Transcript www.kc.gf.vu.lt

GII-01
GIS IR POPIERINIAI
ŽEMĖLAPIAI
2007 m. vasario 6 d.
Šios dienos darbotvarkė

Šiandien rengiamės pirmą kartą pažvelgti į
geografines informacines sistemas (GIS)

Daugeliui mūsų yra pažįstami popieriniai
žemėlapiai, taigi, aptarsime, kuo GIS panašios į
popierinius žemėlapius, ir juo nuo jų skiriasi

Tai padės atsakyti į klausimą „Kas yra GIS?“
GIS IR POPIERINIAI ŽEMĖLAPIAI
 Kuo jie panašūs:
 Tiek GIS, tiek popieriniuose žemėlapiuose saugomi geografiniai
duomenys
 Abiejuose laikoma, kad Žemė yra „plokščia“
 Abiem naudojama žmogaus regėjimo sistema
 Juose naudojami tokie pat kartografiniai susitarimai
 Kuo jie skiriasi:
 GIS atskiria duomenų saugojimą nuo jų pateikimo
 Duomenys saugomi skaitmeniniu būdu, o ne popieriuje
 Žemėlapyje parodyti duomenys yra statiški, o GIS duomenys gali
keistis
 GIS galite prieiti prie originalių arba apdorotų duomenų, o
popieriniuose žemėlapiuose turite interpretuoti rodomus
duomenis
GIS ir popieriniai žemėlapiai
 Šiuo pavyzdžiu palyginsime popierinį žemėlapį
su populiariu GIS paketu
 Daugeliu atžvilgių tai, ką matome abiejuose, yra labai
panašu, tačiau aišku, kad GIS naudotojo sąsajos
dizainas ne toks ištobulintas, kaip šimtmečius tobulinti
kartografiniai susitarimai
GIS ir popieriniai žemėlapiai
 Popierinis žemėlapis
Pavadinimas
Apvadas
Šiaurės
rodyklė
Legenda
Rėmelis
Tinklelis
Mastelis
Šaltinis
GIS ir popieriniai žemėlapiai
 Geografinė informacinė sistema
Pavadinimas
Legenda
Apvadas 
Šiaurės 
rodyklė
Skiltys
Meniu
Įrankių
juostos
(priklauso nuo
užduoties)
Mastelis
Rėmelis
Tinklelis 
Šaltinis 
Duomenų/maketo vaizdas Koordinatės
GIS ir popieriniai žemėlapiai
•
Popierinių žemėlapių apribojimai
1. Klasifikuojant, apibendrinant turi būti sumažinta
originalių duomenų apimtis
2. Sudėtinga aiškiai pateikti informaciją
•
Kartografijoje tai tiesiog menas
3. Duomenys turi būti suskaidyti į žemėlapio lapus
•
Nagrinėjama sritis dažnai būna keturių žemėlapio lapų
kampe!
4. Sudėtinga iš žemėlapio surinkti duomenis analizei
5. Žemėlapis yra statiškas, kokybinis dokumentas
(Burrough & McDonnell, 5 p.)
GIS ir popieriniai žemėlapiai
 Popierinių žemėlapių problemos (tęsinys)
 Popierius neilgaamžis
 Neatsparus vandeniui
 Ilgalaikiam saugojimui reikalauja specialios aplinkos su
kontroliuojama drėgme
 Pelėsiai
 Ultravioletiniai spinduliai
 Reikalingas berūgštis popierius, rūgštinio popieriaus
ilgaamžiškumas tėra apie 50 metų
 Degus
GIS ir popieriniai žemėlapiai
 Nepamirškite, kad, nors GIS ir popieriniai
žemėlapiai skiriasi, iš pradžių GIS buvo sukurta
kaip priemonė popieriniams žemėlapiams rengti
 Taigi nors siekdami jums padėti suprasti, kas yra GIS,
lyginame GIS su popieriniais žemėlapiais, jei
reikalingas patogus nešioti statinis geografinės
informacijos vaizdas, GIS gali būti naudojama kurti
žemėlapius
 GIS taip pat gali būti naudojama kurti kitų tipų
produktams, pavyzdžiui, 3D vaizdams
kompiuterio ekrane, diagramoms, duomenų
lentelėms arba interaktyviems žemėlapiams
internete
GIS ir popieriniai žemėlapiai
 GIS problemos
 Reikia tam tikros rūšies įrangos
 Net lengviausi, mažiausiai griozdiški delniniai kompiuteriai
yra sunkesni ir ne tokie patogūs nešiotis, kaip popierinis
žemėlapis
 Reikalingos baterijos
 Ribotas ekrano dydis
 Netinkamos rodyti dideles sritis kitaip, nei smulkiausiais
žemėlapio masteliais
 Ribota ekrano geba
 Netgi primityviai atspausdintas žemėlapis turi daug kartų
didesnę skiriamąją gebą, negu geriausias kompiuterio
monitorius
 Nepateikia informacijos „parengtu naudoti“ formatu
GIS ir popieriniai žemėlapiai
 GIS problemos (tęsinys)
 Duomenų formatai
 Nėra standartizuoto duomenų formato
 Skaityti skaitmeniniams duomenims reikalinga įranga; ar bus
tokių skaitytuvų po penkiasdešimties ar šimto metų?
 Numanoma, kad skaitmeninės technologijos bus prieinamos
ateities kartoms
GIS ir popieriniai žemėlapiai
 Skaitmeninis popierius
 Nauja kompiuterinių ekranų
koncepcija, daugeliu atžvilgių
pranašesnė už popierių
 Nenaudoja srovės, išskyrus tuos
momentus, kai vaizdas
atnaujinamas
 Lankstus, gali būti suvyniotas
 Atsparus vandeniui
 Šiuo metu kuriami spalvoti ekranai
 Suderintas su mažai energijos
vartojančiu kompiuteriu, gali
teikti geriausias GIS ir popierinių
žemėlapių savybes
Publikuojama
leidus „E-ink
Corporation“
GIS ir popieriniai žemėlapiai
 Nors tiek GIS, tiek popieriniai žemėlapiai saugo
ir rodo erdvinę informaciją, GIS išskiria
saugojimą ir demonstravimą į dvi dalis. Tarp jų
įterpiama analitinė kompiuterio galia
 Žemėlapis daugiau nebėra duomenų bazė
 Tai leidžia vykdyti sudėtingą erdvinių duomenų
apdorojimą ir kurti tokius produktus, kaip žemėlapiai,
diagramos arba 3D duomenų pateiktys
GIS ir popieriniai žemėlapiai
 Popierinis žemėlapis
Apdoroti ir apibendrinti
duomenys
Formalizuotas, statinis
vaizdas
 GIS
Pirminiai ir
apdoroti
duomenys
Duomenų
apdorojimo
programa
Kintamas
vaizdas
GIS ir popieriniai žemėlapiai
 Analitinės GIS galimybės
 Informacijos kūrimas iš duomenų, naudojant
duomenų apdorojimo programinę įrangą




Erdvinė analizė
Geostatistinė analizė
Erdvinių modelių kūrimas
Hipotezių tikrinimas
 GIS vaizdavimo galimybės
 Erdviniai duomenys rodomi taikant praktiškai visus
žinomus kartografijos metodus
 Erdviniai duomenys rodomi taikant naujus metodus,
neprieinamus popieriniuose žemėlapiuose
 Sluoksnių skaidrumas
 Laikinių sekų duomenys
 Trimačiai vaizdai
Pagrindiniai terminai




Geografinės informacinės sistemos (GIS)
Skaitmeninė saugykla
Skaitmeninis popierius
Tinklelis
LITERATŪRA
Burrough, Peter & Rachael McDonnell (1998), Principles of
Geographical Information Systems (2nd Ed.). Oxford: Oxford
University Press, p. 5.
E-ink Electronic Paper Displays (http://www.eink.com/) (February 27,
2007)
GII-01
GIS ISTORIJA
2007 m. vasario 6 d.
Šios dienos darbotvarkė

Nors GIS yra nauja disciplina, kurios
pradžia datuojama septintuoju 20 a.
dešimtmečiu, ji remiasi ilga erdvinių
duomenų registravimo ir pateikimo
popieriuje istorija

Šiame skyriuje trumpai apžvelgsime
kartografijos ir kitų technologijų, kurios
leido sukurti GIS, istoriją
Kartografijos istorija
Kartografijos istorija
 Pirmieji žemėlapiai
 Lascaux oloje, Prancūzijoje esantis spėjamas
žvaigždėlapis, kurio amžius 16 000 metų
(http://news.bbc.co.uk/2/low/europe/873365.stm)
 Spėjamas žemėlapis mamuto iltyje iš Ukrainos,
datuojamas 12 000 – 11 000 m. pr., Kr.
(Šaltinis: http://www.infoukes.com/history/inventions/ )
Kartografijos istorija
 Pirmieji žemėlapiai (tęsinys)
 Spėjamas žemėlapis iš Turkijos (6200 m. pr. Kr.)
 (http://www.atamanhotel.com/catalhoyuk/oldest-map.html,
http://www.geo.tcu.edu/remsens/Day1_Opening.ppt)
Kartografijos istorija
 Pirmieji žemėlapiai (tęsinys)
 Gerai dokumentuotas Akkadijos žemėlapis,
2500 m. pr. Kr.
 Atrastas 200 mylių į šiaurę nuo Babilono, Ga-Sur
 7,6 x 6,8 cm molio lentelė
(Šaltinis: http://www.drmap.info/articles/oldest-map.html)
Šaltinis: http://www.henrydavis.com/MAPS/Ancient%20Web%20Pages/100D.html
Kartografijos istorija
 Problemos su moliniais žemėlapiais
 Žemėlapius iš molio, akmens ar kaulo sudėtinga padaryti ir
naudoti
 Jie sunkūs nešioti
 Jie turi būti fiziškai maži
 Juos sunku padaryti
 Žemėlapius taip pat galima daryti iš popieriaus, drobės ar gyvulių
odų
 Lankstūs žemėlapiai yra daug geresnis sprendimas




Lengvi
Paprasti nešiotis: gali būti suvynioti arba sulankstyti
Geri žemės paviršiaus modeliai vidutiniams žemėlapių masteliams
Tačiau šie žemėlapiai neilgaamžiai archeologiniu požiūriu, jie gali
sudegti ar supūti nuo drėgmės
Kartografijos istorija
 Pirmasis „popierinis“ žemėlapis iš Egipto (1300 m.pr.Kr.)
 Šiuo metu Turino muziejuje, Italijoje
Šaltinis: http://www.henry-davis.com/MAPS/Ancient Web
Pages/102.html
Kartografijos istorija
 Graikų pasaulio
įsivaizdavimas
 Neturime tiesioginių
graikų kartografijos
laimėjimų įrašų, tik
vėliau arabų darytas
rankraščių kopijas
 Pateikti pavyzdžiai
remiasi antikinių
graikų žemėlapių
rekonstrukcijomis
Šaltinis: http://www.henrydavis.com/MAPS/Ancient%20W
eb%20Pages/106D.html
Kartografijos istorija
 Waldseemüller 1507 m. pasaulio žemėlapis, pagrįstas
1350 metų senesniais Ptolemėjaus žemėlapiais, tačiau
jame parodyti Naujojo pasaulio atradimai
Šaltinis: http://academic.emporia.edu/aberjame/map/h_map/h_map.htm
Kartografijos istorija
 Renesansinis pasaulio žemėlapis, sukurtas
1630 m. Hondijaus
Šaltinis: http://academic.emporia.edu/aberjame/map/h_map/h_map.htm
Kartografijos istorija
 Van Keulen pasaulio žemėlapis, naudojantis
Merkatoriaus projekciją, 1720 m.
Šaltinis: http://academic.emporia.edu/aberjame/map/h_map/h_map.htm
Kartografijos istorija
 Popieriniai žemėlapiai
 Tobulinimo šimtmečiai leido priimti susitarimus
 Grafiškai pavaizduotos kalvos  šlaitų štrichavimas
horizontalės
 Spalvos: keliai (raudona arba juoda), horizontalės (ruda),
vanduo (mėlyna), miestų sritys (raudona), miško plotai
(žali)
 XVII ir XVIII amžiais žemėlapių sudarymas tapo
moksline disciplina
 Žemėlapiai galėjo būti braižomi pagal mastelį
 Galėjo būti parodytos tikslios padėtys ir, vėliau - vietovės
aukščiai
 Pirmiausia buvo sukurti bendrosios paskirties
(topografiniai), o vėliau - konkrečios paskirties (teminiai)
žemėlapiai
Kartografijos istorija
 Popieriniai žemėlapiai
 Yra dvi bendrosios žemėlapių klasės
 Bendrieji žemėlapiai (referenciniai žemėlapiai)
 Įprastai vaizduojami geografinės aplinkos objektai (tiek
natūralūs, tiek žmogaus sukurti)
 Pabrėžiama buvimo vieta
 Skirti parodyti įvairius objektus
 Pavyzdys - topografiniai žemėlapiai
 Teminiai žemėlapiai (specialios paskirties, skirti vienam
dalykui ar statistiniai žemėlapiai)
 Suprojektuoti rodyti tam tikras konkrečias ypatybes ar
dalykus
 Iliustruoja tam tikro geografinio pasiskirstymo „struktūrines
charakteristikas“
 Pavyzdžiai: klimato žemėlapiai, laiko juostų žemėlapiai, orų
žemėlapiai, augmenijos žemėlapiai
Bendroji kartografija
Bendroji kartografija
 XVII amžius, Prancūzija
 Viena pirmųjų pagal modernų modelį organizuotų
vienataučių valstybių
 Labai centralizuota valstybė valdant Liudvikui XIV
 Didelis tikslių topografinių žemėlapių poreikis
 Meridien de Paris




Pradinis dienovidinis, naudotas ilgumai matuoti
Dalies ilgį išmatavo Abbé Picard 1669-1670 m.
Naudota trianguliacija
Iki 1718 m. tiksliai išmatuotas tarp Pirėnų ir Dunkerko
Bendroji kartografija
 Cassini šeima
 Jean Dominique Cassini naudodamas trianguliaciją
1669 m. pradėjo Prancūzijos žemėlapių sudarymo
procesą
 Dirbo nustatydamas Paryžiaus dienovidinio ilgį
 Išrado būdą nustatyti ilgumą iki artimiausio kilometro stebint
Jupiterio palydovų judėjimą
 Picard ir La Hire išmatavo Prancūzijos pakrantę ir 1693 m.
paskelbė žemėlapį
 Jacques Cassini
 Ragino atlikti visos Prancūzijos trianguliaciją
 Atliko pirmos eilės trianguliaciją remiantis beveik
kiekviename platumos laipsnyje atidėtais statmenimis
Paryžiaus dienovidiniui
Bendroji kartografija
Žemėlapis, kuriame parodyta Jacques Cassini atlikta
Prancūzijos pirmos eilės trianguliacija. Šaltinis: Wilford,
John Noble (1981). The Mapmakers, 121 p.
Bendroji kartografija
 Cassini šeima
 César François Cassini de Theury
 Dirbo pagal savo tėvo atliktą trianguliaciją sudarydamas
šalies žemėlapį
 Kai 1784 m. Cassini de Theury mirė, buvo nebaigta tik Bretanė
 Sutrukdžius prancūzų revoliucijai, žemėlapis galutinai baigtas
1818 m.
 182 žemėlapio lapai 1:86 400 masteliu
 Puikios kartografinės detalės, tačiau vietovės aukščių
vaizdavimas ribotas
 Tuo metu dar nebuvo būdo tiksliai nustatyti vietovės aukštį
Bendroji kartografija
Vieno iš Cassini de Theury’s 1:86 400 mastelio topografinių
žemėlapių Paryžiaus apylinkių detalė. Šaltinis: Wilford, John
Noble (1981). The Mapmakers, p. 124
Bendroji kartografija
 Britai prie Cassini žemėlapių sudarymo programos
prisidėjo 1787 m.
 Reikėjo kruopščiai kartografuoti sritį tarp Londono ir Duvro
 Paryžiaus dienovidinis susietas su Grinvičo dienovidiniu
 Atlikdamas Lamanšo kanalo kartografavimą, kad susietų
Prancūziją su Britanija, Cassini de Theury bendradarbiavo su
generolu majoru William Roy
 Generolas majoras William Roy
 Kreipėsi į karalių, kad būtų sukurta britų žemėlapių sudarymo
agentūra
 Roy pavedė prietaisų meistrui Jesse Ramsden sukurti pirmąjį
teodolitą, kuris būtų naudojamas dirbant kartu su prancūzais
Bendroji kartografija
 Prancūzų 1789 m. revoliucija
 Karalius Jurgis III 1791 m. įsteigė Topografijos tarnybą
(Ordnance Survey)
 Britanijos Ginkluotės valdyba (Board of Ordnance) buvo
šiuolaikinės Gynybos ministerijos (Ministry of Defense) pirmtakė
 Taigi, Topografijos tarnyba buvo sukurta atlikti topografavimą
Ginkluotės valdybai
 Sukurta bijant, kad prancūzų revoliucija neišplistų į Angliją
 Buvo parengti visos pietinės Anglijos pakrantės žemėlapiai
 Remtasi tarp Britanijos ir Prancūzijos nustatyta Roy bazine linija
 Pirmasis vienos mylios colyje mastelio žemėlapis paskelbtas
1801 m.
Bendroji kartografija
 Pirmasis vienos mylios colyje mastelio Kento žemėlapis, 1801 m.
Šaltinis:
http://www.ordnancesurvey.co.uk/oswebsite/aboutus/history/index.html
Bendroji kartografija
 Topografijos tarnyba kartografavo visą Jungtinę
Karalystę, ir leido Didžiajai Britanijai tapti pasauline
topografinių žemėlapių sudarymo lydere
 Britų topografai ir kartografai sudarė ir kitų pasaulio dalių
žemėlapius
 Airijos
 Šiaurės Amerikos
 Indijos
 Topografijos tarnyba visam pasauliui tapo nacionalinės
topografinių žemėlapių rengimo tarnybos pavyzdžiu
 Toliau pateikta keletas topografinių žemėlapių pavyzdžių
iš viso pasaulio
Bendroji kartografija
 Kauno fortai, Vilijampolė, Lietuva
Bendroji kartografija
 Liublinas, Lenkija
Bendroji kartografija
 Hanojus, Vietnamas
Bendroji kartografija
 Jungfrau kalnas, Šveicarija
Bendroji kartografija
 Naujasis Vestminsteris, B.C., Kanada
Teminė kartografija
Teminė kartografija
 Teminė kartografija naudojama sudaryti fizinių ar
kultūrinių reiškinių arba su jais susijusių
abstrakčių idėjų žemėlapiams
 Atstumų ir krypčių sąryšiai
 Išsidėstymo struktūros
 Dydžio pokyčių erdviniai atributai
 Paprastai žemėlapyje išdėstoma viena arba tik
keletas teminių sričių
 Viena iš esminių GIS koncepcijų yra idėja derinti
atskirus teminius sluoksnius, norint sukurti
pasirinktinai suformuotus žemėlapius
Teminė kartografija
 Kai kurie svarbiausi etapai
 Edmond Halley (taip, tas pats astronomas)
 Pirmasis meteorologinis žemėlapis 1686 m.
 Teminis žemėlapis, rodantis kompaso nuokrypius 1698 m.
 Alexander von Humboldt
 Žemėlapis, kuriame parodytos temperatūros pasiskirstymo
izotermos Pietų Amerikoje 1817 m.
 Henry Drury Harness
 Britų armijos karininkas, sudaręs žemėlapius Airijos geležinkelių
komisijai
 1837 m. žemėlapiuose panaudojo skirtingų dydžių skritulius,
vaizduojančius gyventojų skaičių, ir srautų linijas, rodančias kelių
eismo intensyvumą
 Į „Prie Airijos geležinkelių komisijos narių antrosios ataskaitos
pridedamą atlasą“ taip pat įtraukti teminiai geologiniai ir topografiniai
žemėlapiai
Teminė kartografija
 Svarbiausi etapai
 Dr. John Snow
 1854 m. Londono žemėlapyje mirtis nuo choleros susiejo su
konkrečiu užterštu šuliniu
Teminė kartografija
 Geologiniai žemėlapiai
Šaltinis: http://www.empr.gov.bc.ca/mining/Geolsurv/Publications/GeoFiles/Gf20001/toc.htm
Teminė kartografija
 Gyventojų skaičiaus kitimas, Britų Kolumbija, Kanada
Teminė kartografija
 Mineralų klodai Ispanijoje
Šaltinis: http://www.lib.utexas.edu/maps/europe/spain_mineral_1974.jpg
Informacinės technologijos
Informacinės technologijos
 Kompiuterių istorija
 Mechaniniai skaičiavimai
 Elektromechaniniai skaičiavimai
 Elektroniniai skaičiavimai




Pirmosios kartos kompiuteriai
Antrosios kartos kompiuteriai
Trečiosios kartos kompiuteriai
Ketvirtosios kartos kompiuteriai
 Informacijos saugojimo ir paieškos sistemos
Kompiuterių istorija
 Žmonės, kaip skaičiavimo mašinos, turi
apribojimų




Sparta
Nuovargis
Žmogiškos klaidos
Tikslumas
 Šimtmečius geriausios prieinamos technologijos
buvo skirtos sudėtingoms matematinėms
problemoms spręsti
 Nuo II pasaulinio karo kilo nauja idėja, kad
kompiuterius taip pat galima naudoti saugoti ir
ieškoti duomenų
Kompiuterių istorija
 Mechaniniai kompiuteriai
 Mechaniniai kompiuteriai yra prietaisai, kuriose tokios judamos
dalys, kaip mygtukai, slankikliai ir diskai, panaudotos
supaprastinti matematinius skaičiavimus
 1900 m. prie Graikijos Antikiteros salos buvo atrastas antikinis
astronominis kompiuteris, kuris datuojamas 150-100 m. pr. Kr.
(http://en.wikipedia.org/wiki/Antikythera_mechanism)
 Manoma, kad naudodamas krumpliaračius šis prietaisas galėjo
apskaičiuoti Saulės, Mėnulio ir, galbūt, planetų padėtį pagal bet
kokią nurodytą datą
 Abakas ir logaritminė liniuotė yra paprastų mechaninių
kompiuterių pavyzdžiai
 XVIII amžiuje Europoje labai ištobulėjo mechaninių laikrodžių
gamyba
 Krumpliaračių panaudojimas palaipsniui leido sukurti mechaninius
skaičiuotuvus
Kompiuterių istorija
 Mechaniniai kompiuteriai
 Leonardas da Vinčis suprojektavo ankstyvąjį mechaninį
skaičiuotuvą, tačiau jo nepagamino
 XVII amžiaus pradžioje sukurti tokie mechaniniai skaičiuotuvai,
kaip Schickard (1623 m.)
 Galėjo sudėti ir atimti šešiaženklius skaičius
(http://en.wikipedia.org/wiki/Schickard)
 Gottfried Leibniz 1694 m. pademonstravo skaičiuotuvą, kuris
galėjo apskaičiuoti kvadratinę šaknį
 1804 m. Jacquard audimo staklės buvo pirmasis mechaninis
įtaisas, kuriam panaudotos perfokortos – ankstyvasis
kompiuterio programos prototipas
 1821 m. Charles Babbage pradėjo projektuoti skirtuminį
mechanizmą, kurio įvesčiai būtų panaudotos perfokortos, o
išvestis būtų spausdinama, tačiau projektas liko neužbaigtas
 Pirmąjį komerciškai sėkmingą stalinį skaičiuotuvą 1893 m.
pradėjo pardavinėti William Burroughs
Kompiuterių istorija
 Elektromechaniniai skaičiavimai
 1884 m. Herman Hollerith sukūrė perfokortų sistemą,
kuri padėtų sudaryti 1890 m. JAV gyventojų surašymo
lenteles
 Kiekviena skylutė atitiko tam tikrą demografinę
charakteristiką, pvz., vedęs, amžius nuo 30 iki 35 m. …
 Kiekvienoje kortelėje buvo pažymėti vieno asmens statistiniai
duomenys
 Be to 1890 m. 63 milijonų JAV piliečių surašymas nebūtų
baigtas metais anksčiau planuoto grafiko, nors su beveik
dvigubai didesnėmis, negu 1880 m. surašymo, išlaidomis
 Skirtingai nuo Jacquard staklių, kortelių skylutės buvo
registruojamos elektriniu būdu
 1900 m., kitam surašymui, Hollerith sukūrė automatinį
perfokortų tiektuvą
Kompiuterių istorija
 Elektromechaniniai skaičiavimai
 Konrads Zuse 1936 m. sukūrė kompiuterį Z1
 Pirmasis programuojamas kompiuteris
 Po to Zuse gavo vyriausybės finansavimą ir pastatė
kompiuterius Z2 ir Z3
 Zuse kompiuteriams naudotos elektrinės relės
 Vokiečių Enigma mašina, II pasaulinio karo metu
naudota šiframs koduoti ir iškoduoti
 Harvardo universiteto Mark I kompiuteris, 1944 m.
 Naudojo elektrinių relių atmintį
 Per tris sekundes galėjo sudauginti du 33 skaitmenų skaičius
 Užėmė visą pastato aukštą ir per dieną aušinimui
suvartodavo keletą tonų ledo
Kompiuterių istorija
 Elektroniniai kompiuteriai: pirmoji karta
 Vietoje relių naudojo elektronines lempas
 Kadangi elektroninės lempos bėgant laikui
perdegdavo, šie kompiuteriai buvo gana nepatikimi
 1938 m. Joesph Desch ir Robert Mumma išrado
„Elektroninį akumuliatorių“, pirmąjį elektronines
lempas naudojantį skaičiavimo įtaisą
 1939 m. John V. Atanasoff ir Clifford Berry ėmėsi kurti
Atanasoff-Berry kompiuterį (ABC), pirmąjį skaitmeninį
kompiuterį
Kompiuterių istorija
 Elektroniniai kompiuteriai: pirmoji karta
 1943 m. Bletchley Park, Didžiojoje Britanijoje, buvo
suprojektuotas pirmasis elektroninis skaitmeninis kompiuteris
COLOSSUS
 Naudotas iššifruoti vokiečių Enigma mašina sukurtus pranešimus
 Mašinos sparta leido britams gauti ir iškoduoti vokiečių pranešimus
anksčiau, negu tai padarydavo Berlynas
 1946 m.: JAV armija Pensilvanijos universitete baigė įrengti
ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Calculator „elektroninį skaitmeninį integratorių ir skaičiuotuvą“)
 Naudotas skaičiuoti artilerijos sviedinių balistines trajektorijas
 Galėjo 300 kartų per sekundę dauginti du dešimtženklius
dešimtainius skaičius
 Neturėjo vidinių judamų dalių
 1948 m. IBM pradėjo gaminti 604 modelio kompiuterį
 Pirmosios darbo vietoje keičiamos (patogios prižiūrėti) plokštės
 Nepaprastai pasisekęs: IBM planavo parduoti 75, tačiau pardavė
5600
Kompiuterių istorija
 Elektroniniai kompiuteriai: antroji karta
 Vietoje elektroninių lempų naudojo tranzistorius
 1951 m.: „Bell Labs“ išrado tranzistorių
 Pirmasis tranzistorinis kompiuteris buvo pagamintas
„Bell Labs“, 1953 m.
 Turėjo 800 tranzistorių
 1958 m.: IBM pristatė 7090 modelio didįjį kompiuterį
 Pirmasis visiškai tranzistorinis didysis kompiuteris
 Mančesterio universiteto Atlas kompiuteris, 1962 m.
 Pirmasis superkompiuteris. 200 kFLOPS (tūkst. slankaus
kablelio operacijų per sekundę)
 Pirmasis kompiuteris, kuriame panaudota virtualioji atmintis ir
atminties puslapių kaita
Kompiuterių istorija
 Elektroniniai kompiuteriai: trečioji karta
 Vietoje tranzistorių naudojo integrines schemas
 Pirmąją integrinę schemą 1956 m. sukūrė „Texas
Instruments“,
 Tuo pat metu jas išrado ir „Fairchild Semiconductor“
 1969 m. „Intel“ pristatė pirmąjį 1 kB atminties lustą
 1965 m. pradėta gaminti IBM system/360
 1965 m. pasirodė DEC PDP/8
 Pirmasis minikompiuteris
Kompiuterių istorija
 Elektroniniai kompiuteriai: ketvirtoji karta
 Vietoje integrinių schemų panaudoti mikroprocesoriai
 1971 m. „ Intel“ sukūrė 4004 tipo centrinį procesorių
 Lankstieji diskeliai pasirodė 1971 m.
 Pirmajame 8 colių lanksčiajame diskelyje galėjo būti
saugoma 81,6 kB
 1972 m. sukurtas 8008 CPU
 200 kHz 4004 modelio versija, turėjo 3500 tranzistorių
 Galėjo adresuoti 16 kB atminties
 Pirmieji elektroniniai kišeniniai skaičiuotuvai, 1972 m.
 1974 m.: „Intel“ pristatė 8080 tipo mikroprocesorių
 Turėjo 6000 tranzistorių, adresavo 64 kB atminties, veikė
2 MHz dažniu
Kompiuterių istorija
 Elektroniniai kompiuteriai: ketvirtoji karta
 Pirmasis asmeninis kompiuteris, Altair 8800
pasiūlytas pardavimui kaip konstravimo rinkinys
1975 m.
 Pirmaisiais metais parduota daugiau kaip 2000
 Cray 1 – pirmasis kompiuteris, viršijęs vieną MIPS
(milijoną komandų per sekundę), 1976 m.
 Apple II pradėtas gaminti 1977 m.
 Kainavo 298 JAV dol., turėjo klaviatūrą
 Galėjo adresuoti 64 kB atminties, turėjo nespalvotą grafinį
ekraną
 Commodore PET, pirmasis asmeninis kompiuteris su
spalvotu ekranu, pristatytas 1977 m.
 1981 m.: parduotas pirmasis IBM PC kompiuteris
Informacijos saugojimo ir atgaminimo sistemos
 Gali būti kompiuterinės arba ne
 Nekompiuterinės: automatizuotos bibliotekos
paieškos sistemos
 Čia nagrinėsime kompiuterines sistemas
 Klasifikuojamos pagal duomenų tipą
 Dokumentų paieškos sistemos
 Saugo ištisus dokumentus
 Nuorodų paieškos sistemos
 Saugo tik bibliografinę informaciją apie dokumentus
 Metaduomenys
 Duomenų bazių valdymo sistemos
 Saugo struktūrizuotą informaciją, paprastai stulpeliais ir
eilutėmis
Informacijos saugojimo ir atgaminimo sistemos
 Fizinis komponentas
 Informacijos saugojimo ir paieškos sistemos turi būti susietos su
atitinkama kompiuterio technine įranga, pavyzdžiui, dideliais
standžiaisiais diskais arba juostų robotais
 Optimizavimas
 Pagal paskirtį informacijos saugojimo ir paieškos sistemos gali
būti optimizuotos tvarkyti tam tikro tipo medžiagą







Tekstą
Multimediją (hipertekstą)
Vaizdus
Garso įrašų failus
Vaizdo įrašų failus
Duomenų bazių įrašus
Erdvinius duomenis
Geografinės informacinės
sistemos
Geografinės informacinės sistemos
•
Pasiekimai, leidę atsirasti GIS
1. Kartografinės technikos tobulėjimas



Teminė kartografija, atsiradusi apie 1780 m.
Matematikos vystimasis
Statistikos ir demografijos vystimasis 19-ame amžiuje
2. Spartus kompiuterių vystimasis

Moore dėsnis: kompiuterių galingumas padvigubėja kas
treji metai
3. Kiekybinė geografijos revoliucija
Iš: Star and Estes, (1990). Geographic Information Systems: An
Introduction. Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall
Geografinės informacinės sistemos
 Kiekybinė revoliucija
 Siekta geografijos mokslą padaryti tikslesne, mažiau kokybine
aprašomąja disciplina
 20 a. septintojo dešimtmečio pradžia
 Nauji erdvės sampratos metodai
 „Kai galvojame apie žemėlapius, mūsų daugiau neberiboja įprastinė
Žemės erdvė,“ – Peter Gould, Pensilvanijos valstijos universitetas
 Pavyzdžiui, analizuojant pašto srautus Europoje nustatyti nematomi
kalbiniai barjerai
 Nauji duomenų analizės būdai
 Torsten Hägerstrand iš Švedijos Lund universiteto 1953 m.
naudodamas kompiuterinį imitavimą modeliavo erdvinę difuziją
 Ian McHarg „Projektavimas su gamta“ (1969 m.) – pirmą karta
panaudotos perklotos plastikinės skaidruolės
Geografinės informacinės sistemos
 Kompiuterinė kartografija
 Siekta automatizuojant rankinius procesus paspartinti popierinių
žemėlapių rengimą
 Naudota moderni techninė įranga
 Automatizuoti stereobraižytuvai
 Optiniai skeneriai
 Braižytuvai ir eilutiniai spausdintuvai
 Rezultatai buvo išvedami ant popieriaus, nesaugoti ir neanalizuoti
kompiuteriu
 Žemėlapis tebebuvo duomenų bazė
 Susikoncentruota prie esamų popierinių žemėlapių skaitmeninimo (įskaitant
visas jų klaidas)
 Nacionalinis vandenynų tyrimo biuras (National Ocean Survey – NOS)
 1973 m. parengė pirmąjį jūrlapį naudodamas kompiuterinę kartografiją
 Sutrumpino 18 mėnesių rankinio kartografavimo darbus iki šešių mėnesių
 10 % darbų vis dar reikėjo atlikti rankomis
 Vėliau dėl GIS suteiktų papildomų galimybių ši technologija
išnyko
Geografinės informacinės sistemos
 Kai kurie eksperimentiniai GIS darbai XX
amžiaus šeštąjį ir septintąjį dešimtmečiais
 Vašingtono universiteto geografijos fakultetas
 1958-61 m. laikotarpiu pirmavo taikydamas pažangius
statistinius metodus, kompiuterinę kartografiją
 Tarp garsių auklėtinių yra: Tobler, Bunge, Berry ir Nystuen
 Nacionalinės aplinkotyros tarybos eksperimentinės
kartografijos skyrius (Didžioji Britanija), 1967 m.
 GIS formaliai sukurta XX amžiaus septintąjį
dešimtmetį
Geografinės informacinės sistemos
 Kanados geografinė informacinė sistema
(CGIS)
 Pirmoji vektorinė GIS
 Kompiuterių programinę įrangą reikėjo rašyti
patiems nuo pat pradžių
 Pasiūlyta 1962 m. Roger Tomlinson
 Projektas pradėtas 1963 m.
 Pirmoji analizė baigta 1971 m.
 Projekto vykdymas užtruko ir viršijo biudžetą
Geografinės informacinės sistemos

Kanados geografinė informacinė sistema
(CGIS) (tęsinys)


Naudota rinkti ir analizuoti Kanados žemės
surašymo duomenis
Apėmė septynias temas:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.

Dirvožemio tinkamumas žemdirbystei
Rekreacinis tinkamumas
Tinkamumas laukiniams gyvūnams (kanopiniams)
Tinkamumas laukiniams gyvūnams (vandens paukščiams)
Tinkamumas miškininkystei
Esama žemėnauda
Kranto linijos
Kiekviena tema įvertinta skalėje nuo 1 iki 7
Geografinės informacinės sistemos
 Kanados geografinė informacinė sistema (CGIS)
(tęsinys)
 Prireikė daugybės naujovių, kurios buvo įtrauktos į
vėlesnes GIS
 Žemėlapių skenavimas
 Kad žemėlapius būtų galima skenuoti, jie turėjo būti perbraižyti
 Skenerį reikėjo sukonstruoti patiems








Skenuotų žemėlapių vektorizavimas
Erdvinės duomenų bazės išdėstymas žemėlapių lapuose
Duomenų išskirstymas temomis
Absoliučioji koordinačių sistema
Kintama koordinačių skiriamoji geba
Atskirti grafiniai ir atributų duomenys
Daugiakampių perdanga
Topologija
Geografinės informacinės sistemos
 Harvardo kompiuterinės grafikos laboratorija
 Įsteigta 1965 m., panaudojus Fordo fondo grantą
 Prie vienos temos įdarbino 40 žmonių
 Pirmuoju direktoriumi tapo Howard Fisher
 Fisher vadovavo Čikagos Šiaurės Vakarų universiteto grupei,
apie 1963 m. sukūrusiai SYMAP
 Sukūrė daug eksperimentinių kompiuterinio
žemėlapių rengimo produktų
 SYMAP (Synagraphic Mapping)
 Kartotiniu simbolių įmušimu spausdinamų žemėlapių išvestis
eilutiniu spausdintuvu
 Paprasta naudoti, turėjo ribotas funkcijas
 Pirmoji rastrinė GIS
Geografinės informacinės sistemos
 Harvardo kompiuterinės grafikos laboratorija
 Žemėlapių rengimo produktai
 CALFORM (septintasis dešimtmetis)
 SYMAP funkcijos, bet galima braižyti rašikliniais braižytuvais
 Geresnės legendos ir šiaurės rodyklės
 SYMVU (1969 m.)
 Perspektyviniai atvaizdai iš SYMAP išvesties
 GRID (1967 m.)
 Leido keletą rastrinių įvesties sluoksnių
 Pirmoji rastrinė perdanga
 POLYVRT (1974 m.)
 Leido kartu naudoti rastrinius ir vektorinius duomenis
 ODYSSEY (1975 m.)
 Plačiai naudojamos vektorinės perdangos ir analizė
Geografinės informacinės sistemos
 Aplinkos sistemų tyrimo institutas
 Įsteigtas 1969 m. Jack ir Laura Dangermond
 Pirmasis komercinis GIS tiekėjas
 Pradžioje konsultacinė kompanija
 Naudojo tokius Harvardo laboratorijos produktus, kaip GRID
 Produktai rėmėsi Harvardo laboratorijos tyrimais
 Arc/Info, išleista 1982 m.
 PC Arc/Info, išleista 1986 m.
 ArcInfo 8, išleista 1999 m.
Geografinės informacinės sistemos
 Ankstyvosios GIS
 XX amžiaus aštuntajame dešimtmetyje GIS buvo
labai brangios, ir bandyti jas panaudoti galėjo tik
didelių šalių vyriausybės
 Naudoti didieji kompiuteriai
 JAV gyventojų surašymo biuras
 1970 m. įvyko pirmasis geografiškai koduotas surašymas
 Naudoti DIME (dual independent map encoding –
dvigubo nepriklausomo žemėlapių kodavimo) failai
 Vėliau sukurti TIGER failai
 Minesotos valstijos vyriausybė
 Minesotos žemėvaldos informacinė sistema (Minnesota
Land Management Information System – MLMIS), 1976
 Iki 1977 m. veikė 54 įdiegtos GIS
Geografinės informacinės sistemos
 GIS XX amžiaus devintajame dešimtmetyje
 Naudoti specializuoti minikompiuterių grafiniai
terminalai (pvz. Tektronix 4170 prie Prime
minikompiuterių)
 Geriausi prieinami išoriniai įrenginiai
 Skeneriai
 Koordinatinės planšetės
 Rašikliniai braižytuvai
 Išvestis beveik visais atvejais buvo ant popieriaus,
tačiau braižytuvai buvo tokie lėti, kad galėdavo
generuoti nedaug rezultatų
 Rinkoje pasirodė daug GIS tiekėjų
 Pigesnė kompiuterių techninė įranga
Geografinės informacinės sistemos
 Komerciniai GIS tiekėjai
 ESRI, 1969 m.
 M&S Computing (vėliau pavadinta Intergraph)
1969 m.
 Universal Systems Limited (USL, vėliau CARIS),
įsteigta 1979 m.
 Autodesk, 1983 m.
 ERDAS 1984 (2001 m. įsigyta bendrovės „Leica
Geosystems“)
 MapInfo, 1986 m.
 Daug kitų tiekėjų pasirodė ir išnyko…
Geografinės informacinės sistemos
 GIS XX amžiaus paskutiniame dešimtmetyje
 Dažniausiai naudotos tinklinės Unix darbo stotys
 Kuriamos asmeninės darbo vietos žemėlapių rengimo
programos (MapInfo, ArcView)
 Iki 1995 m. asmeniniai kompiuteriai tapo pakankamai
pajėgūs dirbti su visas galimybes turinčiomis GIS
 PC Arc/Info (šiek tiek ribotos galimybės)
 ArcView, kuri pradžioje buvo pateikta, kad leistų žmonėms
peržiūrėti Arc/Info žemėlapius, palaipsniui įgijo vis daugiau
galimybių, kol galų gale ėmė veikti kaip visos apimties GIS
 ArcGIS 8 pateikta 1999 m., ir buvo visiškai išbaigtas GIS
sprendimas asmeniniams kompiuteriams
 1995 m. buvo įdiegta 93 000 GIS darbo vietų
Geografinės informacinės sistemos
 GIS XX amžiaus paskutiniame dešimtmetyje
(tęsinys)
 Pasirodė spalviniai rašaliniai didelio formato
spausdintuvai
 Išvestis beveik visais atvejais ant popieriaus
 Šiuo laiku braižytuvai/spausdintuvai jau buvo pakankamai
spartūs, kad per naktį galėtų nubraižyti 50 spalvotų brėžinių
(ir tai dažnai tekdavo daryti!)
Geografinės informacinės sistemos
 GIS dabar
 Vis daugiau duomenų prieinama internete
 Sudėtingesnė programinė įranga mažina darbo su
GIS problemas




Geresnės vartotojo sąsajos
Automatizuotas žymų dėstymas
Automatizuotas projekcijų konvertavimas
Mažiau topologijos problemų
 Popierių keičia internetinės sąsajos
Apibendrinimas
 Kartografija visuomet buvo jai naudojamų technologijų
išraiška. Kai kaskart tapdavo prieinamos vis
sudėtingesnės spausdinimo, iliustravimo ir mokslinio
vaizdavimo priemonės, kartografija darėsi vis tikslesnė ir
detalesnė. Tai matyti iš to, kaip buvo vaizduojamas
reljefas: grafines iliustracijas pakeitė šlaitų štrichavimas,
horizontalės, ir galų gale horizontalės ir šešėliais
rodomas reljefas
 Technologijų pažanga tęsiasi iki šiol, ir leidžia GIS kurti
žemėlapius, kurių anksčiau formaliai buvo neįmanoma
sukurti. Naujos technologijos, pavyzdžiui, vis
sudėtingesni nuotolinių tyrimų palydovai, kompiuteriai ir
programinė įranga ateityje žada tolesnį erdvinių
duomenų apdorojimo ir vaizdavimo technologijų
vystimąsi
Pagrindiniai terminai
 Geografinės informacinės sistemos (GIS)
 SYMAP
Kanados geografinė informacinė sistema (CGIS)
 Bendroji kartografija
 Teminė kartografija
 Didžiosios Britanijos topografijos tarnyba (Ordnance
Survey)
 Duomenų bazių valdymo sistemos (DBVS)
 Sąryšinės DBVS
 Nuotoliniai tyrimai
 Landsat
 Palydovinės navigacijos sistemos
 Pasaulinė vietos nustatymo sistema (Global Positioning
System – GPS)
 Galileo
LITERATŪRA
Aber, James S. Brief History of Maps and Cartography
(http://academic.emporia.edu/aberjame/map/h_map/h_map.htm)
(Feb. 24, 2006)
BBC News Online: World: Europe (2000). Lascaux caves reveal
earliest star map
(http://news.bbc.co.uk/2/low/europe/873365.stm) Feb. 27, 2007.
Burrough, Peter & Rachael McDonnell (1998), Principles of
Geographical Information Systems (2nd Ed.). Oxford: Oxford
University Press, p. 5.
Chrisman, Nicholas R. History of the Harvard Laboratory for
Computer Graphics: a Poster Exhibit
(http://isites.harvard.edu/fs/docs/icb.topic39008.files/
History_LCG.pdf) (Mar. 11, 2007)
Crone, G.R. (1968). Maps and Their Makers, 4th Ed. London:
Hutchinson University Library.
LITERATŪRA
Environmental Systems Research Institute. History of ESRI
(http://www.esri.com/company/about/history.html) (Mar. 11,
2007)
Ferri, Filippo (2000). GeoFile 2000-1: Preliminary Bedrock Geology
between Lay and Wrede Ranges, North Central British Columbia
(NTS 94C/12/8E; 94D/9,16)
(http://www.empr.gov.bc.ca/mining/Geolsurv/Publications/GeoFil
es/Gf2000-1/toc.htm) (Feb. 27, 2007)
From One Revolution to Another (An Introduction to the Ordnance
Survey)
(http://www.ordnancesurvey.co.uk/oswebsite/media/features/intr
oos/index.html)
GIS Development History (http://www.gisdevelopment.net/history)
(Mar. 11, 2007)
LITERATŪRA
Gregorvich, Andrew. Ancient Inventions of Ukraine
(http://www.infoukes.com/history/inventions/) Feb. 29, 2007.
History of Computing Project (http://www.thocp.net/timeline/1874.htm)
(Mar. 10, 2007)
Index of Cartographic Images illustrating maps from the Ancient
Period: 6,200 B.C. to 400 A.D. (http://www.henrydavis.com/MAPS/Ancient%20Web%20Pages/AncientL.html)
(Feb 24, 2006)
Infoplease. Information Storage and Retrieval
(http://www.infoplease.com/ce6/sci/A0825197.html) (Mar. 11,
2007)
Klinkenberg, Brian. History of GIS
(http://www.geog.ubc.ca/courses/klink/gis.notes/ncgia/u23.html SEC23.5) (Mar. 11, 2007)
LITERATŪRA
Minerals (1974).
(http://www.lib.utexas.edu/maps/europe/spain_mineral_1974.jpg)
(Feb. 27, 2007)
Using Oracle Data Mining to Analyze Sequence Data (Source:
http://www.oracle.com/technology/obe/obe10gdb/bidw/blast/blast.
htm) (Feb. 27, 2007)
Wikipedia. Antikythera Mechanism
(http://en.wikipedia.org/wiki/Antikythera_mechanism) (Mar 10.
2007)
Wilford, John Noble (1981). The Mapmakers. New York: Knopf
GII-01
GEOINFORMATIKOS
MOKSLO ESMĖ
2007 m. vasario 6 d.
Šios dienos darbotvarkė

Šioje paskaitoje aptarsime, kurią
geoinformatikos mokslo struktūros dalį
užima geografinės informacinės
sistemos

Nors GIS yra geoinformatikos mokslo
centre, yra daug susijusių technologijų,
kurios, veikdamos kartu su GIS padeda
spręsti sudėtingas problemas
KAS YRA GEOINFORMATIKA?
 Geoinformatika yra laisvai vartojamas visų
mokslų, kurie taikomi renkant ir apdorojant
duomenis apie Žemę, pavadinimas
 Geoinformatikos mokslas apima šias sritis:







Kartografiją
Geodeziją
Pasaulines vietos nustatymo sistemas
Nuotolinius tyrimus
Geografines informacines sistemas
Fotogrametriją
Geodeziją
Erdviniai duomenys
 Duomenys gali būti erdviniai arba neerdviniai
 GIS sukurtos darbui su erdviniais duomenimis, nors gali tvarkyti
ir neerdvinius duomenis
 Praktiškai visi duomenys turi tam tikrą erdvinį komponentą,
nesvarbu, ar šis erdvinis komponentas registruojamas renkant
duomenis
 Erdviniai duomenys gali būti naudojami išreikštai arba
neišreikštai
 Išreikštiniai erdviniai duomenys: elementų, apie kuriuos
renkami duomenys, buvimo vieta analizuojama tiesiogiai
 Autoavarijų vietos
 Neišreikštiniai erdviniai duomenys: elementų buvimo
vieta nenagrinėjama
 Autoavarijų skaičius pagal datą, oro sąlygas ir kt.
 Atkreipkite dėmesį, kad to paties duomenų rinkinio erdviniai
duomenys gali būti naudojami išreikštai arba neišreikštai
Erdviniai duomenys
Neerdviniai
Erdviniai
Namo nr. = 262
Adresas = 123 Main St.
Įvertinta vertė = 100 000 JAV
dol.
Namo nr. = 262
Amžius = 24
Įvertinta vertė = 100 000 JAV
dol.
X=530,242
Amžius = 24
Y=5,633,204
Namo nr. = 343
Namo nr. = 343
Įvertinta vertė = 120 000 JAV
dol.
Adresas = 221 Smith St.
Amžius = 15
Įvertinta vertė = 120 000 JAV
dol.
Namo nr. = 221
Amžius = 15
Įvertinta vertė = 82 000 JAV dol.
Amžius = 54
X=530,024
Y=5,633,002
Namo nr. = 221
Adresas = 406 Main St.
Įvertinta vertė = 82 000 JAV dol.
Amžius = 54
X=530,254
Y=5,632,704
Erdviniai duomenys
 Naujos technologijos, ypač, vis labiau prieinami
pasaulinės vietos nustatymo sistemos (GPS) imtuvai,
pradėjo erdvinių duomenų skverbimąsi į visas gyvenimo
sritis
 Netrukus nebrangūs GPS imtuvai bus prieinami
daugelyje plataus vartojimo prietaisų




Skaitmeninėse kamerose
Mobiliuosiuose telefonuose
Automobiliuose
Laikrodžiuose
 Vos prieš keletą metų buvo jaučiamas erdvinių duomenų
trūkumas. Labai greitai jų bus per daug
Duomenų bazių valdymo sistemos
 Viena iš esminių GIS funkcijų yra saugoti duomenis
 Tradiciškai GIS duomenys skirstomi į grafinius ir atributų
duomenis
 Grafiniai duomenys skirti vaizduoti žemėlapyje žymimus objektus
 Atributų duomenys yra žemėlapyje žymimų objektų
charakteristikos
 Analizuoti ir rodyti grafinius duomenis reikia specialių
programų
 Gali būti saugomi naudojant duomenų bazių valdymo sistemą
arba nuosavą failo formatą
 Atributų duomenys saugomi duomenų bazių valdymo
sistemoje
 Atributų duomenys gali būti nesunkiai išdėstomi lentelėse, kaip ir
bet kurių kitų rūšių verslo duomenys
Duomenų bazių valdymo sistemos
 Duomenų bazių valdymo sistemų kūrimas
prasidėjo anksčiau, negu GIS, ir turėjo įtakos
GIS raidai
 Kadangi atributų duomenys yra nemaža visų GIS
saugomų duomenų dalis, yra prasmės duomenų
valdymo sistemas naudoti kaip GIS komponentą
 Dabar pažvelgsime į duomenų bazių valdymo
sistemų vystimosi istoriją, nes ji atskleidžia GIS
vystimosi perspektyvą
Duomenų bazių valdymo sistemos
 DBVS vystimasis
 Hierarchinė DBVS
 Duomenys suskirstyti hierarchiškai, ir galima prieiti tik prie
hierarchijoje tarpusavyje susijusių elementų
 Gerai veikia su jau hierarchiškai organizuotais duomenimis
 Medžio struktūra
 „Informacijos valdymo sistema“ (Information Management System –
IMS) 1968
 Tinklinė DBVS
 Duomenys suskirstyti hierarchiškai, ir kiekvienas elementas
susietas su bet kuriuo kitu aukštesniu ar žemesniu hierarchijos
elementu
 Leidžia sąryšius „daugelis su daugeliu“
 „Integruotoji duomenų saugykla“ (Integrated Data Store – IDS) –
septintojo dešimtmečio vidurys.
Iš: Ullman, J.D (1988) Principles of Database and Knowledgebase
Systems. Rockville, MD: Computer Science Press
Duomenų bazių valdymo sistemos
 Hierarchinės ir tinklinės duomenų bazės
Šaltinis: Burrough and McDonnell, Principals of Geographical Information
Systems, 2nd Ed., p. 46
Duomenų bazių valdymo sistemos
 DBVS vystimasis
 Sąryšinės (reliacinės) DBVS
 Sąryšinės DBVS remiasi lentelėmis ir atsižvelgia į sąryšius
tarp lentelės elementų
 Lentelės gali būti susietos bendru raktu
 Įtraukti, tvarkyti ir ieškoti duomenų bazių duomenų gali būti
naudojama SQL (Structured Query Language – struktūrinė
užklausų kalba) – kalbą, panaši į anglų
 E.F. Codd’as, koncepcinis dokumentas (1970 m.)
 System R (IBM) 1973 m.
 Iš jos išsivystė SQL/DB, DB2, ir Oracle
 Ingres (Wong’as ir Stonebreaker’is, Kalifornijos Berklio
universitetas, 1973 m.)
 Iš jos išsivystė Sybase, Informix, NonStop SQL
Iš: Ullman, J.D (1988) Principles of Database and Knowledgebase
Systems. Rockville, MD: Computer Science Press
Duomenų bazių valdymo sistemos
 Kaip atrodo sąryšinė DBVS
Šaltinis: Burrough and McDonnell, Principals of Geographical Information
Systems, 2nd Ed., p. 47
Duomenų bazių valdymo sistemos
 Kaip atrodo sąryšinė DBVS
 Sąryšinė duomenų bazė, rodanti lentelėje
išdėstytus aminorūgščių duomenis
Šaltinis: http://www.oracle.com/technology/obe/obe10gdb/bidw/blast/blast.htm
Duomenų bazių valdymo sistemos
 DBVS vystimasis
 Objektinės DBVS
 Saugo ir ieško duomenų remiantis realaus pasaulio objektų
modeliais
 Objektai išdėstyti hierarchiškai, nuo paprasčiausių iki
sudėtingiausių
 Objektai paveldi aukščiau hierarchijoje esančių pirminių
objektų savybes
 Žinių bazių valdymo sistemos (ŽBVS)
 Saugo žinias taip pat, kaip duomenis
Iš: Ullman, J.D (1988) Principles of Database and Knowledgebase
Systems. Rockville, MD: Computer Science Press
Duomenų bazių valdymo sistemos
 Kaip atrodo sąryšinės DBVS palyginti su
objektinėmis
Šaltinis: Burrough and McDonnell, Principals of Geographical Information
Systems, 2nd Ed., p. 49
Duomenų bazių valdymo sistemos
 Sąryšinės duomenų bazių valdymo sistemos
lieka vyraujantis būdas GIS atributų duomenims
saugoti
 Yra keletas priežasčių, kodėl tebedirbame su
XX a. aštuntojo dešimtmečio technologija
 Objektinės ir žinių bazių valdymo sistemos iš tikrųjų
niekada realiai nepaplito
 Sąryšinis modelis realiai puikiai veikia su lentelių
duomenimis
Kartografija
 Žemėlapius ir jūrlapius paprastai rengia
vyriausybinės agentūros, turinčios įgaliojimus
rinkti ir platinti tikslią erdvinę informaciją
 Ši informacija vertinga didelei daliai visuomenės,
todėl vyriausybinėms agentūroms naudinga vadovauti
tokiems projektams
 Privačios bendrovės gali rengti žemėlapius,
padedančius vykdyti jų verslo operacijas
 Pavyzdžiui, miško kirtimų žemėlapiai
Kartografija
 Šimtmečius didžioji dalis erdvinės informacijos
buvo saugoma žemėlapiuose ir jūrlapiuose
 Žemėlapiai naudojami reljefo ypatybėms vaizduoti
 Jūrlapiai naudojami okeanografinėms ypatybėms
vaizduoti
 Vidutiniais masteliais plokščias popieriaus lapas
yra tinkamas vaizduoti Žemės paviršių
 Smulkiais masteliais reikia atsižvelgti į Žemės
kreivumą
 Stambiais masteliais vis labiau akivaizdu, kad turime
reikalų su trimačiais objektais, pavyzdžiui, greitkelių
viadukais
Kartografija
 Elementai žemėlapiuose ir jūrlapiuose vaizduojami
simboliniais taškais, linijomis ir plotais
 Šie elementai turi aiškias ribas, ir vadinami diskrečiaisiais
elementais
 Tokie duomenys, kaip vietovės aukščiai, paprastai
vaizduojami arba izolinijomis, arba spalvinant žemėlapio
foną skirtingomis spalvomis
 Šie elementai neturi ribų, ir vadinami tolydžiaisiais elementais
 Norint pateikti papildomą informaciją apie šias ypatybes,
gali būti užrašytas apibūdinantis tekstas
Geodezija
 Matininkai yra profesionalai, išmokyti kruopščiai
ir tiksliai rinkti erdvinius duomenis
 Tokius aukštus reikalavimus atitinkančių
duomenų rinkimas yra reikalaujantis daug laiko
ir brangus
 Ne visus erdvinius duomenis būtina rinkti taip
tiksliai ir kruopščiai. Todėl matininkai dirba šiose
srityse:
 Sklypų matavimai teisiniam registravimui
 Statybos aikštelių matavimai
 Tikslus orientyrų (benchmarks – žyminčių vietas,
kurių padėtys tiksliai žinomos), išdėstymas
Geodezija
 Matininkai naudoja specialią įrangą, leidžiančią
tiksliai nustatyti atstumus ir kampus
 Ši įranga, grindžiama poline koordinačių sistema,
leidžia matininkams matuojant naudoti trianguliaciją
 Pradėdamas žinomame taške ir atlikęs seriją
matavimų uždaru ratu taip, kad paskutinis matavimas
būtų toje pačioje vietoje, kaip ir pirmasis, matininkas
gali apskaičiuoti traversą
 Traversai leidžia labai tiksliai pakoreguoti kiekvieną
matavimą, nes paskutinė vieta yra ten pat, kur ir
pirmoji, ir bet koks išmatuotas skirtumas gali būti
proporcingai pridėtas tikslinant visus traverso
matavimus
Žemėtvarka
 Kartografai ir GIS technikai naudoja Dekarto
koordinačių sistemą (XY koordinates), o ne
polinę
 Perskaičiuoti polines koordinates į Dekarto
matematiškai nėra sudėtinga, tačiau gali būti
tūkstančiai matavimų, kuriuos reikia perskaičiuoti
 Koordinačių geometrijos (Coordinate geometry –
COGO) programinė įranga automatizuoja
transformaciją iš polinių į Dekarto koordinates,
leisdama matininkų pastabas įvesti tiesiai į GIS
Pasaulinė vietos nustatymo sistema
 Pasaulinė vietos nustatymo sistema (Global Positioning
System – GPS) yra palydovinė radionavigacijos sistema,
leidžianti nustatyti imtuvo padėtį metrų ar centimetrų
tikslumu
 Iš viso aplink Žemę 20 200 km aukštyje skrieja 24
palydovai, po keturis kiekvienoje iš šešių orbitinių
plokštumų
 Kiekvienas palydovas turi tiksliai išmatuotą orbitą, taip,
kad visą laiką būtų žinoma palydovo padėtis
 Derindamas keturių palydovų signalus GPS imtuvas gali
nustatyti savo padėtį maždaug 15 m tikslumu. Gali būti
panaudota keletas metodų (WAAS, EGNOS) patikslinti
GPS padėtį, ir pagerinti tikslumą iki mažesnės kaip 5 m
paklaidos
Pasaulinė vietos nustatymo sistema
 Rankiniai GPS imtuvai gali būti naudojami iškart
nustatyti padėties informaciją, kuri naudojama
GIS
 GPS imtuvas gali būti prijungtas tiesiai prie
kompiuterio, ir persiųstas failas gali būti konvertuotas
į suderinamą su GIS programine įranga formatą
 Delniniai GPS aprūpinti kompiuteriai taip pat gali būti
naudojami rinkti ir redaguoti GPS informaciją
vietovėje
 Topografinės klasės GPS imtuvai gali skaičiuoti
padėtis milimetrų tikslumu
 Juose naudojama sudėtinga elektronika ir algoritmai,
dėl to jie labai brangūs
Nuotoliniai tyrimai
 Paprasčiausia nuotolinių tyrimų forma yra rankinė
kamera. Rankinėje kameroje naudojami tokie pat
fizikiniai procesai, kaip daugumoje palydovinių nuotolinio
tyrimo sistemų. Rankinės kameros turi:
 Objektą: objektą, į kurį kamera nukreipta
 Jutiklį: įtaisą, kuriame priimama informacija apie objektą
(fotojuostą)
 Perdavimo metodą: tam tikrą metodą, kurį naudojant objekto
informacija patenka į jutiklį. Dabartiniu metu šiam metodui
naudojamos elektromagnetinės (šviesos) bangos
 Energijos šaltinį: šaltinį, iš kurio elektromagnetinės bangos
siunčiamos objekto kryptimi
 Jutikliai gali būti aktyvūs, patys turintys energijos šaltinį, pvz.,
radaras, arba pasyvūs, naudojantys kitur generuojamos energijos
šaltinį, pvz. Saulę
Nuotoliniai tyrimai
 Kaip ir kameros, nuotoliniai jutikliai gali būti
rankiniai, arba įrengti lėktuve ar palydove
 Dažniausiai galvodami apie nuotolinius tyrimus turime
omenyje palydovus
 Tačiau daugelį dešimtmečių pagrindinis nuotoliniu
būdu renkamų duomenų šaltinis buvo aeronuotraukos
 Spektriniai vaizdo skeneriai (pvz., CASI) taip pat gali
būti įrengti lėktuve
 Taip pat gaminami rankiniai spektrinio vaizdo
skeneriai
Nuotoliniai tyrimai
 Tyrimų platformos
Nuotoliniai tyrimai
 Palydovuose paprastai įrengiami trijų tipų
nuotoliniai jutikliai. Tai yra:
 Spektrinio vaizdo jutikliai (daugiaspektriai,
hiperspektriniai, ultraspektriniai) (pasyvieji jutikliai)
 RADAR (radaras – aktyvusis jutiklis)
 LIDAR (Light Detection and Ranging – lazerinis
lokatorius, aktyvusis jutiklis)
Nuotoliniai tyrimai
 Spektriniai vaizdo skaitytuvai priima duomenis
įvairiais diskrečiais spektriniais diapazonais
 Šie diapazonai gali būti matomoje arba
infraraudonojoje spektro dalyje
 Tarp tipinių diapazonų yra žaliasis, raudonasis,
mėlynasis, artimasis infraraudonasis ir tolimasis
infraraudonasis
 Šie diapazonai gali būti derinami spalvotame vaizde,
priskiriant raudonąjį diapazoną raudoniems vaizdo
taškams, žaliąjį – žaliems, o mėlynąjį – mėlyniems
taškams
 Žinoma, galime priskirti bet kurį šviesos diapazoną
bet kurios spalvos taškams, ir taip sukurti dirbtinių
spalvų vaizdą
Nuotoliniai tyrimai
 Jutiklių palyginimas
Nuotoliniai tyrimai
 Landsat
Nuotoliniai tyrimai
 Système Pour l’Observation de la Terre (SPOT)
Nuotoliniai tyrimai
 RADAR
 Skirtingai nuo spektrinio vaizdo skenerių, kurie naudoja matomąjį
elektromagnetinį spinduliavimą, radarai naudoja mikrobangas,
kurios gali prasiskverbti pro debesis ir rūką
 Radaras yra aktyvusis jutiklis, taigi, palydovai turi generuoti
pakankamai energijos, kad galėtų skleisti mikrobangas
 Kuo galingesnis mikrobangų šaltinis, tuo geresnė skiriamoji geba ir
didesnė mikrobangų skvarbos galia
 Renkant informaciją apie paviršiaus, nuo kurio atsispindi radaro
bangos, charakteristikas, gali būti panaudotos įvairios
apdorojimo gudrybės, pavyzdžiui, grįžtančių radaro bangų
poliarizacija gali suteikti informacijos apie paviršiaus sudėtį
Nuotoliniai tyrimai
 Radarsat-1
 Ledo judėjimo matavimai Antarktyje
Šaltinis: http://science.nasa.gov/headlines/y2002/22mar_ice.htm
Nuotoliniai tyrimai
 LiDAR (Light Detection and Ranging – lazerinis
lokatorius).
 Kaip ir radaras, LiDAR yra aktyvusis jutiklis
 Jutiklis į objektą siunčia lazerio šviesos impulsus.
Pagal šių impulsų atspindžius galima nustatyti tikslų
atstumą nuo jutiklio iki objekto
 Miškingose srityse kai kurie impulsai atsispindės nuo
miško lajos, o kiti nuo žemės, suteikdami informacijos
apie miško lajos aukštį. Tai labai naudinga
miškininkams
 LiDAR skiriamoji geba labai didelė. Lėktuve įrengtos
LiDAR sistemos gali siekti 10 cm skiriamąją gebą
Nuotoliniai tyrimai
 Geografiškai registruoti nuotolinio tyrimo sistemų
pateikti vaizdai gali būti įtraukti į GIS
 Vaizdai remiantis platuma ir ilguma pagal gautas Y
koordinates turi būti konvertuoti iš sferinio paviršiaus į
plokščią
 Po to geografiškai registruoti nuotolinių tyrimų
vaizdai gali būti panaudoti teikti geografinę
plačios srities informaciją
 Naujų duomenų rinkimas
 Žemėlapių atnaujinimas
Pagrindiniai terminai
 Koordinačių geometrijos (Coordinate Geometry – COGO)
programinė įranga
 Koordinačių sistemos
 Dekarto
 Polinė
 Duomenys
 Erdviniai
 Išreikštiniai erdviniai
 Neišreikštiniai erdviniai
 Neerdviniai







Geografinės informacinės sistemos (GIS)
Geografinis registravimas
Geoinformatika
Pasaulinė vietos nustatymo sistema (GPS)
Landsat
LIDAR
Nuotolinių tyrimų sistemos
Pagrindiniai terminai
 Spektriniai vaizdo skeneriai
 Hiperspektriniai skeneriai
 Daugiaspektriai skeneriai
 Ultraspektriniai skeneriai
LITERATŪRA
Burrough, Peter & Rachael McDonnell (1998), Principles of
Geographical Information Systems (2nd Ed.). Oxford: Oxford
University Press, p. 5.
Covey, Randall J. (1999). Remote Sensing in Precision Agriculture:
an Educational Primer (http://www.amesremote.com/title.htm)
(Feb. 24, 2007)
Science at NASA: Ice Continent on the Move
http://science.nasa.gov/headlines/y2002/22mar_ice.htm (Feb.
28, 2007)
World-Wide Media Exchange (http://wwmx.org/) (Feb. 24, 2007)