Transcript Geograficzne Systemy Informacyjne

Geograficzne Systemy
Informacyjne
GIS
Geographical Information System
Zagadnienia wstępne
dr hab. Ryszard Walkowiak prof. nadzw.
Wstęp
Czym jest Geograficzny System Informacyjny?
Podobnie jak inne systemy informacyjne, jak choćby System
Informacyjny
Lasów
Państwowych
(SILP),
jest
zorganizowanym
systemem
danych
i
procedur
pomagających ludziom w podejmowaniu decyzji.
Różni go od innych systemów to, że dotyczy obiektów, dla
których bardzo istotne jest ich położenie w przestrzeni.
Człowiek zachowuje się w pracy inaczej niż w domu, ale nie
wynika to ze zmiany jego miejsca pobytu, lecz z innej roli,
jaką na siebie przyjmuje. Człowiek pozostaje zawsze sobą.
Natomiast jeśli kawałek chodnika przesuniemy na inne
miejsce, to stanie się on bezużyteczny, lub zmieni swoją
funkcję, np. stanie się ścieżką rowerową. Jego istota związana
jest więc z miejscem.
Problem lokalizacyjny
co się dzieje, ma swoje miejsce w
przestrzeni. Wiedza o lokalizacji zjawiska może być
niezwykle istotna.
 Złożone zagadnienia, przy których rozwiązywaniu
potrzebne jest określenie położenia w przestrzeni
nazywa się problemami lokalizacyjnymi.
 Wszystko
Problem lokalizacyjny
Kilka przykładów problemów lokalizacyjnych:
 lokalizacja klinik i szpitali,
 wybór drogi przez firmy kurierskie,
 wybór optymalnego przebiegu budowanych autostrad,
 lokalizacja sklepów,
 właściwe gospodarowanie zasobami leśnymi, związane z tym
prowadzenie dróg oraz nowe nasadzenia,
 wytyczanie szlaków turystycznych w parkach narodowych,
 wybór przez turystów tras wycieczek i miejsc zakwaterowania
oraz wyszukiwanie dróg dojazdowych,
 stosowanie przez rolników nowych technologii informatycznych
w celu prawidłowego doboru rodzaju i dawek nawozów
sztucznych oraz środków ochrony roślin, w zależności od
warunków glebowych i rodzaju upraw.
Problem lokalizacyjny
Trzy główne cechy problemów lokalizacyjnych:
1.
Zagadnienie skali lub poziomu szczegółowości. Rozwiązania
architektoniczne budynku i działania sztabu antykryzysowego w
czasie katastrofy mają różne skale.
2.
Orientacja na zagadnienie praktyczne lub teoretyczne.
a.
b.
projektowanie, tzw. użytkowanie normatywne, np. projektowanie sieci
sklepów – zagadnienie praktyczne,
modelownie zjawisk w celu testowania hipotez, tzw. użytkowanie
pozytywne, np. teoria dryfu kontynentów – zagadnienie teoretyczne.
Aktualność w skali czasu.
3.
a.
b.
c.
Krótkoterminowe, np. codzienne nadzorowanie działania sieci
energetycznej,
Średnioterminowe, np. planowanie wycinki drzew w następnym
roku.
Długoterminowe, np. decyzja o rozszerzeniu i usprawnieniu sieci
sklepów.
Przestrzeń
Nazwa GIS sugeruje, że interesującą nas przestrzenią
będzie powierzchnia Ziemi. Jest tak w ogromnej
większości przypadków.
Podejmuje się także, uwieńczone powodzeniem próby
zastosowania narzędzi GIS-u do przestrzeni nie
geograficznych, np. do ludzkiego ciała, do genetyki.
Dane
Pojęcie
Dane
Informacja
Dowód
Wiedza
Mądrość
Łatwość
przekazu
Przykład z zakresu GIS
Charakterystyka
Łatwe
Surowe dane przestrzenne, np.
temperatura powietrza w
określonym czasie i miejscu
Neutralne, pozbawione
kontekstu. Gromadzone w
bazach danych.
Łatwe
Zawartość bazy danych
opracowana na podstawie danych
surowych
Różni się od danych pewnym
stopniem selekcji i organizacji
oraz przygotowaniem do
interpretacji.
Niełatwe
Wyniki analizy GIS
przeprowadzonej na podstawie
wielu zbiorów danych.
Sposób pozyskiwania wiedzy
na podstawie informacji.
Trudne
Uzyskana za pomocą dowodu
osobista wiedza o miejscach i
problemach
Informacja staje się wiedzą, gdy
może być odczytana i
zrozumiana.
Strategia przyjęta przez
decydentów
Bezstronna, opiera się na
wszelkiej wiedzy , z
równoczesną oceną skutków
podjętych działań.
Niemożliwe
Dane
Cechy szczególne informacji przestrzennej:
 Wielowymiarowość – aby określić położenie, trzeba
znać dwie współrzędne (x i y lub długość i szerokość
geograficzną).
 Wielkość – baza danych geograficznych może osiągać
tysiące gigabajtów.
 Możliwość prezentacji na różnych poziomach
rozdzielczości.
 Możliwość różnej prezentacji komputerowej.
 Łatwość uaktualniania.
Różne poziomy rozdzielczości
Mapa administracyjna Polski
Różne poziomy rozdzielczości
Ta sama mapa administracyjna Polski w innej skali
Postawienie problemu
Oprogramowanie GIS daje możliwość rozwiązywania
bardzo różnych problemów: ochrony środowiska,
rolnictwa, transportu itd.
Jeśli chcemy zbadać wpływ erozji wietrznej na
rolnictwo w Wielkopolsce, to musimy znać:
 mapę spadków terenu, składu gleby, położenie
zabudowań i barier naturalnych, siłę i kierunek
wiatru - bazy danych;
 zależność (model) wielkości erozji od wyżej
wymienionych czynników – oprogramowanie GIS
Postawienie problemu
Przykładowa mapa zawartości iłu w glebie pewnego pola.
Współrzędne
na osiach układu współrzędnych nie są
współrzędnymi geograficznymi. Obrazują odległość w
metrach od
początku układu współrzędnych.
ił
minimum curvature
250
200
150
100
50
0
50
100
150
200
250
300
4
8
350
12
16
400
20
24
28
450
32
36
40
500
Postawienie problemu
Rozwiązywanie problemów naukowych wymaga kilku
etapów:
 Określenie celu, który pragniemy osiągnąć przy możliwie
najniższych kosztach i największej precyzji;
 Wybór środków jego realizacji, tzn. pozyskanie danych i
wybór oprogramowania GIS.
Rozwiązanie konkretnego zadania może mieć więcej niż
jeden cel, np. przedsiębiorstwo zajmujące się obwoźną
sprzedażą posiłków przy planowaniu trasy odwiedzanych
miejsc będzie z jednej strony maksymalizować liczbę tych
miejsc a z drugiej wybierać miejsca, w których osiągnie
najwyższy dochód.
Definicje GIS
GIS jest pojęciem bardzo szerokim i pojemnym.
Najogólniej można powiedzieć, że jest narzędziem
usprawniającym prezentację i analizę zjawisk
przestrzennych.
Jednym z pierwszych przykładów praktycznego
zastosowania GIS było znalezienie źródła zakażenia
cholerą w Londynie, w roku 1854, na podstawie
rozmieszczenia pomp i przypadków zachorowań.
Londyn, 1856
Definicje systemów GIS i potencjalni
użytkownicy tych systemów
Definicja
Potencjalni użytkownicy
Zbiór map cyfrowych
Ogół ludności
Komputerowe narzędzie do
rozwiązywania problemów
przestrzennych
Decydenci, społeczności lokalne,
planiści
System wspomagający planowanie
przestrzenne
Specjaliści zajmujący się gospodarką
przestrzenną, urzędnicy administracji
Ewidencja obiektów i instalacji
przestrzennych
Zakłady wodociągowe i energetyczne,
firmy logistyczne
Narzędzie do badania prawidłowości
na podstawie informacji geograficznej
Naukowcy, badacze
Struktura GIS
Zarządzanie
Użytkownicy i
producenci
Sprzęt
Dane
Sieć
komputerowa
Oprogramowanie
Schemat obiegu informacji w GIS
Wejście: Dane
Problem
Geograficzna
Baza Danych
Wyjście: Wyświetlenie
Przekształcenia
i analizy
Przykładowe obszary zastosowań
 Administracja i usługi publiczne
 usługi komunalne
 gospodarka mieszkaniowa
 infrastruktura
 zdrowie
 Planowanie usług i działalności gospodarczej
 analizy rynkowe
 Logistyka i transport
 Środowisko przyrodnicze.
Przykładowe obszary zastosowań
Przykład zastosowania
GIS do przewidywania
zasięgu lasów na wyspie
Silbuyan na Filipinach
przy uwzględnieniu
trzech możliwych
scenariuszy:
1. brak ochrony lasów,
2. utworzenie parku
naturalnego,
3. utworzenie parku
narodowego wraz ze
strefą ochronną.
Literatura
 Leszek Litwin, Grzegorz Myrda: Systemy Informacji
Geograficznej. Zarządzanie danymi przestrzennymi w
GIS, SIP, SIT, LIS. Helion 2005.
 Paul A. Longley, Michael F. Goodchild, David J.
Maguire, David W. Rhind: GIS Teoria i praktyka.
PWN Warszawa 2008.