţile necesare implementării SIG pentru o aplicaţie bine definită, de amploare redusă. În timp, cei doi responsabili ai implementării SIG identifică printre personalul organizaţiei lor alte persoane pe care le iniţiază în SIG şi cărora le încredinţează realizarea unora din activităţile de implementare. În acest mod, pe măsura acumulării experienţei, organizaţia ajunge să dispună de personal calificat pentru toate activităţile prevăzute de schema generală de organizare şi poate aborda proiecte SIG oricât de complexe.

Strategia „pe furiş” Din păcate, nu toţi factorii decizionali ai organizaţiilor care ar putea

beneficia de implementări SIG înţeleg şi aprobă o astfel de acţiune. În astfel de cazuri, se poate începe prin a se achiziţiona software SIG pentru o configuraţie hardware existentă deja, cum ar fi un PC legat la un digitizor şi un plotter sau

128

imprimantă grafică. Cu această dotare minimă, o persoană având cunoştinţele necesare îşi poate propune să dezvolte o aplicaţie completă demonstrativă.

Cheia succesului unei astfel de abordări o constituie existenţa prealabilă a unor date geografice care să permită implementarea imediată a unei aplicaţii. Dacă procesul de automatizare a bazei de date SIG este prea anevoios, iniţiatorul acţiunii este în pericol de a eşua prin consumarea resurselor financiare înainte de a reuşi să demonstreze avantajele oferite de un SIG. Dar, dacă reuşeşte să definească o aplicaţie de mare interes şi ajunge în stadiul în care SIG-ul implementat îi permite obţinerea unor rezultate concrete, atunci cu siguranţă pentru viitoarele propuneri de implementări SIG se va putea obţine suportul factorilor de decizie, inclusiv pentru extinderea dotării hardware şi software.

Strategia „serviciilor contra cost” Această strategie constă în dezvoltarea de aplicaţii SIG pe bază de

contract cu alte organizaţii care comandă şi plătesc serviciile aferente unei implementări SIG. Cele mai frecvente servicii solicitate vizează generarea de baze de date SIG prin digitizarea/scanarea hărţilor şi introducerea datelor descriptive, dezvoltarea de interfeţe utilizator orientate către aplicaţie (analize de reţele, studii de amplasament, evaluări de patrimoniu, studii de sistematizare etc.) sau producţia de hărţi pe diverse suporturi.

O cerinţă majoră a acestei abordări o reprezintă dotarea organizaţiei cu echipamente performante şi în pas cu dezvoltarea tehnologică, pentru a putea dezvolta continuu gama şi calitatea serviciilor oferite.

Strategia „raportului cost-performanţă” În această abordare, se începe printr-un studiu de fezabilitate,

prezentându-se un raport bine documentat în care să se demonstreze în ce mod utilizarea unui SIG va duce la creşterea eficienţei activităţii organizaţiei implicate. Adeseori, în astfel de cazuri se elaborează un plan concret de implementare pe baza rezultatelor obţinute prin efectuarea unui studiu al cerinţelor aplicaţiilor SIG vizate şi a unui proiect pilot. Acest plan este însoţit de o analiză cost-performanţă care trebuie să evidenţieze beneficiul net adus de implementarea SIG.

Din păcate, oricât de surprinzător ar părea, după creşterea spectaculoasă a vânzărilor de SIG din ultimii ani există foarte puţine studii care să demonstreze limpede beneficiul economic adus de SIG unei organizaţii. Nu este simplu să evaluezi cantitativ efectele utilizării tehnologiilor SIG reflectate în special asupra calităţii unor activităţi, fie că este vorba de înlesniri aduse unor procese anevoioase, de obţinerea unor rezultate concrete într-un timp semnificativ redus sau de asigurarea integrităţii şi consistenţei datelor prin impunerea unei discipline stricte în automatizarea bazei de date.

Această strategie este indicată în special în domeniul protecţiei mediului înconjurător. În astfel de cazuri, utilizarea unui SIG se poate concretiza în semnalarea şi, prin aceasta, în prevenirea unor efecte negative asupra mediului

129

ca urmarea a unor proiecte de investiţii înainte ca acestea să se realizeze practic. De asemenea, se poate aplica cu succes această strategie pentru aplicaţii vizând supravegherea dotărilor edilitare şi a altor elemente de infrastructură ale unei localităţi.

Strategia „partajării resurselor” În această strategie, mai multe organizaţii cooperează la implementarea

unui singur SIG, dar care să integreze facilităţile cerute de fiecare în parte. Astfel se pot achiziţiona încă din start echipamentele şi software-ul SIG necesare implementării, efortul financiar, deşi considerabil, fiind suportat în comun de părţile interesate.

Ideea de bază a acestei abordări este următoarea: fiecare organizaţie răspunde de automatizarea şi întreţinerea informaţiilor geografice aferente temelor proprii, dar în acelaşi timp toate organizaţiile au acces la întreaga bază de date SIG după necesităţi. Pentru asigurarea integrităţii şi confidenţialităţii datelor la nivel global, se implementează proceduri de acces pe diverse niveluri (numai citire, scriere/citire, scriere/citire/ştergere sau deloc).

Cheia succesului unei astfel de abordări o constituie asigurarea flexibilităţii modelului şi structurii de date pe care se bazează implementarea SIG, astfel încât să se poată satisface cerinţele diverselor aplicaţii de interes pentru organizaţiile participante. Ceea ce se urmăreşte în acest caz este dezvoltarea unui SIG multidisciplinar, care să permită pe de o parte accesul fiecărui utilizator la segmentul său de date din baza de date comună în vederea actualizării şi efectuării unor prelucrări de bază specifice activităţii sale şi, pe de altă parte, integrarea tuturor datelor astfel încât oricare dintre utilizatori să poată efectua interogările şi analizele complexe autorizate asupra întregii baze de date SIG.

În afară de cele 5 strategii prezentate anterior, larg utilizate în lume, în prezent se pot imagina numeroase alte variante posibile de urmat. Dar, indiferent de strategia aplicată, implementările SIG care au avut succes prezintă următoarele similitudini:

• când s-a dorit o implementare de mare complexitate, implementarea propriu-zisă s-a efectuat numai în urma analizei rezultatelor obţinute prin realizarea în prealabil a unui proiect pilot;

• implementarea a vizat utilizatori reali, ale căror cerinţe le-a satisfăcut pe deplin;

• implementarea a beneficiat încă de la început de participarea a cel puţin doi specialişti cu o solidă pregătire tehnică;

• implementarea a beneficiat de participarea utilizatorilor, care au preluat sistemul implementat sub controlul lor;

• utilizatorii s-au angajat activ în dezvoltarea de proceduri SIG care să vină în sprijinul propriilor lor activităţi curente;

130

• odată constituită echipa SIG a organizaţiei, aceasta a fost susţinută moral şi material pentru ca personalul calificat ale cărui cunoştinţe şi aptitudini s-au îmbogăţit pe măsura experienţei câştigate în timpul implementării să nu migreze către alte locuri de muncă.

7.5 Etapele realizării unui SIG Pentru a putea realiza un SIG trebuie parcurşi următorii paşi:

1) definirea funcţiilor SIG; 2) analiza cerinţelor şi necesităţilor; 3) inventarierea şi evaluarea datelor şi surselor de date; 4) conceptualizarea sistemului; 5) proiectarea bazei de date; 6) proiectarea sistemului; 7) planificarea implementării; 8) implementarea pilot; 9) instalarea sistemului; 10) operarea sistemului.

7.5.1 Definirea funcţiilor SIG Înainte ca un nou SIG să poată fi dezvoltat, trebuie să existe o comandă

socială. Acest pas implică pregătirea unei liste de funcţii, a unei scheme a SIG care arată cum va fi folosit, un proiect preliminar, indici de eficienţă, nota de fundamentare bugetară pe ani. Sistemele mici necesită eforturi minime în timp ce sistemele de mai mare anvergură necesită o implicare a mai multor factori de decizie şi operaţionali.

7.5.2 Analiza cerinţelor şi necesităţilor Implementarea completă a unui SIG la o organizaţie mare este o problemă

importantă care necesită o planificare riguroasă. Procesul începe cu înţelegerea celor mai moderne aplicaţii ce vor fi asigurate de sistem.

Analiza necesităţilor începe cu interviuri structurate cu atenţie pe procese tehnologice actuale, conduse de experţi, cu beneficiarii, asupra atribuţiilor concrete şi asupra faptului cum SIG va asigura aceste funcţiuni. Ca piese separate pot fi:

• lista funcţiilor cerute necesare pentru succesul sistemului; • identificarea interacţiunilor dintre grupurile operaţionale în

realizare; • înnoirea hărţilor, planurilor şi al oricărui alt suport informaţional pe

care beneficiarii le folosesc în mod curent; • determinarea şi documentarea nivelului de dotare cu tehnică de

calcul al beneficiarilor.

131

7.5.3 Inventarierea şi evaluarea datelor şi surselor de date În această etapă sunt inventariate toate sursele de date, pentru a determina

acele probleme care pot influenţa structura şi utilitatea bazei de date a SIG. Inventarierea datelor geografice cuprinde atât informaţia cartografică, cât şi pe cea textuală sau sub alte formate (date digitale, imagini, desene, fotografii). Analiştii vor evalua aceste date în termenii domeniului de utilizare, formatului (manual sau automat), sursa potenţială, redundanţa şi sistemele de întreţinere a datelor. Datele cartografice vor fi evaluate privind scara şi precizia, sistemele de proiecţie şi originea. Va fi realizată o descriere amănunţită a fiecărui element de date.

7.5.4 Conceptualizarea sistemului În această etapă sunt identificate şi evaluate opţiunile de SIG. Pentru

rularea pe un calculator desktop personal cu software individual (ca de exemplu ArcView), pot fi pregătite rapid şi uşor specificaţii simple. Pentru o soluţie complexă la nivel de organizaţie, va fi necesară o proiectare completă, incluzând un studiu de fezabilitate, o analiză economică sau un set de cerinţe tehnice. În acele cazuri când un SIG va integra sistemele automate existente, trebuie acordată o mare atenţie analizei modului de interacţiune complexă a acestor sisteme.

7.5.5 Proiectarea bazei de date Proiectarea bazei de date determină modul cum datele şi informaţiile vor

fi stocate eficient în SIG. Proiectarea bazei de date implică analiza şi stabilirea legăturilor dintre date pentru a determina acele detalii geografice care ar trebui să fie incluse în baza de date şi cum pot fi grupate. Pentru un SIG complex, la nivel de organizaţie, planificarea proiectării bazei de date poate fi o sarcină complexă, care necesită faze intermediare, precum: un document de cerinţe ale datelor şi alte instrumente de planificare.

7.5.6 Proiectarea sistemului Este necesar a documenta cu atenţie sistemul propus. Pentru un sistem

simplu pe un singur calculator personal desktop, descrierea este mai simplă. Pentru sisteme complexe multiutilizator sau chiar pentru un sistem cu un singur utilizator, dar cu un software complex, este necesară o planificare de detaliu.

Această planificare trebuie să ia în considerare: • proiectul final de concepţie; • componentele şi interconectările hardware; • sistemul (sistemele) de operare, programele utilitare şi aplicaţiile

software; • cerinţele de telecomunicaţii (poate fi necesar un plan separat de

telecomunicaţii); • cerinţele de documentare;

132

• specificaţiile de procurare.

7.5.7 Planificarea implementării Un alt pas important în planificarea unui SIG este stabilirea termenelor şi

resurselor ce vor fi alocate. Planificarea implementării presupune:

• proiect de management; • plan detaliat de implementare; • proiect de program pilot pentru testarea sistemului; • plan de asigurare a calităţii datelor; • instruirea beneficiarilor; • testarea de acceptare; • proiect de program de întreţinere; • plan de costuri financiare.

7.5.8 Implementarea pilot Secţiunile bazei de date, toate componentele sistemului, sunt asamblate şi

folosite pentru a realiza concret unele produse pentru un domeniu geografic limitat (zonă pilot). După testare sunt reproiectate anumite componente.

7.5.9 Instalarea sistemului În această etapă este instalat întregul sistem şi este testat conform

procedurilor de testare de acceptare. Tot acum este instruit şi întregul personal. Instruirea trebuie să includă şi operaţiunile necesare întreţinerii sistemului în timp (conform procedurilor de management al configuraţiei) şi de actualizare a bazei de date (conform unor proceduri de asigurare a calităţii).

7.5.10 Operarea sistemului După ce instalarea este completă, sistemul va fi operaţional pentru o

perioadă de timp, apoi va avea loc o planificare de actualizare a implementării pentru anumite componente ale sistemului. În general, bazele de date ale SIG au ciclul de viaţă măsurat în decenii (dar necesită multe actualizări în acest interval de timp). Echipamentele de calcul au un ciclu de 18 luni, cu unele echipamente ce nu mai corespund în 5-7 ani. Software-ul SIG tinde să fie actualizat în 1-2 ani.

133

CAPITOLUL 8

APLICAŢII ALE SIG

În acest capitol sunt prezentate mai în detaliu anumite clase de aplicaţii ale sistemelor informatice geografice.

8.1 Noţiuni generale Pe lângă toate acele scopuri la care servesc, aplicaţiile reprezintă raţiunea

de a fi a sistemelor informatice geografice. În cadrul eforturilor legate de cercetarea în domeniul SIG, a treia prioritate revine aplicaţiilor, cu mult înaintea tehnologiei, lucru demonstrat de stadiul la care s-a ajuns în domeniul acestora: coordonarea focului în conflictele armate, evaluarea pagubelor produse din cauza unor dezastre naturale, identificarea zonelor de risc maxim sau coordonarea eforturilor de reconstrucţie.

Tehnologia SIG este utilizabilă în toate domeniile pentru care informaţia spaţială este relevantă. Astfel spus, tehnologia SIG se poate aplica în toate domeniile care folosesc harta geografică pentru stocarea, analiza şi reprezentarea datelor pe care le prelucrează.

Indiferent de domeniu, orice proiect SIG include o bază de date spaţiale şi o aplicaţie software care exploatează această bază de date.

Fig. 46 Structura unui proiect SIG

Baza de date trebuie să conţină informaţii specifice domeniului căruia îi este destinată aplicaţia. Aşa cum s-a mai arătat, pentru a furniza informaţii utile, baza de date trebuie să fie actuală, adică să reprezinte corect terenul (spaţiul geografic) aflat în permanentă schimbare.

134

În cadrul aplicaţiilor SIG există, la ora actuală, câteva principale domenii cărora acestea le sunt destinate: mediul înconjurător, transporturile, serviciile publice, cadastrul, domeniul militar etc.; deci, pe scurt, se poate spune că SIG este folosit în cea mai mare parte ca un instrument legal, operaţional şi geografic.

Dintre aceste domenii principale, interesul covârşitor asupra mediului ambiant îl situează pe acesta pe primul loc. Acest lucru demonstrează că, la ora actuală, interesul omenirii faţă de starea mediului a devenit unul de prim rang, astfel: se monitorizează majoritatea evenimentelor sezoniere, se fac estimări asupra emisiei de ozon, se controlează revărsările de petrol, se iau măsuri de conservare a biodiversităţii, de administrare a apelor reziduale etc.

În ţara noastră, datorită faptului că SIG a început să fie descifrat mai pe larg abia după 1989, stadiul acestuia este unul de pionierat. Dar chiar dacă nu ne putem compara cu Canada, de exemplu, unde SIG au început să fie dezvoltate încă din 1960, în aceşti ultimi ani, de când noţiunea de SIG şi-a făcut apariţia în societatea ştiinţifică românească, s-au făcut paşi mari spre înainte. Aplicaţiile SIG în ţara noastră, respectând regula generală, sunt orientate în majoritatea lor în direcţia mediului şi tot ce e legat de acesta. O direcţie importantă în care aplicaţiile SIG şi-au demonstrat competenţa este cea a cadastrelor de specialitate: cadastrul reţelelor edilitare, cadastrul monumentelor istorice şi siturilor arheologice, cadastrul urban şi gestiunea localităţilor, cadastrul industrial.

Un interes aparte îl reprezintă cadastrul agricol. O dată cu promulgarea Legii Fondului Funciar şi aplicarea acesteia, importanţa SIG a devenit evidentă.

Un alt domeniu în care aplicaţiile SIG ocupă un loc de frunte este un domeniu cu un caracter mai special, domeniul militar, înţelegând prin aceasta armata, servicii speciale, poliţie etc. Aceste instituţii, care de obicei dispun de fonduri ridicate, au dus aplicaţiile SIG la rang de artă. Dispunând de tehnologii de achiziţionare a datelor de înaltă rezoluţie, de tehnologii de prelucrare a acestora de ultimă oră, militarii folosesc SIG în diverse scopuri:

• conducerea automatizată a trupelor; • simularea anumitor situaţii pe câmpul de luptă; • predicţia rezultatelor unor acţiuni cu caracter special (comando,

servicii secrete), luând în considerare factori reali şi aleatori; • probleme de drum optim pentru serviciile de aprovizionare a

serviciilor medicale; • variante de deplasare a trupelor şi tehnicii de luptă în funcţie de

natura solului, a acoperirii terenului; • coordonarea focului pe diverse categorii de armament, în

conflictele armate; • studii de vizibilitate necesare trupelor de transmisiuni;

135

• obţinerea în timp real a unor hărţi speciale, în funcţie de arma care le solicită;

• realizarea modelului altimetric al terenului, necesar trupelor de tancuri, artileriei şi rachete pentru ghidarea sistemelor de foc;

• asigurarea topogeodezică etc.

8.2 Aplicaţii socio-economice Un sistem de informaţii teritoriale este o unealtă pentru luarea deciziilor

legale, administrative şi economice şi un ajutor pentru planificare şi dezvoltare, care constă, pe de-o parte, într-o bază de date care conţine date referite spaţial legate de teritoriu pentru o arie definită, şi, pe de altă parte, în proceduri şi tehnici pentru colectarea, actualizarea, procesarea şi distribuţia sistematică a datelor.

În timpurile mai recente, LIS (Land Information System) s-a definit ca o combinaţie de resurse umane şi tehnice, împreună cu un set de proceduri de organizare care au ca rezultat colectarea, stocarea, regăsirea, diseminarea şi utilizarea informaţiilor teritoriale într-o manieră sistematică.

În continuare sunt prezentate diverse tipuri de date cuprinse de un LIS (provenite din cadastrul multiscop):

• definire de parcele: referinţe de descriere şi identificare; • hărţi asociate; • date despre posesia terenului: tip de proprietate, drepturi şi

restricţii, ipoteci; • detalii despre proprietari; • date despre valoarea pământului: valoare de rentă şi evaluată; • rente datorate sau primite; • valoarea taxelor şi impozitelor pentru proprietate datorate sau de

încasat; • utilizarea teritoriului: clasificarea folosinţei rurale sau urbane; • soluri, date geologice şi geofizice; • date hidrologice; • date despre vegetaţie, viaţă sălbatică, conservare; • controlul poluării, restricţii de amplasamente; • date despre construcţii şi clădiri: număr de camere, înălţime, stil

arhitectural, tipul materialelor de construcţii, vârsta clădirii; • infrastructură: apă, canalizare, gaze, electricitate, telefoane; • date despre populaţie şi recensământ: numărul şi vârsta locuitorilor,

clasificări socio-economice, date despre şomaj; • administraţie: date despre servicii de sănătate, asigurări, urgenţe; • date pentru managementul autorităţii locale;

136

• responsabilii pentru managementul informaţiilor teritoriale trebuie inevitabil să achiziţioneze, stocheze, analizeze, regăsească şi să disemineze mari volume de date. Trebuie de asemenea să le întreţină şi să le completeze.

Una din funcţiile LIS este să îmbunătăţească eficienţa şi prin aceasta să realizeze economii financiare prin prevenirea risipei. Costurile implementării LIS pot fi adesea compensate de economiile care vin din reducerea nivelului de dispute teritoriale sau prin creşterea ratei de colectare a taxelor. Beneficii adiţionale ale LIS pot proveni de la venitul generat de furnizarea de informaţii spaţiale, de exemplu pentru publicarea şi vânzarea de hărţi.

Un exemplu de beneficii aduse de LIS vine din Australia unde sistemul informatic de înregistrare a proprietăţii şi a dreptului de proprietate teritoriale (LOTS - Land Ownership and Tenure System) a generat un venit de 300% faţă de costurile lui de funcţionare. Componenta de bază este Sistemul de titluri de proprietate, care conţine detalii pentru toate cele 800.000 de parcele de pământ existente. Zilnic, sistemul generează automat detalii despre tranzacţii imobiliare, informaţii care sunt transmise apoi Sistemului de evaluare şi Sistemului de istorie a vânzărilor. La înfiinţare, în 1979, LOTS a procesat 7.000 de interogări pe an. În prezent, acest sistem manevrează peste 14.000 de solicitări on-line pe zi, numărul punctelor de acces fiind totuşi limitat de numărul terminalelor conectate la sistem.

Alte beneficii ale LIS, necuantificabile imediat sunt: • certitudinea proprietarului; • securitatea dreptului de proprietate; • reducerea disputelor asupra terenurilor; • stimularea pieţei terenurilor; • securitatea creditelor; • monitorizarea pieţei terenurilor; • facilitarea reformei teritoriale; • eficienţă ridicată în încasarea taxelor şi impozitelor; • îmbunătăţirea planificării fizice; • sprijinirea managementului resurselor teritoriale.

Adoptarea unui sistem computerizat de informaţii teritoriale urmează de obicei un complex proces de analize şi documentări. De aceea, introducerea şi managementul unui LIS trebuie să adreseze mai multe elemente, care sunt prezentate mai jos.

Evaluarea iniţială Cele mai multe ţări se află în stagiile de început ale planificării şi

dezvoltării LIS. Prima faza a dezvoltării unui LIS computerizat este o analiză a procedurilor existente şi evaluarea dificultăţilor din sistemul manual. Ineficienţele existente sunt rareori considerate costuri şi de aici investiţia în LIS este adesea percepută mai de grabă ca o cheltuială adiţională şi nu ca o

137

economie de resurse. În practică, cu tehnici de management mai bune, multe sisteme manuale pot fi semnificativ îmbunătăţite chiar fără aplicarea tehnologiei computerelor. Computerizarea poate juca rolul de catalizator în schimbarea practicilor de lucru. Evaluarea investiţiei trebuie să aibă în vedere atât costurile şi beneficiile existente, cât şi nivelul necesar de investiţii pentru a face îmbunătăţirile dorite în cadrul general al funcţionării organizaţiei.

Aranjamente organizaţionale Având identificată o posibilă nevoie de LIS, este necesară formarea unei

echipe care va investiga în detaliu ce se cere şi care va face recomandări adecvate. Deoarece această echipă este adesea condusă de cei care lucrează în câmpul procesării electronice a datelor, mai este necesară şi cooptarea unor membri cu experienţă în analiza structurilor organizaţionale.

Studiul de fezabilitate Având numită o echipă de dezvoltare LIS, următoarea etapă este

realizarea unui studiu de fezabilitate amănunţit pentru determinarea justificării LIS. Trebuie să existe un echilibru între interesele departamentelor individuale şi interesele colective ale tuturor utilizatorilor potenţiali ai sistemului. Multe proiecte de sisteme pornesc conduse de producători, fiind dominate de unul sau mai mulţi furnizori de date. Odată sistemul pus în funcţiune apare o nevoie de a face. Studiul de fezabilitate trebuie, de aceea, să identifice şi, dacă este posibil, să cuantifice costurile şi beneficiile potenţiale atât pentru producători, cât şi pentru utilizatori.

După ce a fost realizată filosofia generală a sistemului este necesară o analiză mai detaliată a caracteristicilor de performanţă ale sistemului, cunoscute sub numele de Analiza cerinţelor utilizatorilor (URA - User Requirements Analysis). Aici are loc o evaluare amănunţită a cerinţelor în termenii datelor şi performanţelor, de exemplu: prin estimarea numărului de utilizatori, a volumului şi tipurilor de date şi a timpilor de răspuns. Sistemul trebuie să fie proiectat astfel încât să întâlnească nevoile utilizatorilor şi să fie capabil de extensie pentru a satisface orice creştere viitoare a cerinţelor.

Specificaţiile sistemului De la URA pot fi întocmite specificaţii tehnice detaliate şi produse

documente de ofertare care să indice furnizorilor potenţiali de ce este nevoie, ce fel de teste vor fi adoptate şi ce criterii vor fi folosite pentru a determina dacă produsele lor sunt acceptabile. Specificaţiile vor fi influenţate de strategiile naţionale sau instituţionale pentru tehnologia informaţională, care se referă la achiziţia de hardware şi software, deoarece multe ţări încearcă să standardizeze procedurile lor de procurare.

Invitaţia la ofertare Specificaţiile sistemului sunt trimise în mod normal la mai mulţi furnizori,

deoarece este practic să fie considerate o gama largă de sisteme. Din

138

răspunsurile lor şi având analiza de piaţă, este întocmită o listă scurtă de posibili furnizori care să prezinte oferte pentru configurarea sistemului. Aceştia vor fi invitaţi să efectueze un test pentru a determina dacă sistemul oferit este potrivit. Deoarece nu există nici un standard LIS, nu există o soluţie care să satisfacă cerinţele oricărei organizaţii. De aici rezultă că orice soluţie potenţială trebuie testată riguros.

Selecţia sistemului Factorii care vor fi consideraţi în selectarea unui sistem includ:

• disponibilitatea hardware şi software şi abilitatea furnizorilor de a le întreţine şi repara;

• viteza de operare a sistemului încărcat când mai multe persoane încearcă să-l acceseze;

• forma modelului de date; • abilitatea sistemului de a integra date şi posibilitatea de dezvoltare a

aplicaţiilor multi-user; • securitatea sistemului, în special dacă este permis accesul public la

înregistrări „sensibile”, cum ar fi cele despre proprietatea funciară; • uşurinţa de utilizare a oricărui limbaj de interogare şi interfaţa

globală cu utilizatorul; • uşurinţa de adaptare a sistemului la nevoile individuale ale

utilizatorului. Conversia datelor Conversia şi întreţinerea ulterioară a hărţilor digitale şi a înregistrărilor

textuale este o problemă de importanţă majoră şi foarte scumpă. Conversia datelor este o sarcină majoră care poate costa peste 80% din valoarea implementării sistemului. Odată realizată conversia datelor, multe înregistrări vor trebui actualizate, fapt ce va produce întârzieri. Astfel de actualizări sunt totuşi esenţiale, dacă se vrea ca înregistrările să nu devină o arhiva istorică chiar înainte ca baza de date să fie completată.

Actualizarea sistemului Ritmul mare de modificare a tehnologiei determină necesitatea actualizării

sistemului într-o perioada relativ scurtă de timp (câţiva ani). În aceasta privinţă, problemele schimbării hardware şi software sunt mai puţin semnificative decât cele ale menţinerii integrităţii bazei de date. Datele sunt subiect de continuă actualizare ca o parte integrantă a sistemului. Unele informaţii pot avea importanţă istorică, de exemplu datele referitoare la titlurile de proprietate funciară, şi de aceea trebuie create arhive în care să se depoziteze pentru o lungă perioadă de timp. Alte informaţii pot fi şterse prin înlocuirea cu date noi, mai precise sau mai elocvente.

Orice actualizare a sistemului trebuie să fie compatibilă atât în urmă, cu vechile date existente, cât şi înainte, cu noile tipuri de date introduse.

139

8.3 Aplicaţii în domeniul serviciilor publice SIG îşi găseşte multe utilizări în cadrul serviciilor publice, toate

concentrându-se pe nevoia de a furniza consumatorului un serviciu eficient din punct de vedere al costului. În general, toate serviciile publice au aceleaşi cerinţe în privinţa utilizării înregistrărilor care au la bază harta. Utilizarea acestora dă posibilitatea prognozării cererii, planificării extinderii serviciilor, localizării instalaţiilor pentru întreţinere etc.

SIG reprezintă, în acelaşi timp, atât un mijloc de furnizare de informaţii actualizate pentru planificare şi retehnologizare operaţională, cât şi un mijloc de coordonare a personalului trimis pe teren.

Utilizarea SIG cuprinde aproape toate tipurile de servicii publice, în continuare fiind prezentate unele dintre acestea.

Servicii furnizate prin conducte Sunt incluse aici gazele şi apa. Atributele asociate în general cu o reţea de

conducte, care trebuie să se regăsească într-o bază de date referitoare la acest domeniu ce va fi inclusă într-un SIG, sunt informaţii de poziţionare, diametrul conductei, materialul de construcţie, vârsta, tipul de conexiuni, adâncimea, presiunea operaţională şi de test etc.

O subcategorie importantă şi specială a celei de mai sus este canalizarea. Infrastructura sistemelor subterane de canalizare este fundamentală pentru binele societăţii. Necesităţile de analiză a sistemului în diferite condiţii şi de predicţie a defectării lui se bazează inevitabil pe multe seturi de informaţii interconectate. De exemplu, natura periculoasă a conţinutului scurgerilor prin canalizare − substanţe otrăvitoare, gaze sufocante − pot fi monitorizate prin SIG cu scopul de a asigura securitatea personalului care lucrează în interiorul sistemului.

Servicii furnizate prin cablu Acestea se pot subdivide în trei categorii: electricitate, telefoane şi

televiziunea prin cablu. Atributele reţinute în general într-o bază de date sunt: informaţii de localizare, dimensiunea şi grosimea conductorului, izolaţia, fazajul, tensiunea operaţională, date despre beneficiari. Aceste reţele sunt în general mai extinse decât cele de conducte, dacă ne referim la aceeaşi arie geografică, raportul situându-se în jur de 2:1, deci şi bazele de date sunt mai mari, cu implicaţii asupra creşterii costurilor.

Un SIG în domeniul serviciilor publice trebuie să ofere următoarele tipuri de funcţii:

• Interogare pentru operaţii tehnice Afişarea unei proprietăţi care a fost selectată prin introducerea adresei sau

numelui clientului, implicând o căutare într-o listă de străzi, permite personalului să aibă acces instantaneu la informaţiile geografice. Sunt multe interogări pentru care analiza vizuală este suficientă; de exemplu: „unde este instalaţia de la această adresă?”, „care este legătura acesteia cu alte instalaţii de

140

la aceeaşi adresă?” sau „există vreo instalaţie la această adresă?”. Această metodă de interogare poate fi punctul de intrare în sistem. De aici, accesul la software trebuie să fie disponibil pentru a furniza instrucţiuni lucrătorilor.

• Planificare Funcţia de planificare foloseşte informaţii dintr-o multitudine de surse.

Printr-un proces iterativ aceste informaţii sunt analizate pentru a calcula optimul şi soluţiile eficiente din punct de vedere al costului pentru extinderea reţelelor. Fiecare serviciu solicită software specific care să adreseze nevoile sale particulare.

• Analiza reţelelor Pentru aceasta este necesară o bază de date a nodurilor reţelei. Altă cerinţă

este necesitatea cunoaşterii lungimii conductei sau cablului, precum şi informaţii despre presiune, flux, tensiune. Cele mai comune sarcini sunt predicţia reacţiei reţelei în anumite condiţii înainte de încărcarea ei, incapacitatea ei de a satisface cererea şi stabilirea zonelor unde sunt necesare intervenţii. Această analiză este o unealtă fundamentală de planificare în predicţia cererii şi în stabilirea necesarului de resurse.

• Analiza de marketing Deoarece marketingul în domeniul serviciilor publice devine tot mai

sofisticat, apare necesitatea afişării şi analizei datelor socio-economice. Este necesară localizarea fiecărei proprietăţi împreună cu date de la surse statistice adecvate, precum recensămintele naţionale. Printr-o selecţie cu criterii adecvate reprezentanţele de marketing sunt capabile să-şi desfăşoare activităţile mai productiv.

• Localizarea defecţiunilor Este necesară localizarea poziţiei geografice a defecţiunilor, iar aceasta

este posibilă utilizând SIG. Această analiză poate fi îndeplinită automat de software. De exemplu, la o reţea de televiziune prin cablu, pe baza localizării zonelor din care apar reclamaţii la un moment dat se poate determina poziţia în reţea a defecţiunii.

• Planificarea în caz de urgenţă SIG poate asista prin simularea sau monitorizarea unui incident sau chiar

prin planificarea răspunsului la apariţia unuia. Majoritatea informaţiilor ce rezultă din procesul de planificare sunt geografice.

• Planificarea transportului Există două utilizări principale ale planificării transportului în serviciile

publice: programarea livrărilor de produse şi rutele pentru livrări. Şi aici SIG joacă un rol important prin informaţiile geografice pe care le furnizează.

141

8.4 Aplicaţii în domeniul mediului înconjurător Problemele care apăreau înainte, când se utilizau baze de date non-

digitale, se pot împărţi în două. În primul rând, datele erau ţinute într-o formă generalizată, clasificate sub prezumţia că modelul de clase oferă o cantitate suficientă de informaţii pentru toate aplicaţiile din domeniul solurilor. În al doilea rând, era costisitor din punct de vedere al timpului şi banilor să se redeseneze o nouă hartă de fiecare dată când era necesară o analiza diferită de cele făcute anterior. Software-ul standard SIG cu abilitatea de a realiza hărţi tematice despre soluri în funcţie de atribute, a rezolvat problemele din trecut. Analizele pentru care se produc aceste hărţi pot avea în vedere diverse domenii, printre care:

• poligoane de tipuri de soluri pentru tipuri de recolte; • simulare locală şi regională a regimurilor de umiditate ale solurilor; • tratarea cu nitraţi, redistribuirea pesticidelor, eroziunea solurilor; • evaluarea biomasei lemnoase; • evaluarea resurselor solurilor pe plan regional.

Modelarea în acest domeniu poate fi realizată prin încorporarea în SIG a unor sisteme expert. Unul dintre cele mai practice astfel de sisteme fiind ALES. Acesta este un program pentru PC-uri, care permite fermierilor să exploreze efectele de schimbare a preţurilor, variaţiile de recoltă şi efectele asupra veniturilor lor în contextul ecosistemului sol-climă al regiunii în care se află localizată ferma respectivă.

Datele despre soluri includ descrieri calitative şi cantitative ale localizării: coordonatele x, y, z, formele locale de relief, formaţiile geologice, utilizarea terenului şi date despre vegetaţie. De asemenea, se au în vedere aspectele morfologice ale solului, precum: grosimea, culoarea, textura, structura, consistenţa, porozitatea, materiile organice şi rădăcinile etc. Se mai pot avea în vedere, prin includere sau prin preluare de la alte sisteme informaţionale, date despre climă, dezvoltare locală, aspecte hidrologice etc. Aplicaţiile tipice obţinute prin suprapunerea informaţiilor de la mai multe sisteme se referă la managementul resurselor naturale, evaluarea terenului etc.

În continuare sunt prezentate câteva aplicaţii ale informaţiilor conţinute de bazele de date despre soluri:

Estimarea pierderii anuale de sol Se utilizează ecuaţia universală a pierderii de sol:

A R E U T I P= × × × × × , unde A reprezintă pierderea anuală de sol, R - căderea anuală de ploi, E - erodabilitatea, U - unghiul de pantă al terenului, T - tipul de relief, I - întinderea, iar P - indicele de protecţie.

142

Estimarea descriptorilor cantitativi ai proprietăţilor solului Aceasta include calculul de medii, varianţe, covarianţe şi semivarianţe ale

tuturor proprietăţilor cantitative ale solului, precum şi aplicarea de teste statistice.

Crearea de hărţi digitale multiscop Se poate realiza prin integrarea datelor despre sol cu date din alte

domenii. Modelarea eficienţei solurilor Ca de exemplu, estimarea recoltei ce se va obţine pe plan local, cu

implicaţii la nivel de ţară sau chiar mondial. Controlul dezvoltării şi planificarea agriculturii Se realizează prin mijloace de cercetare avansate şi eficiente. Bazele de date despre mediul înconjurător conţin o imensă diversitate de

tipuri de date, cele mai multe localizate spaţial, implicit sau explicit. În consecinţă, captura, analiza, managementul şi afişarea datelor despre mediul înconjurător sunt activităţi care pot beneficia foarte mult de pe urma utilizării SIG. În plus, multe soluţii în probleme de mediu necesită, inerent, aducerea împreună, pe criterii geografice, a diverse seturi de date disparate. Altă caracteristică a seturilor de date despre mediu este aceea că sunt extrem de mari în volum. Mărimea şi complexitatea acestor baze de date face necesară aplicarea tehnologiei SIG pentru întreţinerea şi exploatarea lor.

Beneficiile manevrării seturilor de date despre mediu cu ajutorul SIG pot fi exemplificate prin aplicaţii, precum: estimarea disponibilităţii resurselor naturale, prin îmbunătăţirea capturii datelor, prin asistarea vizualizării, prin utilizarea de modele fizice, prin extrapolarea şi modelarea parametrilor mediului utilizând mostre de date, precum şi prin alte activităţi realizate asupra datelor despre mediu a căror desfăşurare este susţinută de SIG.

8.5 Aplicaţii pentru administraţia publică locală Primăriile, în general, desfăşoară un spectru larg de activităţi legate de

asigurarea serviciilor de bază (energie termică, colectarea gunoiului, gestionarea drumurilor locale etc.), servicii de siguranţă şi securitate (stingerea incendiilor, poliţie, sănătate), servicii de agrement/turism (parcuri, stadioane, săli sportive), precum şi multe altele. Pe lângă aceste servicii o primărie strânge taxe, întreţine clădiri, eliberează autorizaţii, realizează inspecţii etc., şi trebuie să înregistreze şi să manipuleze o mare cantitate de înregistrări. Marea majoritate a acestor servicii şi funcţii administrative sunt legate de locaţii specifice din teren. Informaţiile utilizate de primărie sunt în strânsă legătură cu localizarea lor geografică.

Serviciile şi activităţile pot fi împărţite în categorii relativ largi, care pot avea elemente comune. 143

Acestea includ: • planuri pentru situaţii de criză (apărarea civilă) - folosirea

sistemului SIG pentru crearea planurilor în cazuri de dezastre şi calamităţi, notificări, scurgeri de gaze toxice, inundaţii;

• protecţia mediului - aplicaţii care implică localizări (localizarea unei noi gropi de gunoi), planificarea traseelor periculoase, analiza impactului unei potenţiale activităţi poluatoare privind o fabrică, un combinat chimic;

• sănătate şi studii privind răspândirea bolilor contagioase - aplicaţii privind distribuţia şi modul de funcţionare al spitalelor, policlinicilor, farmaciilor, localizarea şi răspândirea bolilor infecţioase (distribuţia spaţială a datelor demografice şi legătura lor cu factorii din mediu);

• înregistrări asupra proprietăţilor, managementul proprietăţilor - aplicaţii în gestionarea proprietăţilor:graniţe, proprietar, destinaţia, impozitul;

• eliberarea de autorizaţii şi realizarea inspecţiilor - aplicaţii care să gestioneze evidenţa autorizaţiilor şi activităţilor de inspecţie pentru un anumit domeniu; pot fi generate rapoarte şi statistici pentru planurile de dezvoltare;

• planificarea - sistemul SIG poate fi folosit pentru facilitarea funcţiilor de planificare; acestea pot include: realizarea planificărilor specifice (PUD şi PUG), rapoarte privind gradul de folosire al terenurilor;

• planificarea reţelelor stradale - SIG-ul poate fi folosit pentru gestionarea înregistrărilor privind situaţia drumurilor, planificarea reparaţiilor; dacă este legat la o bază de date ce conţine informaţii privind terenul, un SIG poate facilita: harta drumurilor îmbunătăţite, planificarea operaţiunilor de îmbunătăţire a străzilor cu alte activităţi (realizarea marcajelor, extinderi de reţea), eliberarea de notificări pentru rezidenţi în cazul întreruperii furnizării unor servicii sau închiderii temporare sau permanente a unor drumuri, determinarea terenurilor şi utilităţilor adiacente unui segment de drum;

• managementul utilităţilor şi logisticii administraţiei publice - aplicaţiile pot cuprinde monitorizarea şi planificarea reţelelor de conducte, cabluri, localizarea clădirilor, linii de comunicare; de asemenea, legat de utilităţi şi administraţia publică se poate ţine o evidenţă a inventarului, situaţia reparaţiilor;

• hărţi şi planuri - un domeniu ce nu poate fi ignorat este realizarea produselor grafice (vizuale). Acestea includ: hărţi ale localităţii, planuri ale cartierelor, harţi cu zone propice afacerilor incluse în

144

rapoarte şi prezentări. Realizarea de hărţi şi planuri este considerată funcţia de bază a SIG-ului.

Trebuie observat că majoritatea aplicaţiilor SIG au la bază terenuri, proprietăţi, parcele. Considerând acestea, un mare număr de activităţi pot fi realizate sau asistate prin folosirea unui sistem SIG:

• achiziţionarea şi vânzarea de proprietăţi; • administrarea aplicării HCL-urilor sau HCM-urilor; • schimbul de date cu alte agenţii (interdepartamental); • dispecerizarea vehiculelor (pompieri, poliţie, salvare, vehicule de

întreţinere); • realizarea de schiţe şi planuri; • ajutor în realizarea studiilor tehnice; • planificarea construcţiilor: localizare, design, întreţinere; • gestionare inspecţii: planificări, urmăriri; • gestionarea inventarului utilităţilor; • gradul de folosire al terenurilor; • gestionarea gradului de amenajare al terenurilor; • emiterea licenţelor; • planificarea îmbunătăţirilor; • realizarea de hărţi; • notificări către persoane; • eliberarea şi urmărirea autorizaţiilor; • rapoarte şi informări cu privire la situaţia drumurilor; • eficientizarea managementul administraţiei publice; • aprobarea planurilor de construcţie; • programarea, coordonarea şi emiterea de planuri privind repararea

străzilor; • denumirea străzilor şi adresele poştale; • planificări pe cartiere; • emiterea ordinelor de lucru; • delimitarea zonelor administrative.

În concluzie, sistemul SIG asigură stocarea şi corelarea unei game largi de date pe baza locaţiei geografice. Devine posibilă corelarea înregistrărilor, activităţilor şi evenimentelor specifice unui element geografic, locaţie sau regiune cu restul elementelor. Prin folosirea sistemului SIG corelat la o bază de date unică devine posibilă coordonarea mai multor activităţi, printre care: gestionarea proprietăţilor, gestionarea colectării taxelor, emiterea de notificări şi gestionarea utilităţilor. Sistemul SIG oferă un mecanism de eficientizare efectivă a infrastructurii administrative. Acest lucru este foarte important în contextul economic actual unde majoritatea primăriilor încearcă să reducă cheltuielile prin

145

utilizarea unui număr cât mai mic de angajaţi. Chiar şi primăriile mari sunt obligate să fie din ce în ce mai eficiente cu personalul existent.

8.6 Aplicaţii în transporturi Sunt o serie de factori care concură la ceea ce se numeşte ITS (Intelligent

Transport Systems). Creşterea continuă a traficului rutier impune folosirea unor metode noi

pentru planificarea traseelor, dispecerizarea flotilei, redirecţionarea în cazul unor blocaje de trafic sau ale unor accidente.

Optimizarea şi eficientizarea traficului conduc atât la importante economii directe, cât şi la câştiguri indirecte, legate de creşterea satisfacţiei clientului. O importanţă deosebită o au rezultatele legate de protecţia mediului. Folosirea tehnologiei SIG în aplicaţiile de dispecerizare conduce la reduceri importante ale numărului de kilometri parcurşi de autovehicule şi, evident, a poluării.

Creşterea deosebită a turismului a condus la dezvoltarea sistemelor denumite „in-car-navigation”, sisteme disponibile atât pentru toată gama de autoturisme existente pe piaţă, cât şi ca sisteme separate, sisteme care pot fi achiziţionate la preţuri accesibile în marea majoritate a marilor magazine din Occident. Există un număr foarte mare de site-uri Internet care furnizează informaţii de localizare a unor hoteluri, trasee etc. Un exemplu este cea mai mare reţea de hoteluri din lume, Best Western (www.bestwestern.com). Un sistem de navigaţie are patru componente:

• un echipament GPS; • un sistem de calcul; • date spaţiale; • sistem de transmisie (doar pentru dispecerizare).

De departe, costul major este cel al datelor. Furnizorii de date au relaţii speciale cu producătorii de soluţii de navigaţie, iar datele pentru navigaţie sunt furnizate în formate proprii, needitabile, astfel încât întregul pachet să aibă un preţ cât mai accesibil utilizatorului final. Există însă şi furnizori care oferă exclusiv pachetul de date şi aplicaţia software de navigare, pachet care urmează a fi instalat de utilizator pe o configuraţie care să includă un calculator (uzual un PDA) şi un GPS. La noi, din păcate, se încearcă transformarea sistemelor denumite „recreational” în sisteme profesionale de navigare. Acest lucru este valabil şi pentru datele spaţiale, unde întâlnim, inclusiv la instituţii guvernamentale sau non-guvernamentale, abordări primitive, nedocumentate şi, evident, nealiniate la standardele internaţionale. În domeniul datelor spaţiale, peste 95% din piaţa mondială este acoperită de două firme mari: Navtech (www.navteq.com) şi TeleAtlas (www.teleatlas.com). Datele furnizate de acestea se opresc la fostele graniţe ale Uniunii Europene. Vor mai trece probabil încă trei-patru ani până când aceste date vor fi disponibile şi pentru România. Cu ani în urmă, Sears, una dintre cele mai mari reţele de magazine din lume, a

146

apelat la tehnologii SIG pentru reducerea timpului de deservire a clienţilor. Prin utilizarea unei soluţii ESRI, fereastra de timp pentru livrarea produselor la domiciliul clienţilor s-a redus de la 4 ore la 20 de minute. General Motors, principalul producător de autovehicule din lume, oferă soluţia denumită On Star (www.onstar.com). Dezvoltată pe baza tehnologiei GIS-ESRI şi utilizând soluţii GPS-Trimble, On Star permite atât navigarea, cât şi poziţionarea vehiculului în caz de urgenţe şi comunicarea poziţiei sale către dispecerat. Printr-o simplă apăsare de buton, şoferul aflat în dificultate are acces rapid şi sigur la serviciile de asistenţă dorite. Un exemplu recent de aplicaţie o constituie cea dezvoltată de către American Automobile Association (AAA), omologul în Statele Unite al Automobil Clubului Roman (ACR). Aplicaţia, denumită TripTik, este bazată pe soluţia ESRI ArcIMS şi este oferită gratuit membrilor AAA. Într-un interval de 2-3 secunde, utilizatorul poate găsi atât drumul optim între două locaţii, cât şi localizarea aşa-numitelor Point of Interests (POI): hoteluri, restaurante, staţii de service, spitale etc., locuri în care membrii AAA beneficiază de servicii speciale. Aplicaţia a fost popularizată şi în renumitul Wall Street Journal. Informaţii suplimentare se pot găsi la adresele: www.aaa.com sau www.autoclubgroup.com.

O dată cu lansarea versiunii ArcGIS 9, ESRI oferă aplicaţia ArcGlobe, o soluţie de vizualizare şi navigare continuă pe un set de date la nivelul întregului glob, cu rezoluţie mergând de la scară globală până la cea cadastrală. ArcGlobe nu este o soluţie de navigare terestră, dar ilustrează nivelul tehnologic necesar tratării coerente a unui volum imens de date, posibilitatea identificării setului de date dorit pentru o anumită aplicaţie.

Câteva cuvinte despre România. ESRI România dezvoltă în prezent o bază de date de navigaţie corespunzătoare scării 1:100.000, iar în anumite regiuni, 1:50.000. Datele privind drumurile sunt măsurate cu GPS folosind semnale diferenţiale de la reţeaua Omnistar, obţinându-se o eroare medie de poziţionare de 10- . Mai multe informaţii puteţi găsi vizitând www.esriro.ro şi www.geosystems.ro.

50 cm

8.7 Aplicaţii specifice

8.7.1 Aplicaţie specifică poliţiei O aplicaţie specifică poliţiei abordează câteva din aspectele legate de

problemele cu care se confruntă echipele de intervenţie, cum ar fi: unităţile de salvare, echipele poliţiei rutiere, echipele de pompieri etc. Având în vedere problematica aplicaţiilor de tip „911 Emergency”, de intervenţie, un astfel de SIG trebuie să simuleze cât mai fidel problemele ce apar cu statutul de urgenţă.

Prelucrarea şi analiza datelor spaţiale referitoare la mediul de acţiune, precum şi a celor specifice fiecărui domeniu de aplicabilitate, în contextul facilităţilor software-ului utilizat, oferă soluţia optimă problemei abordate.

147

Intervenţiile de urgenţă, alocarea de resurse disponibile, disponibilizarea şi amplasarea acestora, precum şi posibilitatea obţinerii rapide de rapoarte dau importanţă maximă exploatării SIG-ului. Datele sunt integrate unitar, ele provenind din surse multiple, caracterul lor fiind eterogen şi specific.

Un SIG destinat poliţiei are ca obiectiv rezolvarea unei părţi cât mai consistente din problematica echipelor de intervenţie. Ele se referă la supravegherea apelurilor de urgenţă legate de accidente şi circulaţie în general, evidenţa şi analiza accidentelor, precum şi măsurile ce se pot lua bazându-se pe rezultatele analizei în scopul diminuării numărului accidentelor, definirea drumurilor optime între repere specificate de către utilizator, alocarea şi gestionarea de resurse, precum şi obţinerea de rapoarte specifice.

Analiza de drum optim între repere selectate de utilizator, parcurgerea lor într-o ordine specificată, este unul din obiectivele majore ale unui SIG destinat poliţiei. Criteriul de optimizare poate fi considerat unul din atributele reţelei de străzi (privită ca un graf), şi anume: distanţa, timpul mediu de parcurgere al unei străzi, calitatea carosabilului, numărul de benzi de circulaţie pe sens, atributul de sens unic al unei străzi, valoarea traficul pe acea stradă în momente semnificative de timp (pe timp de noapte sau zi), includerea străzii în traseele mijloacelor de transport în comun etc.

Un alt obiectiv important al SIG-ului cu destinaţie specială este analiza datelor în vederea obţinerii rapide de rapoarte folosite drept suport de decizii. Se pot crea rapoarte referitoare la problemele specifice politiei rutiere, cum ar fi situaţia accidentelor pe o anumită rază. Astfel se pot evidenţia zonele cu probabilitate mărită de producere de accidente, din punct de vedere al calităţii carosabilului, al condiţiilor meteorologice, al numărului de benzi al străzilor unde au avut loc accidente etc.

Posibilitatea de blocare a căilor de acces reprezintă o cerinţă obligatorie în acest gen de aplicaţii. De asemenea, izolarea unei zone în cazuri infracţionale sau de securitate mărită reprezintă un obiectiv important.

8.7.2 Aplicaţie specifică armatei În contextul conflictelor armate moderne, realizarea unui sistem

informatic geografic pentru monitorizarea conducerii focului face parte dintr-un ansamblu mult mai general, şi anume: cel al managementului câmpului de luptă.

Sistemul informatic geografic destinat conducerii focului urmăreşte: • proiectarea modelelor de date specifice poligoanelor de

antrenament; • crearea unei baze de date digitale pentru zona de interes, pornind de

la conceptele de modelare specifice SIG, realizată pe baza hărţilor topografice la scara 1:25.000;

• realizarea unor module software care să permită monitorizarea conducerii focului.

148

Având în vedere soluţiile oferite, aplicaţia software din componenţa unui sistem informatic geografice va trebui să ofere anumite facilităţi, dintre care cele mai importante sunt enumerate în continuare:

• realizarea unui sistem modern de pregătire şi monitorizare a conducerii focului;

• pregătirea tragerii cu echipamentele de artilerie într-un timp redus (prin eliminarea etapelor intermediare privind studiul hărţilor şi culegerea datelor de pe acestea);

Fig. 47 Model numeric al terenului din zona de luptă

• portabilitate (aplicaţia poate fi stocată pe un CD şi implementată pe mai multe calculatoare);

• posibilitatea imprimării zonei geografice în care se găseşte poziţionat poligonul, cu amplasarea obiectivelor de tragere;

• reducerea timpului necesar întreţinerii bazei de date;

Fig. 48 Reprezentarea unei zone de luptă

149

• creşterea vitezei de reacţie privind descoperirea şi nimicirea ţintelor inamicului;

• generarea rapoartelor cu privire la rezultatele simulării tragerilor.

Fig. 49 Analiza 3D a terenului

Fig. 50 Simulare acţiune specifică

Fig. 51 Situaţie tactică de luptă

150

BIBLIOGRAFIE

1. Aybet, J., Integrated mapping systems-data conversion and integration. Mapping Awareness 4 (6): 18-23, 1990

2. Băduţ, M., GIS - Sisteme Informatice Geografice - fundamente practice, Editura Albastră, Cluj-Napoca, 2004

3. Bernhardsen, T., Geographic Information Systems, Norwegian Mapping Authority, Norway, 1992

4. Cowen, D.J., GIS versus CAD versus DBMS: what are the differences - Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, 1988

5. Dangermond, J., The software toolbox approach to meeting the user's needs for GIS analysis. Proceedings of the GIS Workshop, Atlanta, Georgia, I-4 April 1986, pp. 66-75, 1986

6. Dimitriu, George, Sisteme Informatice Geografice – GIS, Editura Albastră, Cluj-Napoca, 2001

7. Dragomir, R., Managementul cazărmilor folosind un Sistem Geografic Informaţional Cadastral, Lucrare de absolvire la Cursul avansat de logistică pentru ofiţeri din domeniul Topogeodeziei şi Automatizarea Asigurării Topogeodezice, Academia Tehnică Militară, Bucureşti, 2002

8. Dulgheru, V., Managementul Sistemelor Informaţionale Geografice Militare, Lucrare de absolvire la Cursul avansat de logistică pentru ofiţeri din domeniul Topogeodeziei şi Automatizarea Asigurării Topogeodezice, Academia Tehnică Militară, Bucureşti, 2002

9. Eichhorn, G., Das FIG-Symposium in Darmstadt Eine Zusammenfassung, Proceedings of FIG XVI Congress, Montreux, 1981

10. Fisher, P.F., Spatial data sources and data problems, In: Maguire D J, Goodchild M F, Rhind D W (eds.) Geographical Information Systems: principles and applications. Longman, London, pp. 175-89, 1991

11. Florescu, C., Tehnologii utilizate pentru culegerea datelor cartografice, Lucrare de absolvire la Cursul avansat de logistică pentru ofiţeri din domeniul Topogeodeziei şi Automatizarea Asigurării Topogeodezice, Academia Tehnică Militară, Bucureşti, 2002

151

12. Gatrell, A.C., Concepts of space and geographical data, In: Maguire D J, Goodchild M F, Rhind D W (eds.) Geographical Information Systems: principles and applications. Longman, London, pp. 119-34, Vol 1, 1991

13. Ghiţău, D., Prelucrarea măsurătorilor geodezice, Editura Fundaţiei Universitare „Dunărea de Jos”, Galaţi, 2003

14. Goodchild, M.F., Geographical data modellin, Computers and Geosciences 17, 1991

15. Guptill, S.C., A process for evaluating geographic information systems. Technology Exchange Working Group-Technical Report 1, Federal Interagency Coordinating Committee on Digital Cartography. US Geological Survey Open-File Report 88-105. USGS, Reston, 1988

16. Hoffmann, T., GPS - Theory and practice, 1993 17. Ionescu, C. ş.a., Baze de date relaţionale, Editura A.S.E., Facultatea

de Planificare şi Cibernetică Economică, Bucureşti, 1985 18. Jackson, M.J.; Mason, D.C., The development of integrated geo-

information systems, International Journal of Remote Sensing 7: 723-40, 1986

19. Marx, R.W., The TIGER system: automating the geographic structure of the United States census, Government Publications Review 13: 181-201, 1986

20. Munteanu, C.; Vasilica, D., De la proiecţia stereografică pe planul unic secant Braşov la proiecţia UTM, în România, Simpozion aniversar, Facultatea de Geodezie, Bucureşti, 26-28 noiembrie 1998, p. 10-18, 1998

21. Munteanu, C., Cartografie matematică, Editura MatrixRom, Bucureşti, 2003

22. Năstase, A., Cartografie – Topografie, Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1983

23. Nedelcu, I., Managementul proiectelor GIS, Lucrare de absolvire la Cursul avansat de logistică pentru ofiţeri din domeniul Topogeodeziei şi Automatizarea Asigurării Topogeodezice, Academia Tehnică Militară, Bucureşti, 2002

24. Niţu, C., Tendinţe de dezvoltare în cartografia automată - Geodezie, Cartografie şi Cadastru, nr. 1, 1992, p 27, 1992

25. Niţu, C., Curs de Proiectarea Asistată de Calculator a Hărţilor, A.T.M., Bucureşti, 1995

26. Niţu, C., Cartografie matematică, Editura Academiei Tehnice Militare, Bucureşti, 1995

27. Niţu, C., Sisteme informaţionale geografice, A XXVII-a Sesiune de comunicări ştiinţifice cu participare internaţională, Academia Tehnică Militară, Bucureşti, p. 143-150, 1997

152

28. Niţu, C. ş.a., Sisteme informaţionale geografice şi cartografie computerizată, Editura Universităţii din Bucureşti, 2002

29. Răducanu, N., Curs de Fotogrammetrie, A.T.M., Bucureşti, 1993 30. Răducanu, N., Curs de aparate fotogrammetrice, A.T.M., Bucureşti,

1994 31. Răducanu, N., Curs de Teledetecţie, A.T.M., Bucureşti, 1995 32. Robinson, V.B.; Miller, R.; Klesh, L., Issues in the use of expert

systems to manage uncertainty in geographic information systems, In: Aangeenbrug R T, Schiffman Y M (eds.) International Geographic Information Systems (IGIS) Svmposium, Arlington, Virginia, Vol. 2. NASA, Washington DC, pp. 89-100, 1988

33. Săvulescu, C. ş.a., Fundamente GIS, Editura *H*G*A*, Bucureşti, 2000

34. Sâmbotin, H., Stadiul de realizare a unor Sisteme Informaţionale Geografice şi perspectivele acestora, Referat Teză de doctorat, Academia Tehnică Militară, Bucureşti, 1997

35. Shepherd, I., Information integration and GIS, In: Maguire D J, Goodchild M F, Rhind D W (eds.) Geographical Information Systems: principles and applications. Longman, London, 1991

36. Smeureanu, I.; Drula, G., Multimedia: concepte şi practică, Cison, Bucureşti, 1997

37. Somerville, I., Software Engineering, 3rd edn. Addison-Wesley, Reading Massachusetts, 653pp., 1989

38. Stanciu, V. ş.a., Proiectarea sistemelor informatice, Editura Dual Tech, Bucureşti, 2004

39. Toderaş, T.; Răducanu, D., Baze de date cartografice, creare şi actualizare, Editura A.T.M., Bucureşti, 2002

40. Văduva, I., Sisteme informatice, Editura Universităţii Bucureşti, 1981 41. Zeiler, M., Modeling Our World, The ESRI Guide to Geodatabase

Design, ESRI Press, U.S.A., 1999 42. * Understanding GIS, The ARC/INFO Method, ESRI Press,

Redlands California, U.S.A., 1995 43. *** Scurtă introducere în tehnologiile SIG, Geosystems România

SRL, Bucureşti, Aprilie 1999 44. *** Introducere în ArcView, Geosystems România SRL, Bucureşti,

Ianuarie 1998 45. *** Military Installation Management GIS, ESRI White Paper, 1997

153