Geografinės informacijos sistemos (GIS)

Įvadas Geografinės informacijos sistemų (GIS) aiškaus ir trumpo apibrėžimo kol kas nėra. Tai aiškinama sparčiu GIS vystimusi. Šiaurės Amerikoje kilusi ir su geografija susijusi kompiuterių GIS technologija greitai paplito visame pasaulyje. Dėl įvairių priežasčių GIS apibrėžti yra sudėtingiau nei galima įsivaizduoti. Per pastaruosius dešimtmečius keitėsi GIS teorijos, technologijos samprata, vystimosi kryptys. Padidėjo šios technologijos skvarba į verslą, įsikūrė nemaža konsultuojančių firmų, skirtingai vertinančių GIS. GIS technologiją taikant žemės ūkyje, botanikoje, ekonomikoje, matematikoje, žemėtvarkoje, hidrotechnikoje, zoologijoje, geografijoje ir kitur susiklostė nevienodas požiūris į šių sistemų klasifikavimą ir apibrėžimą. Pradėjo plisti GIS apibrėžimas pagal panaudojimo kryptį. Dalis vartotojų buvo linkę GIS apibrėžti atsižvelgiant į duomenų apdorojimo modelius, kainą, dydį. Taigi vienų naudotojų nuomone, apibrėžimo pagrindas – kompiuteris ir programinė įranga, kitų – informacijos apdorojimas ir taikymo sritys. Visus šiuos veiksnius įvertinti, apibendrinti vienu apibrėžimu nepavyko. Bendruoju atveju GIS galima įvardinti kaip informacijos sistemą. Geografinės informacijos sistemos apibrėžimas Geografinės informacijos sistemos yra naudojamos daugelyje sričių, todėl pateikiami keli GIS apibrėžimai: • GIS tai žemės erdvėje orientuotų duomenų rinkimo, saugojimo, įvertinimo, analizės ir pateikimo sistema. • GIS – įvairių priemonių rinkinys, duomenims su koordinatėmis saugoti, apdoroti kompiuteriu ar rankiniu būdu. • GIS – erdvinių ir neerdvinių duomenų analizės, saugojimo ir informacijos pateikimo technologija. • GIS tai efektyvus priemonių rinkinys realaus pasaulio erdviniams duomenims rinkti, saugoti, išrinkti, pertvarkyti, pateikti. • GIS – pažangi geomodeliavimo galimybių sistema. Aptariant GIS apibrėžimą diskutuotina, koks jis turėtų būti – siauras, apibūdinantis tik technologiją, ar platesnis, įvertinantis organizavimo perspektyvą: technologiją, duomenų bazes ir infrastruktūrą. Geografinė informacija yra svarbi GIS sudėtinė dalis. Tai duomenys apie geografijos objektus ir jų padėtį erdvėje. Manoma, kad geografinės informacijos sistemoms objektų padėtis yra svarbesnis geografinis elementas, nei jų požymis, ir tuo jos skiriasi nuo kitų informacijos sistemų. Apibrėžiant GIS nemažą įtaką turi projektavimas kompiuteriu, kartografijos, duomenų bazių valdymo ir nuotolinio skaitymo informacijos sistemų samprata: • Projektavimo kompiuteriu sistemos yra skirtos objektams projektuoti ir braižyti. • Kartografija skirta duomenims išrinkti ir klasifikuoti. • Duomenų bazės ir jų valdymas skirti negrafiniams duomenims saugoti ir išrinkti. • Nuotolinio skaitymo sistemos yra sukonstruotos erdviniams duomenims rinkti be tiesioginio kontakto – per nuotolį. Kartais teigiama, kad GIS yra minėtų sistemų poaibis. Manoma, kad bet kuri sistema, kuri įgalina pateikti žemėlapį kompiuterio ekrane, gali būti vadinama GIS. Tačiau GIS turi vertingą erdvinių duomenų analizės galimybę, kuo ji išsiskiria iš informacijos sistemų, skirtų žemėlapiams kurti. GIS skvarbą į gamtinę aplinką, kultūrą ir kitas sritis skatino jos plėtrą. Teigiamą įtaką tam daro palydovų panaudojimas nuotoliniam erdvinių duomenų skaitymui, gyventojų surašymui, rinkos apskaitai, topografiniams tyrimams bei duomenims apdoroti skirti kompiuteriai. GIS plėtra labai priklauso ir nuo rinkos, privačios iniciatyvos. Teigiama yra tai, kad įvairėjant GIS technologijoms pinga kompiuteriai ir programinė įranga. GIS technologiją naudojančių įvairių organizacijų ir asmenų grupių nuomonės apie šio mokslo vystimąsi ir samprata skiriasi, taigi nesutariama ir dėl bendro apibrėžimo. Edinburgo universitetas pateikia tokį GIS apibrėžimą: • Geografinės informacijos sistemos – tai duomenų, susijusių su jų padėtimi Žemės paviršiuje, įkėlimo, saugojimo, tikrinimo, įvedimo bei išrinkimo kompiuteriu sistema. Dažniausiai geografinės informacijos sistema yra naudojama įvairių rūšių žemėlapių apdorojimui. GIS istorija GIS technologija pirmą kartą panaudota 1963 metais Kanados Energetikos, kasybos ir resursų departamente, siekiant inventorizuoti ir analizuoti gamtos, žemės ūkio, gyvūnijos, rekreacijos resursus, naudojant skaitmeninius duomenis. GIS pradininku laikomas šios sistemos vystytojas Roger Tomlinson. Tuo metu buvo pateiktas pirmasis GIS apibrėžimas. Ši atradimų era truko iki 1977m. Vėliau GIS technologijos pradėjo plisti komerciniu pagrindu. Nuo 2000m prasidėjo GIS visapusiško panaudojimo era: GIS duomenis jau buvo galima rasti interneto puslapiuose. Palaipsniui plinta ir kita trijų raidžių prasmė: GIService – GIPaslaugos. Prekybą internetu dažnai reikia sieti su vietove, todėl pradedama naudotis mobiliaisiais asmeniniais skaitmeniniais prietaisais, kurių ekrane galima matyti žemėlapyje esančią norimą teritoriją ir kaip tą teritoriją pasiekti trumpiausiu keliu. Duomenų modeliai Realų pasaulį sudaro geografinėje erdvėje išsidėstę natūralios (upės, miškai) ir urbanistinės (keliai, vamzdynai, pastatai) kilmės objektai. Geografinėse informacijos sistemose naudojami trys duomenų pateikimo modeliai: 1. vektorinis; 2. rastrinis; 3. 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. 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. Plotai yra uždaros figūros, vaizduojančios vienarūšių objektų formą, padėtį vietovėje (ežerai, dirvožemio tipai, miškų masyvai). Plotui aprašyti reikalingos bent trys koordinačių poros. Rastrinis duomenų modelis – modelis kuriame kiekvienas realaus pasaulio taškas suprantamas kaip celė (pikselis). 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. GIS technologijos panaudojimas įvairiems moksliniams bei ūkiniams uždaviniams spręsti Informacijos valdymas ir informacijos srautų integravimas tapo ne tik paprasta būtinybe, bet ir tolesnės ekonominės bei socialinės pažangos sąlyga. Būtent tai lėmė dar spartesnį GIS kaip informacijos integravimo ir valdymo technologijos vystimąsi ir panaudojimą. Pradžioje naudota kaip įrankis kartografijoje, dabar GIS vis plačiau taikoma atliekant inžinerinius skaičiavimus bei analizę. Lietuvai atgavus nepriklausomybę reikėjo atnaujinti senuosius žemėlapius. Daug padėjo kaimyninės Skandinavijos šalys, Europos Sąjunga. Vakarų Europoje, Amerikoje GIS jau seniai naudojamos, sukurtos duomenų bazės, skaitmeniniai žemėlapiai, miestų planai su visa reikalinga infrastruktūra: gatvėmis, vamzdynais, elektros tiekimo linijomis. Kompanijos besirūpinančios inžinerinių tinklų veikimu turi dešimtis tūkstančių klientų, todėl joms labai svarbu tikrinti visos sistemos darbą, laiku gauti informaciją apie atsiradusį gedima ar problemą, tiksliai nustatyti jo padėtį, pastoviai kaupti duomenis apie klientus, sistemą, gedimus, greitai pateikti reikalingą informaciją klientams. Didžiuosiuose Vakarų Europos miestuose geografinės informacijos sistemos yra įprastas kelrodis greitajai medicinos pagalbai, gaisravietėms bei taksi klientams rasti. 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. Šia sistema naudojasi ir kitos tarnybos – policija, kariuomenė. Kartais reikia spręsti netolimus ateities klausimus, vadinamuosius taktikos uždavinius. Pavyzdžiui, kokia bus ateinančių metų darbų apimtis, kuriuos miško plotus reikėtų iškirsti ar atsodinti taip pat miško kelių, reikalingų medienos išsivežimui modeliavimas. GIS taip pat yra įrankis strateginiam planavimui sprendžiant miestų, gyvenviečių plėtros (mokyklų tinklo pertvarkymas, gatvių, aplinkkelių trasų parinkimas) vadybos bei rinkos (prekybos tinklo išdėstymas) klausimus, taip pat teritoriniam planavimui sprendžiant bendrojo teritorinio plano sukūrimo, saugomų teritorijų kūrimo, apsaugos, retų augalų bei gyvūnų paplitimo vietų lokalizavimo klausimus. GIS taip pat naudojamos ir žemės ūkyje: detalių žemėlapių ir palydovinių vaizdų analizė būsimo derliaus modeliavimui, optimalaus trąšų ir chemikalų paskirstymui, atsižvelgiant į reljefą, šlaitų nuolydį ir kitus matmenis. Lietuvoje geografinės informacijos sistemų prireikė žemėtvarkos tarnybai, žemės reformai vykdyti. Susikūrė nemažai privačių įmonių, vis plačiau naudojančių geografines informacijos sistemas praktiniams uždaviniams spręsti. Norint naudotis GIS duomenų baze reikia turėti: 1. Kvalifikuotų žmonių, ar žmonių grupę – organizacijų gebančių tokias bazes kurti, mokančių naudotis reikalinga įranga. 2. Reikiamą informaciją (duomenis). 3. Kompiuterinę įrangą – kompiuterių, spausdintuvų ir kt. 4. Programinę įrangą. Taigi geografinės informacijos sistema – tai ne žemėlapis ar paveiksliukas, tai duomenų bazė. Norint gauti kurią nors informaciją naudojantis GIS reikia atsakyti į kelis klausimus: ◦ Kas tai yra; ◦ Kur tai yra; ◦ Kaip ši informacija susijusi su greta esančia. Pavyzdžiui, norint rasti reikalingą kelio atkarpą, reikia žinoti, kad tai kelias, vadinasi, reikia ieškoti kelio, žinoti kokios kategorijos šis kelias ir ar jis priklauso GIS kelių tinklui. Pagal GIS informaciją sudaromi kokybiški tikslūs žemėlapiai, nes duomenys gana nesunkiai atnaujinami, tikslinami. Modeliuojant, sudarant įvairias mokslines ar praktines prognozes GIS technologija patikslina sprendimus. Pavyzdžiui prognozuojant būsimus upių potvynius dažniausiai naudojami sutelktinių parametrų modeliai, kai upės baseinas suskirstomas į intakų baseinus ir kiekvienam jų prognozuojami potvyniai, o vėliau – visam upės baseinui. Naudojantis GIS technologija visų pirma sudaromas baseino skaitmeninis žemėlapis, o modelio parametrai susiejami su žemėlapio skaitmenine terpe. Taip geriau įvertinamos baseino savybės, o galutinis rezultatas – prognozė gaunama tikslesnė ir vaizdesnė. Skaitmeninio žemėlapio kokybė Skaitmeninio žemėlapio kokybę lemia geoduomenų: 1. padėties ir atributų tikslumas; 2. išsamumas; 3. korektiškumas; 4. išorinių ryšių atitikimas; 5. aktualumas; Padėties tikslumas – tai geoobjektų tarpusavio padėties, informacijos šaltinio atžvilgiais tikslumas. Jis įvertinamas proporciniais dydžiais. (pvz., metrais) Atributų tikslumas – tai požymių įvertinimo tikslumas. Požymių įvertinimo tikslumas priklauso nuo požymio tipo: kokybiniais rodikliais išreiškiami požymiai įvertinami procentais, kiekybiniais – proporciniai dydžiai. Išsamumas tai geoduomenų tinkamumas išsamiai ir detaliai vaizduoti ir atpažinti objektus ar reiškinius, nustatyti jų tapatybes ar tarpusavio ryšius. Korektiškumas – tai matematinio žemėlapio pagrindo, turinio parinkimo, turinio vaizdavimo, geoobjektų tarpusavio ryšių atvaizdavimo, geoduomenų struktūros parinkimo sprendžiant kartografinius uždavinius pagrindimas. Išorinių ryšių atitikimas – tai geoduomenų tinkamumas juos naudoti integruotoje GIS. Aktualumas – geoduomenų ir realybės atitikimas. Stebint kompiuterio ekrane spalvotą, lengvai transformuojamą vaizdą reikėtų prisiminti, kad jame duomenys pateikti su tam tikra paklaida. Todėl reikia išanalizuoti galimas GIS klaidas, jų kilmę ir stengtis jų išvengti. GIS klaidas galima suskirstyti į tris grupes: 1. klaidos, kurių šaltiniai aiškūs; 2. klaidos, atsirandančios dėl natūralios parametrų kaitos ar tuos dydžius matuojant; 3. kompiuterio klaidos; Klaidos, kurių šaltiniai aiškūs: • Pasenę duomenys, nes Gis duomenys labai retai renkami vienu metu. Dažniausiai renkami jau paskelbti duomenys arba naudojamasi surinktais duomenimis, juos papildant naujais atvaizdžiais, gautais nuotolinio skaitymo metodu. • Duomenų spragos, kai analizuojamas plotas vienu metu nėra padengtas reikiama informacija. Taip būna todėl, kad kartais vienoje teritorijoje turima labai tanki informacija stambiu masteliu, kitoj – tik tokios informacijos fragmentai. • Smulkaus mastelio klaidos. Didesnio mastelio žemėlapiai yra detalesni ir turi aprašus – sutartinius ženklus. Tuo tarpu smulkesnieji gali pateikti tik skirtumus. Stambesniųjų žemėlapių informacija yra detalesnė ir tikslesnė, tai reiškia kad juose galima tikėtis mažiau klaidų. • Formatai. Formatas – tai tvarka, kuria duomenys įkeliami į kompiuterį, o vėliau spausdinami ar kitaip panaudojami. Kiekviena šalis gali susikurti savo formatus, kurie kitų negali būti panaudoti. Tarptautinių formatų standartų kol kas nėra. • Prieinamumas. Ne visose šalyse GIS bazėse esantys duomenys prieinami įvairiems vartotojams. Vienoje šalyje duomenys apie žemės ūkio, laukų išteklius yra slapti, kitur jais be apribojimų gali naudotis piliečiai ir įstaigos. • Didelė kaina. Surinkti naujus ir transformuoti senus duomenis brangiai kainuoja. Klaidos, atsirandančios dėl natūralios parametrų kaitos ar tuos dydžius matuojant: • Objektų pozicijos tikslumas. Nustatant laukų, miškų, vandenų ribas gali pasitaikyti klaidų dėl mikroklimato kaitos. Daiktų vieta gali būti netiksliai nustatyta, jei dirbant lauko darbus nesilaikyta technologijos: sudrėko netinkamas tam reikalui popierius, vėliau jis susitraukė ir perkeliant duomenis į kompiuterį atsirado paklaidos. • Turinio tikslumas. Svarbu žinoti, ar taškai, linijos ir plotai vaizduoja reikiamą informaciją. • Matavimų klaidos. Blogi, netikslūs geografiniai duomenys gaunami naudojant netikslius prietaisus, taip pat nekokybiškai atliekant lauko darbus. • Vietos duomenys. Siekiant išvengti klaidų atliekant lauko darbus ir taip renkant reikalingus duomenis, stengiamasi juos standartizuoti: parengti blankus, prietaisus. Kompiuterio klaidos: • Kompiuteryje atsiranda sunkiai pastebimos skaitmeninės klaidos. Kompiuterinio žodžio tikslumas duomenis apdorojant ir saugant yra gana svarbus. Daugelis nė neįsivaizduoja, kokios gali atsirasti klaidos, jei netiksliai bus skaičiuojama, ypač kada reikia sudauginti ar atimti vieną iš kito didelius skaičius Skaitmeniniai žemėlapiai, kaip ir bet kurie kiti, sensta, praranda aktualumą. Šis procesas ypač intensyvus urbanizuotose teritorijose. Planuojant miesto teritorijas, inžineriniams uždaviniams spręsti būtina remtis aktualia ir patikima kartografine informacija, periodiškai transformuoti senus duomenis arba surinkti naujus. Išvados GIS naudojamos daugelyje veiklos sričių, jos padeda kontroliuoti įmonės darbą, analizuoti rinką, išteklius, klientų poreikius , modeliuoti tolesnę plėtrą. Galbūt ateityje GIS bus neatsiejama žmonių gyvenimo dalis, kuri leis važiuoti automobiliu, jo nevairuojant. Pakaks tik įvesti galutinio kelionės taško koordinates ir ramiai sau miegoti ant priekinės automobilio sėdynės. Tik retkarčiais pramerkę akį privalėsime pažiūrėti į GIS ekraną, kad pamatytumėme, kiek dar liko iki namų. Literatūros sąrašas: 1. R. Tumas, Aplinkos geoinformacinės sistemos, Vilnius: Enciklopedija 2006 2. Ž. Stankevičius „Skaitmeniniai žemėlapiai“, Vilnius: Technika 2002 3. Geografinės informacijos sistemos [interaktyvus]. [žiūrėta 2008 balandžio 18d.] Prieiga per internetą:

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!