24 września 2018 r.;    Imieniny obchodzą: Dora, Gerard, Teodor

DEMART

GEOGRAFIA FIZYCZNA ŚWIATA
"Źródła i struktura wiedzy o Ziemi"

GIS

Definicja

System Informacji Geograficznej (GIS, ang. Geographic Information System) – system informacyjny służący do wprowadzania, gromadzenia, przetwarzania oraz wizualizacji danych geograficznych, którego jedną z funkcji jest wspomaganie procesu decyzyjnego. W przypadku, gdy System Informacji Geograficznej gromadzi dane opracowane w formie mapy wieloskalowej może być nazywany Systemem Informacji o Terenie (LIS, ang. Land Information System). GIS są efektem rewolucji w geografii dokonującej się w ciągu ostatnich kilkunastu lat, jak również oczywiście wynikiem gwałtownego rozwoju informatyki i metod zarządzania bazami danych (zbiorami informacji). Powstanie GIS jest wynikiem połączenia prac prowadzonych w różnych dziedzinach: geografii, kartografii, geodezji, informatyce i elektronice.


Zastosowania

Systemy GIS znajdują praktyczne zastosowanie w wielu dziedzinach. Stąd bierze się różnorodność terminów określających systemy przetwarzające informacje geograficzne, jak system informacyjny bazy danych geograficznych, system danych geograficznych i system informacji przestrzennej. Każde z tych określeń przybliża w pewien sposób funkcje realizowane przez poszczególne systemy. W praktyce najczęściej spotykane są systemy specjalizowane, ukierunkowane na wąską grupę zastosowań, jednakże istnieją również wielozadaniowe GIS ogólnego zastosowania. Geograficzny system informacyjny składa się z kilku grup programów  realizujących odrębne funkcje.
Są to:
  • procedury wprowadzania i weryfikacji danych wejściowych, procedury zarządzania i przetwarzania w obrębie bazy danych (system zarządzania bazą danych),
  • procedury przetwarzania i analizy danych geograficznych,
  • procedury wyjściowe: prezentacji graficznej, kartograficznej i tekstowej danych,
  • procedury komunikacji z użytkownikiem.
Szeroką grupę zastosowań GIS stanowi wszelki rodzaj zasobów. Szczegółowe informacje tego typu wykorzystują urbaniści, geodeci, konstruktorzy. Zastosowanie warstwowej organizacji map umożliwia łatwą modyfikację jedynie wybranych obiektów, bez  konieczności przerysowywania całej mapy. Komputerowa ewidencja własności gruntów z powodzeniem może zastąpić tradycyjną, prowadzoną za pomocą rejestrów i map katastralnych. Inną grupę zastosowań stanowi wykorzystanie GIS do przetwarzania informacji o lokalizacji wszelkiego rodzaju zjawisk, zwłaszcza tych cechujących się znaczną zmiennością w czasie. GIS są bardzo wygodnym zjawiskiem w rejestracji poziomów emisji wszelkiego rodzaju zanieczyszczeń. Dla potrzeb monitoringu środowiska naturalnego akwizycja danych dla GIS może być prowadzona z wykorzystaniem zdalnych czujników i urządzeń pomiarowych sterowanych komputerowo. W tej grupie zastosowań mieści się również wykorzystanie GIS do analizy i obrazowania danych o charakterze statystycznym, takich jak, np. zagrożenie przestępczością, występowanie chorób, struktura użytkowania gruntów. GIS mogą również być bardzo wygodnym narzędziem do przetwarzania danych o infrastrukturze technicznej terenu, tj. o sieciach wodociągowych, gazowniczych, energetycznych, liniach komunikacyjnych. Dane tego typu wymagają częstych modyfikacji.
 
GIS
http://www.esri.com/industries/electric/graphics/gis-solutions-wheel.gif
Zastosowania GIS

 

System przetwarzania danych do wizualizacji (np. do produkcji map, do wizualizacji w 3D),  system informacyjny (np. w dokumentacji, w usługach), system zarządzania
(np. do zarządzania nieruchomościami, zasobami naturalnymi), system planowania (np. w pracach budowlanych, drogowych, przy dostarczaniu wody, gazu, energii dla ludności, w operacjach ratunkowych), system nawigacji (dla transportu morskiego, lotniczego i drogowego), system analizy danych (np. w zagadnieniach optymalizacji, w rozwiązywaniu zagadnień dotyczących środowiska).


Dlaczego zostały stworzone?

Systemy GIS zostały stworzone, aby udzielać odpowiedzi na pytania mające kontekst przestrzenny, czyli pytania o lokalizację obiektów lub zjawisk (gdzie?);
pytania o cechy charakterystyczne obiektów lub zjawisk, czyli mówiąc językiem baz danych pytania o atrybuty opisowe (jaki?); pytania o relacje przestrzenne obiektów (na zewnątrz?, wewnątrz?, jak daleko?); zapytania o transport ludzi lub materiałów wzdłuż określonych szlaków (którędy?). System informacji geograficznej jest to zorganizowany zestaw sprzętu komputerowego, oprogramowania, danych odniesionych przestrzennie oraz osób i wykonawców i użytkowników) stworzony w celu efektywnego:
  • gromadzenia,
  • magazynowania,
  • udostępniania,
  • obróbki,
  • analizy,
  • wizualizacji wszystkich danych geograficznych.
GIS może być wykorzystywany do badań naukowych, archeologii, logistyki, oceny oddziaływania na środowisko oraz do innych celów. GIS mógłby również obliczyć czas reagowania w przypadku klęski żywiołowej. Może też być użyty do znalezienia terenów podmokłych, wymagających ochrony przed zanieczyszczeniami.


Modele danych

Do przedstawienia świata rzeczywistego używa się najczęściej w Systemach Informacji Geograficznej jednego z dwóch tak zwanych modeli danych - wektorowego lub rastrowego. W modelu wektorowym położenie obiektów opisywane jest za pomocą dokładnych współrzędnych przypisanych poszczególnym punktom. Obiekty mogą mieć w tym przypadku postać pojedynczych punktów, linii (powstających z połączenia punktów) lub poligonów (obszarów) tworzonych jako domknięte ciągi linii. Dane w modelu wektorowym posiadać mogą również  relacje przestrzenne pomiędzy obiektami.
Plan
http://www.geoforum.pl/pictures/_rys05_m_wektorowy.jpg
Kartograficzny model rzeczywistości geograficznej zapisany w wektorowym modelu danych.
 
W modelu rastrowym przestrzeń dzielona jest na regularne wypełniające ją w całości elementy (tzw. komórki rastra lub piksele). Zwykle mają one postać kwadratów. Zakłada się, że każda komórka jest homogeniczna - jednolita pod względem opisującego ją atrybutu. Rozmiar pojedynczej komórki różni się w zależności od stopnia szczegółowości danych w systemie - mogą to być zarówno centymetry jak i setki kilometrów.
Zdjęcie lotnicze
http://www.geoforum.pl/pictures/_rys06_m_rastrowy.jpg
Obrazowy model rzeczywistości geograficznej zapisany w rastrowym modelu danych.
 
Warstwy GIS
http://home.agh.edu.pl/~zfiit/mat_dydaktyczne_pliki/GIS%20w%20skrocie.pdf
System wektorowy i rastrowy.
 
Obydwa modele danych posiadają swoje wady i zalety, a wybór modelu zależy od przeznaczenia systemu. Niewątpliwie systemy rastrowe nadają się lepiej do analizy zjawisk ciągłych w przestrzeni, jak np. opady atmosferyczne czy stężenie zanieczyszczenia w powietrzu. Struktury rastrowe mogą być również wydajniej przetwarzane cyfrowo, w związku z czym lepiej sprawdzają się w zastosowaniach wymagających zaawansowanych operacji matematycznych z wykorzystaniem różnych warstw danych, np. modelowania procesów przyrodniczych (erozji gleb, podatności wód odziemnych na zanieczyszczenie, itp.). W systemach rastrowych łatwiej również integrować można dane teledetekcyjne, które również posiadają przecież charakter rastrowy (piksele). Systemy wektorowe z kolei posiadają przewagę tam, gdzie ważne jest dokładne odwzorowanie granic obiektów (np. w ewidencji gruntów), szybkie sporządzanie różnego rodzaju map zawierających wybrane warstwy tematyczne czy tzw. analizy sieciowe (związane z obiektami o charakterze sieci, np. drogowej, energetycznej, komunikacyjnej, itp.).


Historia rozwoju GIS

  • 1963-1971 - pierwszy system informacji geograficznej Canadian GIS stworzony przez Rogera Tomlinsona (znajdował się w nim podział na warstwy, jednolity system współrzędnych, koncepcja tabeli atrybutów opisowych, system topologiczny)
  • 1966 SYMAP – pierwszy system komputerowy do prezentacji danych przestrzennych
  • 1968 Apollo 8 – pierwsze zdjęcia Ziemi z kosmosu
  • 1969 - powstanie Environmental Systems Research Institute
  • 1972 - pierwszy satelita z serii LANDSAT
  • 1978 - pierwsze satelity systemu GPS umieszczone na orbitach
  • 1981 - pierwszy system ARC/INFO firmy ESRI
  • 1985 - udostępnienie GPS do celów cywilnych
  • 1986 - powstanie MapInfo Corporation
  • 1989 - pierwsza wersja MGE firmy Intergraph
  • 1991 - pierwsza wersja MapInfo Professional
  • 1994 - powołanie OpenGIS Consortium
  • 1999 – pierwszy komercyjny satelita dostarczający zdjęć wysokiej rozdzielczości
  • 2000 - zniesienie zakłócania sygnału GPS
  • obecnie – szybki rozwój aplikacji internetowych oraz rozwój metod geowizualizacji.
 
GIS
http://users.arch.pwr.wroc.pl/jerzy.slawski/IMG/ImageGIS.jpg
 

Historia definicji GIS

W czasie rozwoju GIS pojawiało się wiele różnych definicji systemów informacji geograficznej, które pokazują ich ewolucję i różne spojrzenie na istotę rzeczy:
  • W 1979 roku  Ken J. Dueckerułożył definicję - GIS jest to zestaw systemów informacji, w którym baza danych składa się z obserwacji o cechach, działalnościach i zdarzeniach rozlokowanych przestrzennie, które są definiowane w przestrzeni jako punkty, linie i obszary. System informacji geograficznej przetwarza dane o tych punktach, liniach i obszarach dla uzyskania odpowiedzi na pytania i w celu przeprowadzenia analiz przestrzennych.
  • W 1981 roku  V.M. Ozemoy, D.R. Smith, A. Sicherman przekształcili ją następująco - GIS jest to zautomatyzowany zbiór funkcji, który zapewnia fachowcom z zaawansowanymi możliwościami przechowywanie, odzyskiwanie, obróbkę i prezentację danych zlokalizowanych geograficznie.
  • W 1986 roku,  Peter A. Borroughją skrócił - GIS jest to zbiór skutecznych narzędzi służących do zbierania, gromadzenia, swobodnego dostępu, przetwarzania i prezentacji danych przestrzennych o świecie rzeczywistym.
  • W 1987 roku  T.R. Smith, S. Menon, J.L. Starr, J.E. Estes stwierdzili, że GIS jest to system bazy danych, w którym większość danych jest przestrzennie zindeksowana i w którym działa zestaw procedur, żeby odpowiadać na pytania o obiektach przestrzennych w bazie danych.
  • W 1988 roku H.D. Parker - technologia informacji, która przechowuje, analizuje i prezentuje zarówno dane przestrzenne, jak i nieprzestrzenne.
  • W 1988 roku – David J. Cowen - system wspomagania decyzji związany z interaktywnym przetwarzaniem danych przestrzennych w celu rozwiązywania problemów.
  • W 1989 roku – Stan Aronoff - każdy zestaw ręcznych lub komputerowych procedur używany do przechowywania i obróbki danych odniesionych geograficznie.
  • W 1990 roku – Jerzy Gaździnki - system informacji przestrzennej - system pozyskiwania, przetwarzania i udostępniania danych, w którym zawarte są informacje przestrzenne i towarzyszące im informacje opisowe o obiektach. Jeśli dane odniesione są do środowiska geograficznego – system informacji geograficznej.
  • W 1998 roku – David J. Maguire - zintegrowany zestaw sprzętu komputerowego, oprogramowania, danych, metod badawczych i specjalistów, które to elementy działają w kontekście instytucjonalnym.
  • W 1998 roku – Menno-Jan Kraak, Ferjan Ormeling uznali, że GIS jest to komputerowy system informacji służący do wprowadzania, gromadzenia, przetwarzania oraz przedstawiania danych przestrzennych, którego podstawową funkcją jest wspomaganie decyzji.


Podsumowanie

"Unikalność GIS polega nie tylko na możliwości łączenia danych przestrzennych  i atrybutów opisowych pochodzących z różnych źródeł, lecz przede wszystkim na możliwości prowadzenia różnego typu analiz przestrzennych. (…) Możliwości technologii GIS wykorzystywane są m.in. w: administracji, ochronie przyrody, planowaniu przestrzennym, monitoringu zanieczyszczeń, ochronie zdrowia, geomarketingu, systemach lokalizacyjnych, wojsku, edukacji i nauce". (definicja opracowana przez: Dariusza Gotliba i  Roberta Olszewskiego). W skrócie, GIS jest wykorzystywany za równo do łączenia danych przestrzennych, jak i do różnego rodzaju analiz. System Informacji Geograficznej przydaje się również w codziennych zjawiskach, takich jak edukacja i nauka oraz ochrona przyrody i monitoring.
GIS - unikalność danych przestrzennych
http://www.geoforum.pl/pages/index.php?page=GIS_definicja&id_catalog_text=2274
Powierzchnia Ziemi.
 

Bibliografia:

 

Autor opracowania:

Monika Morawiec
 

KONTAKT

mgr SŁAWOMIR DMOWSKI
kontakt@norwid24.waw.pl

GEOGRAFIA - LOGO

XXIV LO im. Cypriana K. Norwida
ul. Obozowa 60; 01-423 Warszawa
tel. 022-836-42-92

SZCZEGÓŁY W ZAKŁADCE: KONTAKT

KONSULTACJE

TERMINY WAŻNE OD 10 WRZEŚNIA 2018 r.

DLA UCZNIóW
– XXIV LO IM. C. K. NORWIDA –

WTOREK: 15.15-15.40
Miejsce: pracownia geograficzna - sala 211
(fakt udziału należy danego dnia wcześniej zgłosić)

Konsultacje dotyczą:
prac pisemnych - kartkówek, sprawdzianów, testów
(zaliczenia oraz poprawa prac);
konsultacji przedmiotowych z geografii, przyrody i informatyki
oraz pozostałych spraw szkolnych
(w tym wgląd do prac pisemnych)
 
 
 Licznik odwiedzin www.geografia24.eu:   4129446