GIS – SYSTEMY INFORMACJI GEOGRAFICZNEJ

1. GIS – SYSTEMY INFORMACJI GEOGRAFICZNEJ Wprowadzenie – definicje, podział, mapy

2. Współczesne komputerowe narzędzia dostarczając dane o Ziemi w postaci cyfrowej pozwalają na gromadzenie, przetwarzanie informacji oraz globalną wymianę informacji dzięki sieciom komputerowym. Sytuacja powstała dzięki rozwojowi z początkiem lat dziewięćdziesiątych systemów informacji geograficznej (ang. Geographical Information Systems - GIS). Zdefiniowanie takiego systemu wymaga szerszego kontekstu tego pojęcia. Należy zwrócić szczególną uwagę na określenie: - „system informacji” (lub „system informacyjny”) - oraz sprecyzowanie terminu „geograficzny”.

3. Określenie geograficzny jest używane w odniesieniu do danych, które są określone pod względem geograficznym, czyli względem Ziemi. Przestrzeń w której dane te są identyfikowane, może być trójwymiarowa lub dwu wymiarowa, np. sprowadzona do płaszczyzny lub powierzchni elipsoidy ziemskiej, gdy trzeci wymiar - wysokość - jest pomijalny. Dodatkowy wymiar stanowi czas, niezbędny dla przedstawienia zmienności danych (Gaździcki J., 1990. Systemy informacji przestrzennej).

4. System informacyjny można określić jako łańcuch operacji, na który składają się: - planowanie obserwacji i gromadzenie danych, - magazynowanie i operowanie danymi - ich analiza - końcowe wykorzystanie po­siadanych danych w procesach podejmowa­nia decyzji (Calkins H.W., 1992. Institutions sharing spatial information). System informacyjny jako zbiór danych i narzędzi do ich przetwarzania może mieć postać analogową (np. rękopis, slajdy fotograficzne), jak też cyfrową (np. binarny zapis komputerowy). Systemy informacji geograficznej w praktyce opierają się zasadniczo na technice informatycznej, bez której trudno jest wyobrazić ich wykorzystanie i dalszy rozwój.

5. Pojęcie (DEFINICJA) systemów informacji geograficznej rozumiane jest jako: • GIS jest to system informatyczny zaprojektowany do pracy z danymi, które są odniesione do przestrzennych lub geograficznych współrzędnych. Innymi słowy GIS jest zarówno systemem bazodanowym z możliwością przechowywania przestrzennie odniesionych danych, jak i zbiorem funkcji przeznaczonych do przetwarzania tych danych (Star, Estes, 1990). • GIS jest systemem przeznaczonym do zbierania, przechowywania, weryfikacji, integrowania, manipulowania, analizy i wizualizacji danych przestrzennie odniesionych do powierzchni Ziemi (Handling Geographic Information, 1987). • GIS jest zautomatyzowanym systemem do gromadzenia, przechowywania, wyszukiwania, analizowania i wyświetlania danych przestrzennych (Clarke K., 1990. Analytical and Computer Cartography).

6. GIS – Geographic Information System SIP – Systemy Informacji Przestrzennej SIT - System Informacji Terenowej SIP: kontynenty, regiony, państwa, obszary administracyjne obszary reprezentowane na mapach w różnych skalach, np. na ekranie monitora: mapa świata w skali 1 : 100 000 000 ( 1 cm - 1000 km) Europa w skali 1: 25 000 000 (1 cm - 250 km) Polska w skali 1 : 2 500 000 (1 cm - 25 km) Warszawa w skali 1 : 80 000 (1 cm - 0,8 km) plan miasta w skali 1: 20 000 (1 cm - 200 m) SIT: działki geodezyjne, części miast, oddziały leśne dane geodezyjne oraz mapy katastralne w skali 1:500 - 1:5000 (w skali 1: 500 1 cm - 5 m)

7. Cechy systemu GIS: 1. GIS udostępnia mechanizmy wprowadzania, gromadzenia i przechowywania danych przestrzennych oraz zarządzania nimi, zapewnia ich integralność i spójność oraz pozwala na ich wstępną weryfikację. 2. Na podstawie zgromadzonych w systemie danych możliwe jest przeprowadzenie specyficznych analiz opierających się m.in. na relacjach przestrzennych między obiektami. 3. Wyniki analiz przestrzennych i operacji charakterystycznych dla programów obsługujących bazy danych mogą być przedstawione w postaci opisowej (tabelarycznej) lub graficznej (mapa, diagramy, wykresy, rysunki), stąd cechą GIS jest wizualizacja i udostępnianie informacji przestrzennych w żądanej postaci.

8. Terminy kojarzone z technologią GIS to: • Automatyczne Tworzenie Map (Automated Mapping - AM). • Wspomagane Komputerowo Tworzenie Map (Computer-Assisted Mapping - CAM). • Komputerowo Wspomagane Kreślenie (Computer-Aided Drafting - CAD). • Komputerowo Wspomagane Kreślenie i Projektowanie (Computer-Aided Drafting and Design - CADD). • System Informacji o Terenie (Land Information System - LIS). • Automatyczne Tworzenie Map i Zarządzanie Infrastrukturą Techniczną (Automated Mapping/Facilities Management - AM/FM). • Geoprzetwarzanie i Analizy Sieciowe (Geo­processing and Network Analysis).

10. Oprogramowanie w systemach GIS Oprogramowanie pełni rolę integratora pod­systemów GIS. Musi umożliwiać realizację pięciu podstawowych funkcji GIS: - wprowadzania danych przestrzennych i opisowych, - wstępnego ich przetwarzania, - przechowywania danych, - analizy - prezentacji wyników (tworzenia produktu końcowego). Dane stanowią najważniejszy i najbardziej wartościowy element systemów informacji geograficznej. Konieczność integracji danych przestrzennych i atrybutowych (opisowych), ma zasadnicze znaczenie przy realizacji funkcji analitycznych i prezentacji wyników

11. Podstawowe funkcje GIS

12. Klasyfikacja systemów GIS Systemy informacji geograficznej mogą być klasyfikowane według różnych kryteriów, np. według kryterium: - obszaru (systemy obiektowe, lokalne, regionalne, krajowe, o zasięgu międzynarodowym), - źródłowości informacji (informacja pierwotna, wtórna - zagregowana, przetworzona), - zakresu użytkowania (jeden konkretny użytkownik, wielu użytkowników), - struktury funkcjonalnej (scentralizowane, rozproszone), - przeznaczenia (ewidencyjne, planowania przestrzennego, monitorowania środowiska, analiz marketingowych) - pozostałych.

13. Dane przestrzenne • Mogą one zawierać informacje zarówno o kształcie i lokalizacji bezwzględnej poszczególnych obiektów w wybranym układzie odniesienia, jak również o ich rozmieszczeniu wzajemnym względem innych obiektów (topologia), te z kolei dzielą się na: • dyskretne • ciągłe • Ze względu na rodzaj danych, możemy również dokonać podziału: • rastrowe • wektorowe: • punkty • linie • poligony • wektorowo-rastrowe

14. Wektorowa mapa świata

15. Dane opisowe Dane opisowe (zwane także danymi nieprzestrzennymi lub atrybutowymi) - opisujące cechy ilościowe lub jakościowe obiektów geograficznych, które nie są związane z ich umiejscowieniem w przestrzeni. Uzupełnieniem informacji o obiektach świata rzeczywistego reprezentowanych w bazie danych jest symbolika, tj. graficzny opis postaci, w jakiej obiekty te mają być przedstawiane użytkownikowi. Istotnym składnikiem GIS jest cyfrowa geograficzna baza danych. Zawiera ona opis poszczególnych obiektów geograficznych

16. Mapa Polski - dane rastrowe

17. Mapa Polski - dane rastrowe

18. MAPA POLSKI – MODEL WEKTOROWO-RASTROWY

19. MAPA POLSKI –MODEL WEKTOROWY

20. Warstwy danych

21. Software – oprogramowaniepodział pakietów oprogramowania • GIS podstawowy (klasyczny)– bazujący w głównej mierze na bazach danych z prezentacją graficzną w formacie wektorowym – przykłady MapInfo, ArcView, ArcInfo; • GIS „teledetekcyjny” – służący analizie danych w postaci rastrowej – zdjęcia lotnicze, satelitarne – klasyfikacja, interpretacja zobrazowań – ERDAS, ERMapper; • GIS gridowy (rastrowy) – bazujący na analizie danych w formacie gridowym (rodzaj formatu rastrowego) – Idrisi, nakładki GIS podstawowego – Spatial Analyst, Vertical Mapper, • GIS geodezyjno – kartograficzny i projektowy – bazujący zasadniczo na grafice wektorowej, często nie związanej z bazą danych (informacją o obiektach), umożliwiający tworzenie bardzo dokładnych i szczegółowych rysunków zawierających ustalone, umowne znaki kartograficzne - CAD, Microstation, EWMapa

22. MAPY – DEFINICJA Mapa (z łac. mappa = 'obrus') - uogólniony obraz powierzchni Ziemi lub jej części (także nieba lub planety czy innego ciała niebieskiego), wykonywany na płaszczyźnie, w skali, według zasad odwzorowania kartograficznego, przy użyciu znaków graficznych. Mapa stanowi podstawowe narzędzie badań i prezentacji wyników m.in. w historii, geografii i geodezji. Przeniesienie powierzchni ze sfery (Ziemia nie jest idealną kulą, ma nieregularny kształt geoidy, ale przy sporządzaniu mapy przyjmuje się założenie o jej kulistości, lub że jest elipsoidą obrotową) na płaską powierzchnię mapy wymaga: zastosowania odpowiedniego rzutu, czyli odwzorowania kartograficznego, zmniejszenia obrazu do żądanej skali, zastosowania przyjętych znaków umownych (legenda mapy), uogólnienia przedstawionego obrazu. Nauka o mapach to kartografia.Znaki kartograficzne to symboliczne oznaczenia, za pomocą których wyraża się treść mapy.

23. Mapa topograficzna Mapy topograficzne - mapy szczegółowe , przedstawiające powierzchniowe elementy krajobrazu. Mapy ze względu na treść dzielą się na ogólnogeograficzne i tematyczne (np. klimatyczne, geologiczne). Ogólnogeograficzne dzielą się na: topograficzne (skala większa od 1:200000), przeglądowo-topograficzne (od 1:200000 do 1:1000000), przeglądowe (od 1:1M). Ze względu na skale: wielkoskalowe (skala większa od 1:10000), średnioskalowe (od 1:10000 do 1:100000), małoskalowe (skala mniejsza od 1:100000)

24. Mapa tematyczna Mapa tematyczna - mapa eksponująca jeden lub kilka wybranych elementów treści mapy ogólnogeograficznej, bądź określone zjawiska i procesy (łącznie z dynamiką zmian w czasie i przestrzeni) przyrodnicze, gospodarcze, społeczne. Niezależnie od przedstawionego zagadnienia, mapa tematyczna prezentuje wybrane elementy treści ogólnogeograficznej spełniające funkcję podkładu (najczęściej hydrografia). Formalnie mapami tematycznymi są również mapy przeznaczone dla konkretnego użytkownika, np. mapy samochodowe, mapy lotnicze, mapy geologiczne

25. Skala mapy Skala mapy ( tzn. podziałka mapy) - stosunek wielkości modelu Ziemi, dla jakiego opracowano odwzorowanie kartograficzne danej mapy do rzeczywistej wielkości Ziemi. Rodzaje zapisu skal na mapach: • skala liczbowa 1:700 000 lub (zapis ten przeważnie poprzedza się słowem "skala") • skala mianowana 1 cm - 1 km lub 1 cm → 1 km (zapis ten przeważnie poprzedza się słowem "skala") • skala polowa 1 mm² - 1000000 m² lub 1 mm² → 1000000 m² • podziałka liniowa jest graficznym przedstawieniem skali na mapie, często umieszcza się ją pod skalą liczbową lub mianowaną (jeżeli podana jest sama podziałka nie używa się dla niej słowa "skala") • podziałka transwersalna • podziałka złożona - stosowana dla map świata w odwzorowaniach niewiernoodległościowych (tzn. np. na równiku 1 cm na mapie odpowiada innej odległości w rzeczywistości niż ten sam 1 cm na mapie na równoleżniku 60°).

26. Ze względu na treść mapy geograficznej dzielimy na: • ogólnogeograficzne: • topograficzne wielkoskalowe • topograficzne średnioskalowe • topograficzne małoskalowe • przeglądowe

27. Ze względu na skalę map dzielimy je na: mapy topograficzne w skali od 1:5000 do 1:200000, przedstawiające szczegółowo np. rzeźbę terenu lub sieć dróg mapy przeglądowo-topograficzne w skali od 1:200000 do 1:1000000, zawierające zgeneralizowane elementy bardziej szczegółowych map topograficznych. Przedstawiają np. pokrycie i rzeźbę terenu, sieć komunikacyjną lub wodną mapy przeglądowe w skali mniejszej niż 1:1000000, mocno zgeneralizowane, przedstawiają ogólny obraz kontynentów lub ich większych części.

28. OPROGRAMOWANIE WYKORZYSTWYANE W SYSTEMACH GIS QUANTUM GIS, SYSTEM GRASS

29. W oparciu o materiały: Gaździcki J.