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 Wszystko 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. Paul A. Longley, Michael F. Goodchild, David J. Maguire, David W. Rhind: GIS Teoria i praktyka. PWN Warszawa 2008. Rozdział 1. Zagadnienia wstępne.

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: Zagadnienie skali lub poziomu szczegółowości. Rozwiązania architektoniczne budynku i działania sztabu antykryzysowego w czasie katastrofy mają różne skale. Orientacja na zagadnienie praktyczne lub teoretyczne. 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. 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 zestawienie pojęć wspomagających proces decyzyjny Pojęcie Łatwość przekazu Przykład z zakresu GIS Charakterystyka Dane Łatwe Surowe dane przestrzenne, np. temperatura powietrza w określonym czasie i miejscu Neutralne, pozbawione kontekstu. Gromadzone w bazach danych. Informacja Zawartość bazy danych opracowana na podstawie danych surowych Różni się od danych pewnym stopniem selekcji i organizacji oraz przygotowaniem do interpretacji. Dowód Niełatwe Wyniki analizy GIS przeprowadzonej na podstawie wielu zbiorów danych. Sposób pozyskiwania wiedzy na podstawie informacji. Wiedza Trudne Uzyskana za pomocą dowodu osobista wiedza o miejscach i problemach Informacja staje się wiedzą, gdy może być odczytana i zrozumiana. Mądrość Niemożliwe Strategia przyjęta przez decydentów Bezstronna, opiera się na wszelkiej wiedzy , z równoczesną oceną skutków podjętych działań.

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.

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 1856, 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 Zarzą- dzanie Dane Sieć kompute-rowa Sprzęt Opro- gramo- wanie Sprzęt Użytkow-nicy i produ- cenci

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: brak ochrony lasów, utworzenie parku naturalnego, 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.