GIS – tai informacinės sistemos dalis, organizuojama geografiniu principu, t. y. dirbanti ne tik su aprašomąja (lentelių, atributine ir kt.), bet ir su koordinuota – orientuota erdvėje, informacija.
Sparčiausias informacinių technologijų žengimas geografijos link prasidėjo prieš keletą dešimtmečių ir tęsiasi iki šiol, apimdamas vis platesnes veiklos sritis.
Maždaug 1960 metais kompiuterinė technika pradėta sparčiai diegti įvairiose gyvenimo srityse. Tekstiniai duomenys pradėti skaitmeninti, kuriami skaitmeniniai archyvai – duomenų bazės. Informacijai valdyti atsiranda naujos technologijos – duomenų bazių valdymo sistemos (DBVS). Atsirado pirmosios kompiuterinės grafikos priemonės (CAD – Computer Aided Design), kuriomis buvo galima kurti grafinius vaizdus (žemėlapius, brėžinius), juos saugoti ir spausdinti.
Vystantis kompiuterinei ir programinei įrangai, atsirado poreikis sujungti šias viena kitą papildančias technologijas – DBVS ir CAD. Tokiu būdu apie 1970 metus atsiranda nauja – GIS technologija, kurios spartus vystymasis prasidėjo 9 –ame dešimtmetyje. Geografinė informacinė sistema susieja duomenis ne tik su tradiciniais geografinės analizės metodais bet ir naujomis analizės ir modeliavimo priemonėmis.
GIS integruojamąją funkciją galima įžvelgti ir šios technologijos kilmėje. GIS vystymasis buvo ir yra glaudžiai susijęs su naujovėmis, diegiamomis tokiose disciplinose kaip: geografija, kartografija, fotogrametrija, distanciniai tyrimai, geodezija, civilinė inžinerija, statistika, demografija, t. y. gamtos, socialinių ir inžinerinių mokslų šakose. Pastaraisiais metais informacijos valdymas ir informacinių srautų integravimas tapo ne tik būtinybe, bet ir tolesnio ekonominio bei socialinio progreso sąlyga. Būtent tai sąlygojo dar spartesnį GIS, kaip informacijos integravimo ir valdymo technologijos, vystymą ir panaudojimą.
Geografinė informacinė sistema gali būti taikoma ir naudojama daugelyje sričių, todėl ir skyriaus pradžioje pateiktas sąvokos apibrėžimas yra nevienintelis:
William Huxhold (Introduction to Urban Geographic Information System. New York: Oxford University Press, 1991) nuomone, pagrindinis tradicinės GIS tikslas yra erdvinė analizė, C. Dana Tomlin (Geographic Information Systems and Cartographic Modeling. Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall, 1990) galvoja, kad geografinė informacinė sistema yra priemonė, skirta žemės paviršiaus duomenų interpretavimui, paruošimui, pateikimui. ESRI (Aplinkos sistemų tyrimų institutas) [12] pateikiamas apibrėžimas skambėtų taip: GIS – tai kompiuterinės bei programinės įrangos, geografinių duomenų ir dirbančio personalo visuma, sukurta efektyviam darbui su visomis orientuotos erdvėje informacijos formomis.
Pagrindinis GIS privalumas – operavimas erdvine (koordinuota, orientuota erdvėje) informacija. Taigi, informacija apie tam tikrą miestą ar jo dalį gali būti pateikiama visos eilės konkrečios teritorijos tematinių žemėlapių, atspindinčių tam tikrą vietovės bruožą, pavidalu.
Paveiksle matyti žemėlapių, reikalingų urbanizuotos teritorijos transporto sistemos planavimui, rinkinys. GIS tokie tematiniai žemėlapiai vadinami sluoksniais arba temomis; kiekviename iš jų yra saugoma tam tikros teritorijos vienarūšė informacija (pvz., žemės sklypų sluoksnis, autobusų maršrutų, kelių, prekybos centrų sluoksniai). Kadangi tai yra tos pačios teritorijos sluoksniai, visi objektai yra koordinuoti ir tvarkingai tarpusavyje suderinti. Visa tam tikros teritorijos informacija, suskaidyta sluoksniais – temomis, gali būti analizuojama atskirais sluoksniais arba kaip reikalingų sluoksnių kombinacija.
Atsiradus naujiems objektams, atnaujinamas tiktai tas sluoksnis, kuriame saugomi tos rūšies duomenys arba jei tokių nėra, kuriamas naujas.
Turint tam tikros teritorijos daugiasluoksnę duomenų bazę su įvairia informacija (pvz.,kelių ir vamzdynų tinklai, hidrografija, demografinės charakteristikos, administracinės ribos, ekonominės zonos ir rodikliai), galima ją naudoti praktiškai bet kokios srities problemoms spręsti – teritoriniam planavimui, gamtinių ir ekonominių išteklių tvarkymui ir prognozėms, transporto sistemos modeliavimui ir t. t. Galimybė suskaidyti informaciją sluoksniais, o vėliau sujungti ir kurti įvairias kombinacijas – tai vienas iš GIS privalumų.
Šiuolaikinės geografinės informacinės sistemos funkcionuoja arba yra diegiamos valstybinėse įmonėse ir privačiose struktūrose, padeda tvarkyti ir kontroliuoti įmonės darbą, analizuoti turimus išteklius, rinką, klientų poreikius, modeliuoti tolimesnį vystymąsi.
GIS naudojimo sritys
- Inžineriniai tinklai (elektros, vandens, dujų, tinklai, telekomunikacijos). Tai kompanijos turinčios dešimtis tūkstančių klientų, tūkstančius kilometrų besitęsiančių vamzdynų sistemą, begalę sklendžių, transformatorių, jungiklių, stulpų… Tokioms kompanijoms labai svarbu: reguliariai tikrinti visos sistemos darbą, laiku gauti informaciją apie atsiradusį gedimą ar problemą ir tiksliai nustatyti jo padėtį, pastoviai kaupti duomenis apie klientus, sistemą, gedimus, greitai pateikti reikalingą informaciją klientams;
- Kelių ir transporto tarnyboms reikalinga informacija apie kelių tinklą, jų būklę, kelių ženklų inventorizaciją, duomenys apie avarijas. Krovinių pervežimo kompanijas domina automobilių judėjimo stebėjimo galimybės, optimaliausio maršruto (kaip greičiausiai nuvykti iš punkto A į B) modeliavimas;
- Miškininkystė. Atskirų miškų masyvų monitoringas, duomenys apie miškų išsidėstymą, būklę, plotų, kurie turi būti iškirsti ar atsodinti planavimas, miško kelių, reikalingų medienos išvežimui ar rekreacijai, modeliavimas;
- Teritorinis planavimas ir valdymas lokaliai ir valstybiniu mastu. Bendrojo teritorijos vystymo plano sukūrimas, saugomų teritorijų kūrimas, apsauga, valdymas, retų augalų ir gyvūnų paplitimo vietų lokalizavimas, antropogeninio poveikio aplinkai įvertinimas ir modeliavimas, žemės kadastras, turto apskaita, valdymas.
- Žemės ūkis. Detalių žemėlapių ir palydovinių vaizdų analizė būsimo derliaus modeliavimui, optimalus trąšų ir chemikalų paskirstymas, atsižvelgiant į reljefą, šlaitų nuolydį ir t. t.
- Karyba. Mokomųjų ir karinių veiksmų strategijos ir taktikos modeliavimas, topografinės situacijos analizė.
- Švietimas. Pasaulio supratimo aiškinimas, geografinės objektų padėties nustatymas, projekcijų, mastelių, azimuto ir t. t. sąvokų paaiškinimas.
- Daugelis kitų.
Duomenų modeliai
Realų pasaulį sudaro geografinėje erdvėje išsidėstę natūralios (upės, miškai) ir urbanistinės (keliai, vamzdynai, pastatai) kilmės objektai. GIS analizuojami objektai gali būti ir menami (kelio ašinė linija, žemės sklypas, rinkiminė apygarda). Geografinėse informacinėse sistemose naudojami trys duomenų pateikimo modeliai:
- vektorinis;
- rastrinis;
- paviršiaus – TIN.
Šie modeliai kuriami, laikantis tam tikrų realaus pasaulio struktūrizavimo principų:
- realaus pasaulio vaizdas turi būti logiškai suskirstytas į objektus;
- objektai turi būti išreikšti elementais – plotais, linijomis, vektoriais, taškais arba reikšminėmis celėmis;
- kiekvieno objekto padėtis turi būti apibrėžta geografinėje erdvėje;
- kiekvieno elemento charakteristikos – atributai turi būti aprašyti.
Vektorinis duomenų modelis – realaus pasaulio objektai yra įvedami ir saugomi duomenų bazėse kaip koordinačių porų (x, y) rinkinys (z koordinatė – kai kaupiami duomenys trimatėje erdvėje), geometrinių elementų (taškas, linija, plotas) pavidalu.
Objektų, kurie yra per maži pavaizduoti juos kaip linijas ar plotus (gręžinių vietos, elektros stulpai, medžiai), vieta nusakoma taškais. Taškais vaizduojami ir tie objektai, kurie neturi ploto (kalvų viršūnės). Taško vietą nusako viena koordinačių pora. (žiūr. paveikslo kairėje)
Linijos vaizduoja tokius objektus, kurie tam tikrame mastelyje yra per siauri, vaizduoti juos kaip plotus (gatvės, elektros linijos, upės), arba objektus, kurie turi ilgį, bet neturi ploto (izolinijos, gatvių ašinės linijos). Linijos padėtį aprašo pradžios ir pabaigos taškų koordinatės.
Pastaba: tam tikrai objektų, vaizduojamų linijomis, grupei, svarbi charakteristika yra kryptis (upės ašinė linija, inžineriniai tinklai). Nurodžius kryptį, galima atlikti papildomas GIS analizės funkcijas ir taisyklingai pavaizduoti asimetriškus simbolius.
Plotai bei yra uždaros figūros, vaizduojančios vienarūšių objektų formą padėtį vietovėje (ežerai, dirvožemio tipai, miškų masyvai). Plotui aprašyti reikalingos bent jau trys koordinačių poros.
Rastrinis duomenų modelis. Tokiame modelyje kiekvienas realaus pasaulio taškas suprantamas kaip celė (pikselis) (žr. paveikslo dešinėje). Celių matrica, sudaryta iš eilučių ir stulpelių, formuoja koordinačių tinklelį. Struktūrizuotame rastrinių duomenų modelyje, realaus pasaulio objektas aprašomas tam tikros spalvos celių rinkiniu. Rastriniai duomenys yra geografiškai orientuoti vieningoje sistemoje ir gali būti naudojami kartu su kitų rūšių duomenimis tam tikrai teritorijai. Rastrinių žemėlapių sudarymo šaltiniai yra skenuoti juodai balti ir spalvoti žemėlapiai, palydoviniai arba aerofotometodais gauti Žemės paviršiaus vaizdai.
Realaus pasaulio reiškiniai ir objektai pagal nustatytus geometrijos ir kokybės parametrus yra transformuojami į duomenų modelius ir perduodami į duomenų bazes, kuriose duomenis galima apdoroti, analizuoti bei pateikti norima forma.
Paviršiaus duomenų modelis TIN (Triangular Irregular Network). Toks modelis tam tikrą paviršių apibūdina, kaip sujungtų trikampių viršūnių grupę. Paviršiaus modelis sukuria ne stačiakampių, o trikampių tinklą, saugodamas informaciją apie trikampių tarpusavio ryšius. TIN naudojamas vaizduoti nenuosekliems paviršiams.
Yra skiriami du geografinių duomenų komponentai: geometrinė informacija ir atributiniai aprašomieji duomenys. Vienas iš GIS privalumų yra tai, kad geometrinė ir aprašomoji informacija yra glaudžiai tarpusavyje susijusios (pvz., gatvės padėtis ir jos pavadinimas, tilto lokalizacija ir jo plotis). Taigi iš sukurtų duomenų bazių galima sužinoti ne tik objekto formą ar geografinę padėtį, bet ir nustatytą identifikatorių (kodą), pavadinimą, klasę, tipą… Geografinių objektų atributai saugomi atributinėse lentelėse.
Straipsnį pateikė UAB „Hnit-Baltic GeoInfoServisas“.
