G I S

şi

TELEDETECŢIE

2011

1

Introducere în GIS (Geographic Information Sistem)sau SIG – Sisteme Informatice Geografice

GIS este termenul apărut în anii 60’ ca acronim din Geographic Information System (Sistem Informaţional Geografic). El desemnează o “Colecţie organizată de echipamente şi programe de calculator, date geografice şi personal având ca scop culegerea, stocarea, actualizarea, manipularea, analiza şi vizualizarea tuturor formelor de date geografice referite (localizate) spaţial (georeferenţiate).

Denumirea de GIS (Sistem Informatic Geografic) derivă din faptul că fiecare element din baza de date se leagă de un anumit loc de pe suprafaţa Pământului. Acest sistem reprezintă organizarea informatizată a cunoştinţelor noastre privind spaţiul în care trăim, în scopul gestionării sau managementului corect al resurselor naturale şi a protecţiei mediului înconjurător. În esenţă, GIS este un sistem de management al informaţiilor sau suport al sistemului decizional.

Scopul sistemelor informaţionale geografice este acela de a furniza metode şi instrumente, ce se utilizează pentru transformarea informaţiilor spaţiale în hărţi. Acestea descriu sau analizează problemele contextuale, ce se doresc a fi studiate. Această, relativ nouă ştiinţă, include o serie de cunoştiințe interdisciplinare cum sunt: geografia fizică şi cartografia, pentru care GIS–ul este considerat a reprezenta evoluţia acestora în epoca informţiei digitale; informatica – în ceea ce priveşte folosirea database-ului, grafica digitală, etc.; geodezia – pentru localizarea în spaţiu şi reprezentarea în formă plană a conţinutului analizat; statistica – pentru analizele cantitative; sociologia – pentru analiza fenomenelor sociale şi demografice.

Privită la modul şi la împrejurările în care se utilizează noţiunea de GIS, trebuie făcute unele precizări. În primul rând nu se foloseşte singular, anume Sistemul Informaţional Geografic, ca fiind o singură entitate. Se creează astfel confuzie între un software GIS şi o aplicaţie realizată de către acesta, deoarece aplicaţia realizată se referă la o bază de date geografică şi la prelucrările specifice realizate asupra acestora într-un context precizat. În continuare vom face referire la un produs GIS, când se face referire la un pachet de programe, cum ar fi de exemplu ArcView, ArcGis, Intergraph, Grass, Map Info etc., şi proiect GIS, atunci când vorbim de o aplicație, ce se realizează cu ajutorul produsului GIS.

Frecvent utilizate în cadrul sistemelor informaţionale geografice sunt şi termeni ca: geomatică, care conform International GIS Dictionary (Mc Donnell, Kemp, 1995) este un termen apărut în Canada pentru a descrie activităţile legate de mijloacele ce privesc introducerea şi gestionarea datelor spaţiale din domeniul ştiinţific, administrativ şi tehnic, implicate în procesul producţiei şi managementul informaţiei spaţiale, şi geoinformatică, termen ce nu apare în dicţionarul mai sus menţionat, dar este frecvent utilzat în ţările anglo –saxone (geoinformatics), având în esenţă acelaşi înţeles.

Primul Sistem Informatic Geografic, recunoscut ca atare, a fost elaborat în Canada, (1962) şi s-a numit Canadian Geographical Information System. Iniţial a fost creat pentru inventarierea suprafeţelor de pădure, după care domeniul s-a extins înspre celelalte resurse naturale. Doi ani mai târziu, în SUA, s-a elaborat un sistem similar numit MIDAS care, s-a axat tot pe inventarierea resurselor naturale. Datorită tehnicilor rudimentare şi a slabei "informatizări” a societăţii, aceste sisteme nu s-au răspândit. În plus,

2

echipamentele, culegerea, întreţinerea şi prelucrarea datelor erau costisitoare, evoluţia lor a fost lentă şi în deceniul următor, iar aplicaţiile au glisat către domeniul militar.

Pătrundere mai semnificativă în domeniul civil, s-a făcut spre sfârşitul deceniului 9, odată cu ieftinirea calculatoarelor PC şi răspândirea lor masivă în toate domeniile. După 1990, încetarea războiului rece a produs realmente o exlozie de aplicaţii in domeniul civil. Produsele soft se dezvoltă şi se răspândesc într-o manieră fără precedent. La intervale de câteva luni apar versiuni îmbunătăţite, uneori mult diferite de precedentele, prin multitudinea de funcţii (cum ar fi de exemplu ArcView 3.0, faţă de versiunea 2.0). Toate acestea sunt însoţite de dezvoltarea tehnicii de calcul, în general, atât hardware (procesoare mai puternice, memorie mai mare, capacitate de stocare mai mare, echipament de introducere (digitizoare, scanere), dar şi de ieşire (plottere, imprimante) mai bune, ieftinirea CD-ROM, acces Internet, cât şi software (dezvoltarea limbajelor de programare).

Trebuie să precizăm faptul că la noi în ţară produsele GIS nu au o răspândire prea mare, deoarece acestea pretind echipament scump, iar softul este de asemenea scump. La toate acestea se adaugă necunoaşterea de către factorii de decizie a avantajelor pe care le oferă proiectele - GIS. Aceasta poate fi pusă în seama lipsei de educaţie în domeniu (cursurile sunt foarte rare şi costisitoare, ele axându-se pe o anumită gamă de prosuse soft). Un curs general de GIS, de altfel foarte important, nu rezolvă problema, ci doar oferă o imagine de ansamblu asupra modului în care ar trebui abordate problemele spaţiale. Menţionăm faptul că produsele GIS sunt foarte deosebite de alte softuri aflate pe piaţă, cum ar fi limbajele de programare, SGBO tradiţionale sau produse CAD.

Produsele GIS au un larg evantai de aplicaţii, în cele mai diferite domenii. Practic tot ce este legat de teritoriu intră, mai mult sau mai puţin sub incidenţa programelor inglobate intr-un GIS. Vom enumera pe scurt câteva domenii şi aplicaţii posibile.

• Utilităţi - aplicaţiile din această categorie fac parte din domeniul cunoscut sub numele de Automated Mapping and Facilities Management (AMlFM). Este vorba de gestiunea reţelelor de apă, gaz, electricitate, telecomunicaţii etc. Aceste aplicaţii necesită hărţi foarte precise, iar modelele vectoriale domină acest domeniu. Tot aici putem include amplasarea staţiilor de emisie/recepţie din sistemul de telefonie celulară.

• Mediu - într-o primă variantă, proiectele GIS sunt folosite pentru inventarierea teritoriilor afectate de poluare (apă, sol, aşezări). La un nivel mai ridicat se pot face studii privitoare la procesele de eroziune, alunecări de teren, studii de impact sau studiul calităţii apei, ce pot fi corelate cu diferite softuri specifice etc.

• Amenajarea teritoriului - consiliile locale sau judeţene pot beneficia de aportul adus de GIS în monitorizarea terenului, realizarea planurilor de amenajare urbanistică, comunală, judeţeană, regională sau interregională. Ca exemplu amintim: studiul amplasării unor blocuri de locuinţe (folosind date provenite de la utilităţi; hărţi ale conductelor de gaze, apă, informaţii privitoare la dimensionările acestora etc.)

• Agricultură şi silvicultură - inventarierea soiurilor de plante, insoţite de date atribut privitoare la tipul de sol, calitate, utilizare. Monitorizarea terenurilor agricole în vederea obţinerii de producţii maxime. Inventarierea pădurilor, a zonelor geografice protejate. Studiul privitor la oportunitatea amplasării exploatărilor de cherestea şi a fabricilor de prelucare a lemnului. Studii privitoare la conservarea patrimoniului forestier naţional. Proiectele GIS din acest domeniu fiind dublate de prelucrarea imaginilor satelitare.

3

• Resurse naturale – în ultimii ani, se investeşte din ce in ce mai mult în proiecte care conduc la depistarea resurselor naturale (minereuri, petrol, gaz, apă) utilizând produse GIS, prin preluarea informaţiilor de pe teren şi imagini satelitare.

• Transport – GIS-ul are un potenţial considerabil în gestiunea şi optimizarea transportului urban sau regional (trasee optime pentru autobuze, tramvaie, trenuri, la care se adaugă determinarea numărului optim de mijloace de transport pe perioade de timp). Tot aici putem include alegerea traseelor optime pentru maşinile de intervenţie (pompieri, salvare, poliţie). În transportul maritim, hărţile electronice (electronic chart) le înlocuiesc tot mai frecvent pe cele tradiţionale, iar orientarea navelor se face automat cu ajutorul unor echipamente specializate - Global Positionning System (sistem de poziţionare globală), acestea fiind direct legate de hăţile digitale.

• Demografie - baze de date privitoare la populaţie (pe grupe de vârstă, religii, profesii, învăţămînt, sănătate etc.) asociate cu o hartă administrativă la nivel de comună, produc diferite hărţi privitoare la distribuţia teritorială a unor variate tipuri de informaţii; rezultatul fiind o hartă orthoplet sau chromoplet.

• Marketing - având o hartă a unui oraş asociată cu o bază de date ce conţine recensăminte, plus localizările firmelor, se pot face studii referitoare la corelaţii dintre clienţi şi ofertanţii de servicii. Se poate merge până la simularea amplasării unui magazin într-o anumită zonă. Rezultatul este o hartă care prezintă modificarea clientelei magazinelor învecinate, sugerând deci oportunitatea amplasării sau nu a acelui magazin.

• Cadastru - inventarierea şi întreţinerea datelor spaţiale şi atributelor tuturor terenurilor. Odată realizat un sistem cadastral informatizat, intreţinerea datelor se face mult mai uşor, iar obţinerea de date asupra terenurilor se realizează instantaneu.

Proiectele GIS de anvergură au scopul de a obţine informaţii în vederea luării deciziilor. Modelarea şi simularea reprezintă concepte de bază în cadrul analizei spaţiale şi, de fapt, şi raţiunea de a fi a unui GIS.

Ştiinţa sistemelor informaţionale geografice necesită familiaritate cu conceptele şi instrumentele analizei spaţiale:

• Reprezentarea fenomenelor spaţiale – include metodele folosite de GIS, ca reprezentări a datelor raster şi vectoriale; metodele de localizare şi relaţiile spaţiale;

• Analiza datelor spaţiale – statistica teritorială, modelele geostatistice, aplicarea analzei proximităţilor şi topografiei locale, permiţând explorarea datelor dintr-o perspectivă spaţială, prin intermediul individuării de modele spaţiale, corelaţii, etc.;

• Vizualizarea şi redarea informaţiilor spaţiale – dincolo de metodele tradiţionale de realizare a hărţilor în formă cantitativă şi calitativă, tehnologia GIS permite modelarea tridimensională – dinamică a datelor multidimensionale; fâcând apel la capacitatea umană de a interpreta în formă vizual – intuitivă fenomenele complexe;

• Simularea sistemelor sociale în contextul spaţio-temporal – proietele GIS modelând evoluţia fenomenelor în spaţiu şi interacţinuea dintre diferitele geosfere;

• Accesarea datelor spaţiale – proiectele GIS permiţând accesarea informaţiilor în cercetarea teritoriului, bazându-se pe o coordonată spaţială.

1.1. Noţiuni generale despre sistemele informaticeSistemele Informatice Geografice fac parte din categoria Sistemelor Informatice

privite în ansamblu. În ultimile decenii s-a impus tot mai mult conceptul că “informaţia înseamnă

putere”. Astfel, luarea unei decizii importante se bazează din ce în ce mai mult pe analiza

4

informaţiilor asistată de calculator. Acest fapt a dus la apariţia şi dezvoltarea explozivă a unei adevărate pieţe a informaţiilor şi a sistemelor informatice. Din această cauză, preţul informaţiei despre o anumită resursă tinde să reprezinte jumătate din valoarea acelei resurse.

Informaţiile se transmit din ce în ce mai rapid prin cabluri, prin diverse suporturi materiale sau prin intermediul Internet-ului. Prelucrarea, analiza şi chiar interpretarea lor se realizează cu ajutorul sistemelşor de calcul (calculatoare, staţii grafice sau laptop-uri).

Sistemele Informatice sunt alcătuite din aceste sisteme de calcul, împreună cu programele, metodele, normele şi personalul specializat. Denumirea de informatică se compune din termenul – infor – ce sugerează informaţia, iar – matica – prelucrarea automatică a acesteia cu ajutorul calculatorului.

Deci, Sistemele Informatice sunt un ansamblu de:• personal – cel care lucrează;• date – obiectul muncii;• calculatoare – componente hardware;• programe informatice – componenta software, instrumentele de lucru;• metodele, modelele şi normele – conceptul muncii.Acest ansamblu are ca scop colectarea, stocarea, prelucrarea, adică manipularea

datelor, precum şi elaborarea unor rapoarte, concluzii sau recomandări pentru atingerea unui anumit scop, scop stabilit la începutul realizării sistemului informatic.

Societatea actuală a stăruit în dezvotarea calculatoarelor, trecându-se la modernizarea, revitalizarea şi perfecţionarea tuturor activităţilor productive sau neproductive. Acest lucru a însemnat dezvoltarea de programe specifice şi creşterea numărului de personal specializat pentru utilizarea programelor respective. Astfel, luarea celor mai bune decizii manageriale sau productive nu se mai poate realiza fără ajutorul calculatorului, fără un Sistem Informatic specializat.

Sistemele Informatice Spaţiale (SIS) au fost create pentru achiziţionarea, prelucrarea şi analiza informaţiilor care privesc spaţiul.

Înaintea lor, datele spaţiale se stocau, prelucrau şi analizau cu ajutorul planurilor topografice, a fotogramelor şi hărţilor. Fără a desfiinţa aceste forme tradiţionale, Sistemele Informatice Spaţiale le-au revoluţionat, utilizarea lor făcându-se la un nivel superior.

În funcţie de modul de prelevare a datelor şi obiectivele principale, există 5 categorii majore în cadrul Sistemelor Informatice Spaţiale:

1. Proiectare asistată de calculator (Computer Aided Design) – CAD – pentru desenarea şi proiectarea obiectelor. De exemplu, programul RELEASE din pachetul AutoCAD este specializat în grafica şi proiectarea 3D, utilizând limbajul LIPS. Sistemele CAD utilizează relaţii topologice simple şi au capacităţi limitate în domeniul analitic.

2. Sistemele de Cartografiere Computerizată – SCC – înlocuiesc procedeele cartografierii clasice cu ajutorul simbolizării, clasificării şi interogării automate. Harta tradiţională este înlocuită cu harta digitală, care alcătuieşte împreună cu elementele explicative o bază de date. Aceasta poate fi legată de un sistem de gestiune a bazei de date – SGBD – dar nu pot fi executate decât operaţiile simple de interogare, regăsire, afişare şi restituţie.

5

Un exemplu este cel al SCC numit MapInfo, care are un SGBD specializat pe date cartografie tematică, o bună calitate a restituţiei cartografice, dar limitări în domeniul analizei spaţiale.

Alt exemplu, de SCC performant este Advanced Cartographic Environment – ACE – care este o extensie necesară pentru alte SIS, fiind specializat în editarea hărţilor de înaltă calitate.

3. Sistemele Informatice de Teledetecţie – SIT – şi Sistemele Informatice de Fotogrammetrie – SIF . Teledetecţia şi fotogrammetria s-au dezvoltat mult în ultima perioadă de timp, ducând la apariţia unor programe specializate de achiziţie, procesare şi export a informaţiilor obţinute în aceste domenii. Cele mai cunoscute SIT sunt pachetele EASI/PACE, ImageWorks, OrthoEngine SE, ERDAS Imagine sau ImageStation, iar în domeniul SIF, pachetele OrthoEngineAe, OrthoMax, Softplotter sau Leica AG. Există şi unele sisteme mixte, care permit prelucrări atât ale imaginilor satelitare, cât şi ale fogramelor, ca şi sisteme pentru operaţii spaţiale foarte avansate, cum ar fi deducerea automată a modelelor digitale de elevaţie.

4. Sistemele Informatice Geografice – SIG sau GIS – se ocupă de cartografierea automată, inventarierea resurselor, analiza spaţială şi managementul activităţilor umane. Cele mai cunoscute sisteme SIG sunt ARC/INFO, ER Mapper, GRASS, IDRISI, Microstation, SPANS şi altele.

Adevăratele produse SIG se disting prin capacitatea lor de a efectua analize spaţiale şi modelare. Ultimele versiuni ale pachetelor SIG sunt capabile să importe şi să prelucreze imagini satelitare şi aerofotograme.

5. Sistemele Informatice de Vizualizare – SIV – numite şi viewere, sunt sisteme SIS care au ca obiectiv doar funcţiile de vizualizare şi interogare a bazei de date spaţiale . Ele sunt rezultatul unor adevărate SIS realizate de firme specializate pentru acele întreprinderi care nu au nevoie de toate funcţiile GIS, ci doar cele menţionate mai sus.

Toate aceste Sisteme Informatice Spaţiale au între ele multe aspecte comune, dar şi multe caracteristici proprii fiecărei categorii în parte.

Principala calitate a Sistemului Informatic Geografic, care îl diferenţiază de celelalte categorii, este capacitatea sa de a efectua operaţii analitice cu date spaţiale, deci calitatea sa de Sistem de Analiză Spaţială (SAS).

1.2. Geomatica şi geoinformaticaGeomatica este o disciplină nouă care se ocupă cu tehnicile şi metodele de

reprezentare şi studiere informatizată a suprafeţei Pământului şi a entităţilor acesteia. Această disciplină se referă la toate domeniile care achiziţionează, validează, stochează, prelucrează, analizează şi distribuie date georeferenţiate.

Geomatica (geo – Pământ; matica – prelucrarea automată a datelor georeferenţiate) are la bază disciplinele clasice care se ocupă cu modalităţile de măsurare, reprezentare şi studiere a suprafeţei Pământului:

• Geodezia;• Topografia;• Fotogrammetria;• Teledetecţia;• Cartografia;• şi metodele de lucru ale Geografiei cantitative şi ale Analizei Spaţiale.

6

Progresul rapid al geomaticii din anii 90 a fost posibil datorită dezvoltării tehnologiei calculatoarelor, hardware şi software, ca şi tehnologiilor de observaţie aeriene şi spaţiale.

Geoinformatica este o disciplină subordonată geomaticii, căreia îi oferă mediul de lucru – mediul informatic.

Geoinformatica este o disciplină specializată pentru abordarea bazelor de date spaţiale (BDS). Ea cuprinde o colecţie de aplicaţii ale tehnologiei informaţionale şi are ca scop studierea informatizată a suprafeţei Pământului şi a entităţilor acesteia.

Geoinformatica se întemeiază pe anumite metode computaţionale care deservesc baza de date spaţială (geometrie computaţională, grafică computerizată, proiect cartografic).

Geoinformatica are următoarele subdiviziuni:• Geoinformatica – propriu-zisă;• Discipline de reprezentare computerizată a suprafeţei Pământului;• Analiza spaţială;• GIS.1.2.1. Analiza Spaţială Scopul principal al unui Sistem Informatic Geografic este practic Analiza Spaţială

(AS) a datelor georeferenţiate şi a variabilelor regionalizate. Pentru a efectua o analiză spaţială, este necesar ca datele să fie georeferenţiate şi să fie şi alte funcţii SIG conexe:

• achiziţie;• editare;• validare;• stocare;• prelucrare primară;• vizualizare;• afişare.În cadrul SIG, pentru a efectua analiza spaţială, există proceduri specifice, care

combină SCBD (sistem de gestiune a bazei de date) cu metode de analiză statistică şi geostatistică, cu tehnici de procesare a imaginilor şi cu procedee de cartografiere computerizată. Procedeele şi metodele de analiză spaţială pot fi grupate astfel:

• operaţii spaţiale unare (singulare);• analize spaţiale unare;• metode de modelare spaţială;• metode de modelare spaţio-temporale.Analiza spaţială trebuie să îndeplinească simultan câteva deziderate:• să examineze şi să interpreteze datele;• să obţină un plus de informaţie aparent ascunsă;• să evalueze din punct de vedere cantitativ şi calitativ entităţile, procesele şi

fenomenele din spaţiul analizat;• să ofere un sprijin concret în vederea unei decizii corecte.Realizarea în practică a analizei spaţiale presupune utilizarea unei proceduri

analitice combinate cu:• managementul bazei de date;• analiza statistică şi geostatistică a datelor;• procesarea imaginilor;

7

• elemente de cartografie computerizată.Metodele matematice de modelare spaţială şi spaţio-temporală au drept scop

prezentarea căilor de realizare a modelelor de spaţiu şi a predicţiei, cu scopul sprijinirii analizei de decizie.

1.3. GIS - un domeniu interdisciplinarPentru proiectarea şi exploatarea unui GIS sunt necesare aporturile în proporţii

variate ale multor discipline, fiecare având o pondere mai mare sau mai mică în diferite faze de proiectare sau utilizare. În cele ce urmează vom enumera cele mai importante discipline care au condus la promovarea şi dezvoltarea GIS.

1. Geografia are o lungă tradiţie în analiza spaţială şi oferă un spectru larg de aplicaţii.

2. Cartografia - furnizează principala sursă de intrare pentru datele geografice sub formă da hărţi; cartografia digitală prin metode de reprezentare digitală şi de manipulare a caracteristicilor geografice precum şi metodele de vizualizare.

3. Teledetecţia - tehnici de achiziţie, procesare şi corecţie a imaginilor aeriene şi satelitare; imaginile sub formă digitală sunt o sursă importantă pentru constituirea bazei de date spaţiale;

4. Topografia – asigură precizia datelor legate de poziţia spaţială a obiectelor. În prezent este utilizat tot mai mult datele GPS-ului – Global Positioning Sistem.

5. Geodezia - oferă metode pentru controlul poziţiei, având un rol important pentru obţinerea acurateţii necesare datelor spaţiale;

6. Statistica - furnizează soluţii importante şi oferă metode de construcţie a modeleor de calcul pentru determinarea erorilor în datele geografice; majoritatea modelelor construite cu GIS sunt de natură statistică; multe tehnici statistice sunt folosite pentru analiză.

6. Informatica - furnizează hard-ul şi soft-ul necesar (proiectării şi exploatării GIS; oferă proceduri avansate de grafică, utilizându-se limbaje de programare, pentru reprezentare internă, manipulare, prelucrare şi afişare a datelor geografice;

• SG80 conţine proceduri şi funcţii pentru proiectarea, manipularea şi reprezentarea unui volum mare de date;

• CAD (Computing Aid Design - Proiectarea asistată de calculator) furnizează proceduri de intrare/afişare atât în 2D cât şi în 3D;

7. Matematica - multe ramuri ale matematicii se folosec pentru proiectarea GIS, precum şi pentru analiza datelor geografice; geometria computerizată se utilizează în grafică; logica bivalentă este folosită în realizarea operaţiilor pe hărţi (de exemplu algebra hărţilor); topologia şi teoria grafelor se utilizează in modelele topologice vectoriale; teoria probabilităţior; cercetările operaţionale pun la dispoziţie tehnici de optimizare în luarea deciziilor prin modelarea şi simularea unor fenomene geografice, ce sunt realizate prin intermediul ecuaţiior diferenţiale şi a proceselor stochastice. Menţionăm că aceste discipline, cu ramurile amintite sunt implicate atât în proiectarea, cât şi în exploatarea GIS. Unele ramuri au o pondere mai mare în proiectare, altele în exploatare. Este greu să se facă o selectare precisă a domeniilor care sunt necesare unui anumit utilizator. Considerăm că noţiunile de bază din disciplinele mai sus amintite sunt indispensabile în utilizarea corespunzătoare a unui proiect GlS. În plus, mai este necesar un bagaj de cunoştiinţe specifice domeniului cercetat (cartografie, geografie fizică, geografie umană, amenajarea teritoriului, mediu, cadastru, agricultură, etc.).

8

1.4. Alcătuirea unui GISComponente hardwareSistemele actuale sunt construite pentru a lucra fie pe calculatoare personale, fie pe

staţii grafice. În general, partea hardware a GIS-lui este următoarea (Haidu,1998):Pentru culegerea de date sunt necesare:• mouse şi tastatură (pentru date nespaţiale în special);• digitizor (pentru operaţia de digitizare);• scaner (pentru operaţia de scanare);• unitate de disc mobil şi modem (pentru preluarea de date digitale de pe alte

calculatoare sau de pe reţea).Pentru prezentarea rezultatelor finale:• un monitor cu ecran mai mare (pentru vizualizarea rapidă a hărţilor finale);• un periferic (imprimantă sau ploter) care să permită desenarea hărţilor pe suport

material;• un inscriptor CD (pentru imprimarea rezultatelor pe un suport informatic); • un modem (pentru transmiterea rezultatelor în reţea).Discul dur – hard discul – înregistreză programele şi baza de date.Componenete software Un GIS cuprinde un număr de programe grupate în module sau subsisteme.

Independent de modul de organizare, un GIS complet trebuie să includă următoarele componenete software, adaptate stocării şi prelucrării datelor localizate geografic (Haidu,1998):

• Sistem de intrare, editare, transformare, verificare şi validare a datelor;• Sistem de gestiune a bazei de date;• Sistem de procesare analiză a imaginilor;• Sistem de cartografie computerizată;• Sistem de analiză statistică şi spaţială;• Sistem de afişare şi redareBaza de dateO bază de date spaţiale este alcătuită din:• o bază de date grafică;• o bază de date atribut.În cadrul unor, cele două baze se integrează şi formează o singură entitate, harta

digitală. Ea este o colecţie de simboluri şi caracteristici, organizate în format numeric, pentru fiecare obiect reprezentat pe hartă.

Baze de metode şi modeleUn GIS trebuie să opereze conform unui plan clar şi a unui regulament bine

conceput, pentru a reuşi în ceea ce şi-a propus. Pentru a proiecta prin GIS un model al lumii reale, trebuie să identificăm şi apoi să

conceptualizăm problema ce trebuie rezolvată.Modul de introducere a datelor în baza de date a unui GIS, precum şi modul de

stocare şi analizare a acestora, depind de obiectivele propuse ale GIS, de modelele şi metodele care vor fi utilizate pentru prelucrarea datelor.

Personalul specializat

9

Pentru un randament maxim în lucrul la un GIS, sunt necesare cel puţin 4 peroane care să acopere următoarele specialităţi:

- geografie cantitativă;- analiză şi programare;- inginerie de sistem;- proiectare.În plus este necesar un specialist în:- geodezie – topografie;- teledetecţie – fotogrammetrie. În afară de aceştia, este necesar să fie prezent un specialist cu pregătire superioară

din partea utilizatorului GIS, cum ar fi urbanism, amenajarea teritoriului, geologie, protecţia mediului, apărare etc.

În afară de acestea, este necesar şi personal cu pregătire medie, operatori pentru baza de date sau pentru digitizare, numărul lor fiind stabilit în funcţie de amploarea proiectului şi de diversitatea perifericelor.

1.5. Obiectivele fundamentale ale GISÎn principiu, un Sistem Informatic Geografic trebuie să răspundă la următoarele 8

întrebări de bază:Localizarea – Ce se află la ... (în ...)? Prin această întrebare se caută să se afle ce există

într-un anumit loc. Locul poate fi descris în mai multe moduri: folosind codul poştal, strada şi numărul; coordonate rectangulare, x, y sau geografice: latitudinea, longitudinea.

Condiţia – Unde este ...? Acest tip de întrebare este inversul primei întrebări şi necesită analiza spaţială pentru a găsi răspunsul. Se doreşte a se afla unde anume se găseşte un teren sau obiect care să îndeplinească anumite condiţii, de exemplu, un teren irigat de 2 ha, o plantaţie de vie de 10 ha cu acces la drum asfaltat, etc.

Tendinţa – Ce s-a modificat de când ...? Acest tip de întrebare poate implica ultimele două (2 şi 3) şi doreşte să determine schimbările apărute într-un interval de timp dat. De exemplu, s-a introdus irigaţia pe un teren agricol, s-a construit un drum nou, etc.

Structuri – Ce structuri spaţiale există? Acest tip de întrebare este mai sofisticat şi cere un răspuns complex. Se poate formula o astfel de întrebare pentru a determina dacă degradarea reţelei de irigaţie este o cauză a recoltelor slabe. La fel de importantă poate fi şi determinarea altor cauze care nu corespund informaţiei existente.

Topologia – Care sunt vecinătăţile (cadrul)? Respectiv, în ce context spaţial se află obiectul? De exemplu, lângă o cale ferată, lângă un lac etc. Pentru a răspunde la această întrebare este necesară analiza spaţială a teritoriului.

Caracterizarea – Care sunt însuşirile obiectului, terenului? De exemplu, pantă, expoziţie, suprafaţă, drum asfaltat sau pietruit, lat de 5 m.

Prognoza – Ce se va întâmpla sau cum va fi peste ... n ani ? De exemplu, se va extinde zona urbană ..., va fi desecat lacul ...

Modelarea – Ce ar fi dacă ... ? De exemplu, ce se va întâmpla dacă se construieşte un stadion sau un aeroport, un drum, etc.

1.6. Modele ale lumii reale utilizate de geografi1.6.1. Harta

10

Harta este cea mai veche reprezentare bidimensională, a informaţiilor spaţiale. Ea presupune o abstractizare a realităţii, fiind prezente doar anumite trăsături ale realităţii şi cu un anumit grad de aproximare.

Hărţile pot fi :• topografice – cu scop general;• tematice – care conţin informaţiile despre un singur obiect sau o singură temă.Hărţile tematice prezintă distribuţia spaţială a unui singur obiect sau fenomen

geografic sub formă de:• izolinii;• regiuni cartografice.Izoliniile unesc puncte cu valori egale ale parametrului reprezentat, aproximând

continuitatea fenomenului şi oferind o imagine în trepte a trăsăturilor sale spaţiale. Pentru cunoaşterea caracteristicilor fenomenului între porţiunile dintre izolinii se efectuează extrapolări.

Regiunile cartografice sunt un alt mod de reprezentare a trăsăturilor spaţiale ale elementelor sau fenomenului geografic, respectiv:

- harta clasică cu poligoane colorate după o anumită valoare a unuia sau mai mulţi parametri;

- o regiune este un set de pixeli, suprafeţe sau poligoane descrise printr-un singur simbol.

Regiunea poate fi de mai multe categorii:• regiunea disjunctă – poate fi determinată de câteva ocurenţe areale discrete;• regiunea perforată – poate conţine poligoane care aparţin unor regiuni de alt tip;• regiunea uniformă.1.6.2. Macheta Macheta utilizează a treia dimensiune pentru reprezentarea entităţilor lumii reale,

prin aceasta apropriindu-se mai mult de realitate decât reprezentarea pe hartă. Are dezavantajul că nu redă un număr mare de detalii, ceea ce trunchiază realitatea.

Calitatea sa importantă este abilitatea de a stimula imaginaţia. 1.6.3. Fotografia aerianăFotografia aeriană, care se realizează cu ajutorul camerelor fotografice instalate pe

platforme aeriene, cum sunt baloanele, avioanele sau elicopterele, constituie încă principala sursă de informaţii şi date metrice sub formă analogică. Aceste înregistrări se prezintă sub formă de fotografii alb-negru, color sau spectrozonale. Fotografiile alb-negru se folosesc, în special, pentru întocmirea planurilor topografice prin metode fotogrammetrice, iar cele color şi spectrozonale, cu un bogat conţinut informaţional, se utilizează pentru diferite scopuri.

Fotografia aeriană reprezintă o sursă obişnuită de achiziţionare a datelor pentru GIS. Ea are avantajul că este mai sugestivă, dar prezentarea graniţei dintre entităţi este uneori relativ neclară, tranziţia făcându-se prin modificarea treptată a culorilor sau tonurilor de gri.

1.7. Surse de date pentru GISSistemele informatice geografice sunt reprezentări digitale ale structurilor sau

proceselor din lumea reală. Este esenţial, pentru o reprezentare cât mai corectă şi mai conformă cu realitatea, ca datele iniţiale culese de aceste sisteme să fie cât mai precise,

11

reale şi accesibile. Din acest motiv, este necesar să se evalueze de la bun început sursele de date care sunt utilizate în modelul GIS.

Înainte de achiziţionarea datelor, se identifică sursele de date, respectiv:- verificare metadatelor;- verificarea structurilor naţionale de date.1.7.1. Metadatele reprezintă date despre conţinutul, calitatea, condiţiile şi alte

caracteristici ale datelor. Principiul de funcţionare a metadatelor este căutarea secvenţelor. Există două

soluţii:- realizarea unui sistem de codificare riguroasă care să fie legat la un dicţionar de

termeni;- legarea bazei de date la un dicţionar de sinonime.Ideea principală în crearea şi întreţinerea unei metadate este de a construi sisteme

care să permită introducerea sau extragerea datelor cu uşurinţă. Aceasta presupune:- să faciliteze un acces rapid;- să ofere posibilităţi de căutare multicriterială;- să răspundă necesităţilor tuturor posibililor utilizatori.Principalele grupe de informaţii conţinute într-o metadată:- informaţii despre deţinătorii datelor (nume, adresă, specific);- informaţii despre sursa de date (titlul şi tipul acesteia);- descrierea fiecărui element din bazele de date ale deţinătorilor- categorii şi tipuri de date;- calitatea datelor;- gradul de completare;- forma de stocare;- scara şi rezoluţia de reprezentare;- sisteme de proiecţie;- posibilităţi de transfer;- nivel de actualizare;- unitate de măsură.1.7.2. Verificarea infrastructurilor naţionale de dateAceste infrastructuri sunt mari depozite de date, ce ajută la achiziţionarea,

procesarea, stocarea şi distribuţia datelor spaţiale. Ele includ:- materiale;- tehnologii;- personal. Dezvoltarea acestei metode este cauzată de creşterea exponenţială utilizării GIS, de

creşterea producţiei de date spaţiale, de creşterea cerinţelor de utilizare în comun a datelor în proiectele internaţionale, de menţinerea şi inducerea de competitivitate economică la nivel regional şi naţional.

1.7.3. Surse de date propriu-zisePrincipalele surse de date pentru GIS sunt:• hărţile;• datele obţinute prin fotogrammetrie sau teledetecţie;• datele din bazele de date digitale deja existente;• datele obţinute din măsurători (mai ale GPS).

12

◘ Hărţile sunt instrumentul tradiţional de lucru pentru utilizatorii de date geografice, fiind principalele forme de reprezentare codificată a realităţii geografice tridimensionale.

Dintre datele tematice cartografice existente în România cele mai importante sunt următoarele:

• hărţi geologice la sc. 1:50 000, 1:200 000 şi 1:1 000 000• hărţi geomorfologice la sc. 1:1 000 000• hărţi pedologice la sc. 1:10 000 pe comune (1/6 din ţară); şi 1:200 000 şi 1:1 000

000 pe întreaga ţară în formă numerică (digitală)• hărţi hidrogeologice la sc. 1:1 000 000• hărţi de folosinţe la sc. 1:10 000, 1:50 000 şi 1:1 000 000• hărţi ale ocupării terenurilor la sc. 1:100 000 (format numeric) (Corine Land

Cover)• hărţi de vegetaţie la sc. 1:500 000• hărţi rutiere la sc. 1:200 000 - 1:300 000• hărţi cu riscuri naturale (eroziune, alunecări, inundaţii) la sc. 1:500 000 - 1:1 000

000• hărţi climatice (temperatura, precipitaţii, nebulozitate, etc.) la sc. 1:1 000 000Hărţile prezintă câteva avantaje:- sunt mai uşor de procurat;- sunt disponibile la diferite scări;- există numeroase hărţi tematice care prezintă diferite fenomene spaţiale;- oferă perspectivă istorică;- au standarde de reprezentare bine stabilite;- datele sunt prezentate într-un sistem de referinţă geodezic.Dezavantajele hărţilor:- au scări diferite (spaţiale sau temporale) – scara influenţând cantitatea şi

calitatea datelor;- sunt o reprezentare generalizată a realităţii – nu oferă o imagine exactă a lumii

reale;- sunt, de asemenea, o reprezentare simplificată – prezintă doar o selecţie de

caracteristici într-un mod simbolic;- conţin erori şi distorsiuni introduse în procesul de cartografiere;- au sisteme de proiecţie sau sisteme de coordonate diferite, trecerea de la un

sistem la altul, deşi posibilă, fiind o sursă suplimentară de erori;- au conţinut diferit şi simboluri de reprezentare diferite;- prezintă o uzură morală rapidă, deoarece procesul de cartografiere este costisitor

şi consumator de timp;- sunt asemănătoare altor documente – datele trebuie capturate şi transformate în

formă digitală;- sunt documente pe un suport care se deteriorează relativ rapid, iar împăturirile

repetate duc şi le la apariţia de erori;- sunt supuse restricţionării legii dreptului de autor. ◘ Datele obţinute prin fotogrammetrie sau teledetecţieTehnologiile de teledetecţie permit achiziţia şi analiza datelor specifice. Captarea de

la distanţă a datelor se face din atmosferă sau din spaţiul cosmic, unde aparatura de

13

înregistrare este trimisă cu diverse mijloace de zbor: avioane, baloane, nave, sateliţi sau laboratoare cosmice.

Aerofotograma este o imagine statică, instantanee şi obiectivă a suprafeţei terestre. Simultaneitatea întregii imagini permite să se poată aprecia corect relaţiile spaţio-temporale dintre obiecte şi procese, deoarece în timpul scurt de expunere nu s-au produs schimbări care să facă să apară raporturi succesive în diferite părţi ale imaginii.

Aerofotograma nu poate reda toate obiectele indiferent de mărimea lor, fiind vorba de o imagine micşorată. Prin micşorare obiectele mici nu mai pot fi redate individual, imaginile lor devin nişte puncte, care se pot contopi într-o pată de o anumită culoare sau nuanţă de gri. Toate obiectele de aceeaşi mărime sunt reprezentate la fel, nefăcându-se nici o deosebire între ele.

Aerofotogramele se prezintă cel mai frecvent sub formă de copii pozitive de contact, realizate pe hârtie fotografică. De obicei, ele sunt de formă pătrată, mărimea lor depinzând de cea a clişeului, şi deci de tipul de cameră. Cele mai frecvente sunt de 23/23 cm şi 18/18 cm, mai rar de 13/13 cm. Mai puţin utilizate sunt aerofotogramele dreptunghiulare, de 13/18 cm.

Cel mai adesea, aerofotogramele folosite sunt cele alb-negru, mai rar cele color sau în infraroşu.

Pe aerofotograme sunt marcate unele date informative care sunt utile în cunoaşterea unor proprietăţi geometrice ale acestora, pentru identificarea lor, a regiunii pe care o prezintă şi-a timpului când s-au efectuat.

Aerofotogramele prezintă o serie de caracteristici fotografice şi geometrice.Culoarea este caracteristică pentru aerofotogramele color. Ea depinde de o serie de

factori:- culoarea obiectelor din teren;- caracteristicile materialului fotografic utilizat; - condiţiile de aerofotografiere. Tonul de gri este caracteristic fotogramelor alb-negru, în care culorile sunt

înlocuite cu nuanţe de gri. Tonul depinde de unele caracteristici ale obiectului, de condiţiile în care a s-a realizat aerofotografierea, de caracteristicile materialului fotografic şi de modul în care s-a făcut prelucrarea lui.

Tonul depinde de culoarea obiectelor, de gradul de iluminare a lor şi de puterea de reflexie, albedoul suprafeţei lor. Claritatea imaginilor

Claritatea imaginilor aeriene este exprimată prin contururile nete ale obiectelor şi ale detaliilor acestora. Ea depinde de calităţile obiectivului camerei aerofotografice, de corectitudinea punerii la punct a acestuia, de aşezarea corectă a filmului şi a planeităţii acestuia, aceleaşi condiţii intervenind şi în cazul realizării copiei pozitive.

Puterea de rezoluţie reprezintă caracteristica ce arată limita celor mai fine detalii liniare, care pot fi detectate pe fotogramele aeriene. Ea se exprimă în numărul de linii albe şi negre care pot fi observate pe distanţa de 1 mm. Pentru aerofotogramele foarte bune puterea de rezoluţie atinge valori de 20 linii / mm.

Mărimea detaliilor care pot fi identificate pe aerofotograme depinde nu numai de puterea de rezoluţie ci şi de contrastul dintre imaginea detaliului şi fondul pe care el este plasat. În cazul unui contrast puternic mărimea detaliului ce poate fi detectat pe o aerofotogramă cu o putere de rezolvare de 20 linii / mm poate ajunge la 0,02mm, iar

14

pentru un contrast mic doar la 0,05 mm. În acest caz pe o aerofotogramă la scara 1:10 000 mărimea obiectului reprezentat este de 0,5 m, la sc. 1:25 000 de 1,25 m, iar la scara 1:50 000 de 2,5 m. Dacă aceasta este mărimea minimă, asta nu înseamnă că el poate fi şi identificat întotdeauna. Caracteristici geometrice

Fiind executat cu o cameră metrică, fotogramele aeriene au o serie de proprietăţi geometrice. Fotograma aeriană are o proiecţie centrală, întrucât toate razele de lumină converg în focarul obiectivului camerei. Toate detaliile de pe suprafaţa terestră sunt proiectate central pe suprafaţa materialului fotografic.

Axa principală de proiecţie este axa optică a camerei, aceasta intersectând materialul fotografic într-un punct numit punct central al aerofotogramei. Liniile de perspectivă reprezintă razele de lumină care vin de la obiectele din teren şi care converg în focarul obiectivului, încât acesta este în acelaşi timp punctul de perspectivă. Planul de perspectivă este clişeul, iar distanţa perspectivei este distanţa focală a obiectivului.

Datele satelitare sunt înregistrate de senzorii instalaţi pe platformele satelitare şi transmise prin sistem radio la staţiile de sol. Aceste date sunt în format digital, în mai multe benzi spectrale. La primii sateliţi Landsat erau un număr de 4 benzi spectrale, pentru ca pe măsură ce tehnologiile au evoluat, sateliţii să fie dotaţi cu un număr sporit de canale (7-8).

Fiecare tip de suprafaţă terestră absoarbe o anumită porţiune din spectrul electromagnetic, ceea ce îi conferă o semnătură distinctă (culoare), exprimată în radiaţia electromagnetică. Cunoscându-se semnătura spectrală a unui obiect sau fenomen, ea poate fi utilizată pentru a cunoaşte şi alte elemente similare din peisajul terestru.

Înregistrărilor sateliatare prezintă două caracteristici de bază:• Rezoluţia spaţială – ea reprezintă un punct al imaginii cu o anumită valoare

radiometrică. Acest punct este numit pixel (picture element), element ce reprezintă cea mai mică parte dintr-o imagine.

• Rezoluţia spectrală – dată de numărul şi lăţimea benzilor spectrale ale senzorilor instalaţi pe platformele satelitare.

În domeniul GIS sunt utilizate înregistrări de la diverşi sateliţi:- LANDSAT (2, 4, 5, 7 ) – sateliţi americani;- SPOT – sateliţi francezi;- Resurs-R – sateliţi ruseşti;- IRS – sateliţi indieni;- RADARSAT – sateliţi canadieni;- ADEOS – sateliţi americano-niponi;- NOAA – sateliţi americani;- GEOS 1, 2, 3 – sateliţi americani;- GPS-NAVSTAR – sateliţi americani;- FORMOSAT-2 – satelit taivanez ;- KOMPSAT-2 – satelit coreean.Precum şi alţii.Utilizarea datelor satelitare în domeniul GIS prezintă o serie de avantaje:- conţin un număr foarte mare de date;- constituie o sursă importantă pentru diverse aplicaţii GIS;- asigură o monitorizare uşoară a modificărilor din teriroriu;

15

Sunt şi dezevantaje şi aici trebuie avut în vedere în primul rând costul ridicat al înregistrărilor satelitare, precum şi faptul că nu toată suprafaţa Pământului prezintă înregistrări de detaliu, ce pot fi utilizate în anumite proiecte.

◘ Baze de date digitale existenteAceste baze de date constituie una din cele mai importante surse de date pentru

GIS. Este mai ieftin să cumperi date existente, decât să le introduci personal în sistemul digital. Pot apare unele probleme legate de:

- transferul datelor de la sursă la sistemul nostru (reţeaua Internet, Intranet, copiere pe CD, dischetă etc.;

- formatul datelor respective (formatul diferit se rezolvă prin utilizarea de module de calcul specializate).

◘ Datele obţinute din măsurătoriÎn cazul că nu există date în nici una din aceste forme prezentate mai sus, se

recomandă culegerea da date noi prin măsurători. Măsurători topografice convenţionale se utilizează pentru suprafeţe mici.

Măsurătorile şi releveele topografice calculează coordonatele relative ale punctelor necesare pentru proiectarea grafică a obiectelor şi entităţilor spaţiale. În măsurătorile topografice se pleacă de la unghiuri şi distanţe cunoscute pentru a determina poziţia altor puncte. Ca puncte şi distanţe cunoscute sunt cele din reţeaua geodezică de triangulaţie şi altele.

Utilizarea de instrumente moderne electrono-optice în măsurători, permit realizarea unei precizii ridicate, de până la ± 1 cm.

Măsurătorile topografice prezintă câteva avantaje:- acurateţe mai mare în determinarea unor entităţi de dimensiuni mici;- determinarea poziţiei entităţii în sisteme de coordonate autohtone.Ca dezavantaje trebuie menţionat timpul mai mare de achiziţie a datelor, scara

relativ mare şi dependenţa de condiţiile meteo.Determinările GPS au apărut în urma dezvoltării reţelei de sateliţi din Sistemul

GPS-NAVSTAR. Acesta este operaţional pe deplin din anul 1992, cuprinzând un număr de 24 sateliţi de tip NAVSTAR, ce evoluează la 20 000 km altitudine, pe orbite circulare cu perioada de revoluţie de 12 ore.

Pentru o determinare cât mai bună a poziţiei entităţii la sol, este necesar să existe cel puţin 4 sateliţi. Poziţia entităţilor este precizată prin coordonate polare, utilizând elipsoidul World Geodezic System - WGS 84.

Determinările GPS prezită avantajul timpului scurt de determinare, o acurateţe relativ ridicată a datelor şi formatul digital al datelor de intrare.

Ca dezavantaje, trebuie menţionat preţul de achiziţie destul de ridicat şi, mai ales, integrarea acestor date în sistemele de referinţă proprii (în ţara noastră se utilizează elipsoidul Krasovski).

1.7.4. Tipurile de dateÎn GIS sunt utilizate două tipuri de date: spaţiale şi descriptiveDatele spaţiale sunt punctul, linia şi poligonul, iar în funcţie de aplicaţie, prin

compunerea acestor elemente, se pot crea elemente de tip: nod, vertex, arc, reţea sau arie.Datele spaţiale geografice sunt stocate în modul vector sau raster, prelucrarea lor în

diverse scopuri se face cu module specializate ale programului.

16

Datele descriptive (atribute) descriu magnitudinea entităţilor sau fenomenelor studiate. Stocarea acestor date se face în fişiere separate.

● Atributele geografice Componentelor spaţiale geografice indică în primul rând localizarea acestora şi

apoi, eventual, forma şi extinderea spaţială. Pentru a putea fi procesate şi supuse procedeelor de analiză spaţială, acestea au nevoie de asocierea unor atribute, care ţin de natura datelor sau de diverse aspecte cantitative.

Atributele pot fi structurate de către utilizator, gestiunea lor realizându-se prin mecanisme clasice SGBD (sisteme de gestiune a bazelor de date).

GIS utilizează valorile atributelor în calcule şi poate construi alte atribute sau valori din atribute pe care le include în bazele de date pe care le gestionează.

Atributele geografice pot fi:• simple (nume de oraşe, râuri, munţi etc.);• descriptive (tip de sol, folosinţa terenului, forma de relief etc.);• valori cantitative (temperatura medie anuală, înălţimi etc.);• valori calitative; etc.Pentru măsurătorile de ordin calitativ se folosesc se folosesc scările de măsură

cunoscute:- scara ordinală (relativă – mic, mare, îngust, larg etc.);- scara raţională (numerică cu originea 0); - scara nominală (pentru cuantificări calitative independent de scara liniară – cod

poştal);- scara de interval (oferă informaţii despre magnitudinea – mărimea – diferenţelor

dintre intervale – de ex. ºC).În afară de aceste atribute obişnuite, există patru tipuri principale de atribute

geografice:1. Identificatori unici sau etichete asociate cu fiecare unitate spaţială. Aceste

atribute permit referirea simultană la entitate şi la localizarea acesteia.2. Atribute care exprimă geometria entităţii spaţiale.3. Atribute care exprimă relaţia dintre entităţile spaţiale. Relaţiile posibile sunt:

conectivitate, adiacenţă, incluziune.4. Atribute asociate cu alte proprietăţi ale entităţilor spaţiale sau ale localizării

acestora. Astfel sunt diverse caracteristici fizice, conceptuale sau socio-economice.Unele atribute trebuiesc introduse de la început în baza de date, altele pot fi deduse. Numărul de atribute necesare pentru a descrie o entitate sau localizarea acesteia nu

este limitat, depinzând de obiectivele GIS-lui respectiv, ca şi de discernământul utilizatorului.

1.7.5. Selecţionarea datelor necesarePentru a reduce costurile, în achiziţia datelor utilizate de un GIS, există 2 tendinţe

contrare, care trebuie păstrate într-un anumit echilibru:- restrângerea datelor la strictul necesar;- utilizarea datelor pentru mai multe aplicaţii.Costul de achiziţionare şi introducere a datelor este cam de 70-80% din total, de

aceea selecţionarea datelor este un proces important.Calitatea datelor introduse în sistem afectează calitatea rezultatului final, de aceea

este necesară creşterea calităţii datelor, dar aceasta duce la creşterea costului lor.

17

1.8. Sisteme geodezice de referinţă, sisteme de proiecţie, georeferenţiere1.8.1. Sisteme geodezice de referinţăSistemele geodezice de referinţă definesc forma şi mărimea Pământului, precum şi

originea şi orientarea sistemului de coordonate utilizat în realizarea hărţii. Ele furnizează suprafaţa de referinţă pe care se fundamentează întocmirea hărţilor şi GIS.

Există 2 categorii de sisteme geodezice de referinţă: sisteme locale şi sisteme geocentrice.

Sistemele locale aproximează foarte bine o porţiune din suprafaţa terestră. Centrul elipsoidului de referinţă nu coincide cu centrul de greutate al elipsoidului.

Sistemul geocentric aproximează forma şi mărimea întregului glob. Centrul elipsoidului de referinţă este chiar centrul de greutate al Pământului.

Cele mai utilizate elipsoide de referinţă sunt WGS72 şi WGS84, acesta din urmă este utilizat în măsurătorile GPS.

Sistemele Informatice Geografice performante permit alegerea elipsoidului adecvat pentru aplicaţia respectivă.

Altitudinile absolute ale punctelor de pe suprafaţa topografică a unei ţări se raportează la un punct de bază ce aparţine geoidului – punct zero fundamental – aflat în zona litorală, deoarece în aceste puncte suprafeţele elipsoidului şi geoidului se intersectează.

Tehnologia GIS foloseşte în planimetrie suprafaţa elipsoidului de referinţă, iar în altimetrie punctul 0 fundamental al geoidului.

Sistemele de coordonate Sistemul de coordonate cartezian are originea în centrul Pământului, axele Ox şi

Oy în planul ecuatorului, iar axa Oz este axa de rotaţie. Coordonatele unui punct sunt x, y, z care rezultă prin proiecţia punctului real pe cele trei axe.

Sistemul de coordonate polare descrie poziţia punctului prin d – dreapta vectoare care uneşte punctul cu centrul globului, unghiul α – măsurat în planul xOy între proiecţia dreptei d pe plan şi axa Ox şi unghiul β – măsurat între dreapta d şi proiecţia ei în planul xOy.

Sistemul de coordonate geografice al unui punct defineşte latitudinea, longitudinea şi altitudinea absolută a acelui punct faţă de nivelul 0 absolut.

Programele dedicate GIS sunt algoritmi ce permit transformarea coordonatelor dintr-un sistem în altul, operaţie necesară când sunt utilizate hărţi realizate în momente diferite de timp şi care nu se corelează.

Principalele căi de transformare a coordonatelor sunt: - transformările analitice;- transformările grid-grid (transformările liniare conforme şi transformările afine);- transformările numerice.1.8.2. Sisteme de proiecţiePrin sistem de proiecţie sau proiecţie cartografică se înţelege procedeul matematic

cu ajutorul căruia este reprezentată suprafaţa curbă a Pământului pe o suprafaţă plană.Elementele unui sistem de proiecţie:• planul de proiecţie poate fi o suprafaţă plană, cilindrică sau conică, tangentă sau

secantă la elipsoid. Liniile de tangenţă sau de intersecţie conservă elementele geografice nedeformate. Cu cât ne îndepărtăm de ele apar deformări.

18

• punctul de vedere sau de perspectivă – punctul din care se consideră că pleacă razele proiectante;

• punctul central al proiecţiei – punctul situat în centrul suprafeţei de proiectat;• scara reprezentării – raportul dintre elementele de pe elipsoid şi cele de pe

proiecţie;• reţeaua geografică – meridianele şi paralelele de pe elipsoidul de referinţă;• reţeaua cartografică sau canavasul – reţeaua rezultată prin proiecţia în plan a

reţelei geografice; • reţeaua kilometrică (caroiaj km) – sistem de drepte echidistante (1 km) trasate

paralel cu axele sistemului de coordonate.1.8.3. Proiecţii cartografice pentru RomâniaÎn decursul timpului au fost realizate numeroase tipuri de proiecţii cartografice

pentru a răspunde diferitelor necesităţi (conforme, echivalente, arbitrare, stereografice, ortografice etc.).

În ţara noastră se folosesc câteva tipuri de proiecţii cartograficeProiecţia Gauss-Kruger – pe elipsoidul Krasovski, este o proiecţie cilindrică

transversală. Are deformaţii mai mari decât proiecţia stereografică cu plan secant, dar are avantajul că poate reprezenta suprafeţe mari. Este o proiecţia conformă, care păstrează nedeformate unghiurile şi forma figurilor de pe teren. Se foloseşte la scări mari.

Această proeiecţie a fost introdusă în ţară din 1951 şi se foloseşte pentru hărţile topografice la sc.: 1:25 000, 1:50 000, 1:100 000 şi 1:200 000.

Proiecţia stereografică – pe elipsoidul Krasovski, este o proiecţie azimutală pe plan secant sau tangent la elipsoid. Este o proiecţie conformă. Deformaţiile distanţelor sunt negative în interiorul cercului secant şi pozitive în exteriorul lui.

Proiecţia azimutală perspectivă conformă stereografică 1970 cu plan secant are originea în punctul 460, 250 (la nord de Făgăraş). Se utilizează de obicei la scări 1:1 000 000 şi mai mici.

1.8.4. GeoreferenţiereaDatele spaţiale disparate trebuie raportate la un sistem comun, în care să se

stabilească cu exactitate poziţiile corespunzătoare din natură. Georeferenţierea este procesul prin care harta digitală este asociată cu coordonate

geografice reale. Sunt două tipuri de sisteme de georeferenţiere: continui şi discrete.Sistemele de georeferenţiere continui – măsurători continue ale poziţiei

fenomenului. Un astfel de sistem implică coordonate geografice, coordonate rectangulare corespunzătoare unui sistem de proiecţii şi coordonate geocentrice, ce se bazează pe un sistem de coordonate rectangulare cu originea în centrul Pământului.

În aceste sisteme sunt aplicaţii în care nu este necesară trecerea la coordonate geografice, fiind suficient un sistem de coordonate carteziene. În cazul hărţilor vectoriale, care deja conţin un sistem de coordonate locale (carteziene) trecerea la coordonate geografice se face prin transformări de coordonate. Practic georeferenţierea constă în determinarea coordonatelor geografice ale unor puncte cu mare precizie şi localizarea lor pe harta digitală. Urmând ca restul punctelor să fie calculate automat pe baza formulelor de transformare.

Sistemele de georeferenţiere discrete – poziţia fenomenului este măsurată relativ la unităţi fixe şi limitate ale suprafaţei Pământului. Precizia înregistrării e determinată de

19

mărimea unităţii. Sunt uşor de utilizat – când nu se cere o acurateţe prea mare. Aceste sisteme se bazează pe un indice de cod fără o utilitate imediată în reprezentarea pe hartă.

Trebuie menţionat faptul că noile coordonate trebuie să fie asociate cu o anumită proiecţie cartografică. În cazul raster nu avem nici un sistem de coordonate definit în imagine. Georeferenţierea constă în localizarea cu precizie maximă a unor pixeli dispersaţi pe imagine, cărora li se asociază (prin program) coordonatele geografice cunoscute dinainte. Coordonatele geografice ale celorlalţi pixeli se vor calcula tot cu ajutorul formulelor de transformare. Deoarece pixelul are dimensiune, lui îi va corespunde o suprafaţă pe Pământ, în consecinţă rezoluţia imaginii are o mare importanţă în determinarea coordonatelor. Reamintim că rezoluţia unei imagini digitale reprezintă dimensiunea maximă de pe suprafaţa Pământului căruia i se atribuie unui pixel. Putem spune că precizia localizării pixelului căruia i se atribuie coordonatele geografice este de ordinul rezoluţiei imaginii. Şi, în această situaţie, noile coordonate trebuiesc asociate cu un sistem de proiecţie.

Georeferenţierea constituie o mare problemă când apar hărţi digitale diseminate, adică provenite de la diferite surse şi care trebuie utilizate în comun.

1.9. Caracteristici de bază ale GIS Deoarece este o structură informatică complexă, vizionarea mentală a unui GIS este

dificilă. În expresia sa cea mai simplă, un GIS poate fi văzut ca o succesiune de strate, suprapunere (overlay concept) care redau în mod separat diferitele caracteristici ale unui teritoriu (fig. 1).

Această simplificare şi decupare a lumii reale în strate digitale (layere) este esenţială pentru orice tip de GIS. În acest fel, devine posibilă combinarea între diferite strate şi obţinerea de informaţii noi sau evidenţierea unor aspecte, neaccesibile în forma iniţială a datelor. Operaţia stratificării este bine cunoscută şi în geografia clasică, unde diferitele tipuri de hărţi, care redau numai o simplă caracteristică, poartă denumirea de hărţi tematice (de exemplu, căi de comunicaţie, limite administrative, hărţi de vegetaţie, sol, geologie etc.). Diferenţa este că, în GIS, aceste hărţi sunt sub formă digitală şi pot fi conectate între ele. În perechi sau mai multe strate simultan, ceea ce asigură obţinerea de date noi, neevidente în informaţia iniţială. În mod practic, atunci când se construieşte un GIS se face frecvent apel la hărţile tematice clasice, care odată digitizate şi introduse în GIS devin strate informatice (sau layere).

1.10. Sisteme de reprezentare a datelor spaţialeFiind vorba de un calculator numeric, este evident că stocarea trebuie făcută sub

formă de coduri numerice. După experienţe îndelungate, s-a convenit că reprezentarea internă a unei hărţi se poate face în două sisteme: sistemul vector şi sistemul raster. În sistemul vector harta este construită, în mare parte din puncte, linii şi poligoane. Fiecare punct şi extremităţile liniilor fiind definite prin perechi de coordonate (x,y), acestea pot forma arce, suprafeţe sau volume (caz în care se mai ataşează încă o coordonată). Caracteristicile geografice sunt exprimate prin aceste entităţi: o fântână va fi un punct, un punct geodezic va fi de asemenea un punct; un râu va fi un arc, un drum va fi de asemenea un arc; un lac va fi un poligon, dar şi o suprafaţă împădurită va fi un poligon.

În sistemul raster, imaginile sunt construite din celule numite pixeli (unitate de imagine), care este cel mai mic element de pe o suprafaţă de afişare, căruia i se poate atribui în mod independent o intensitate sau o culoare. Fiecărui pixel i se va atribui un

20

număr, care va fi asociat cu o culoare. Entităţile grafice sunt construite din mulţimi de pixeli, astfel că un drum va fi reprezentat de o succesiune de pixeli de o aceeaşi valoare; o suprafaţă impădurită va fi identificată tot prin valoarea pixelilor care o conţin. Între cele două sisteme există diferenţe privind modul de stocare, manipulare şi afişate a datelor. În figura 2 este surprins, într-un mod simplificat, cele două sisteme de reprezentare ale aceleiaşi realităţi. Am păstrat aceeaşi unitate de lungime pentru sistemul vector cu dimensiunea celulei din sistemul raster.

Fig. 1 – Conceptul suprapunerii (overlay concept). GIS oferă posibilitatea suprapunerii diferitelor tipuri de hărţi (după Ataman).

21

Hidrografie

Topografie

Infrastructură

Sol

Folosinţă

Sistem de coordonate

Suprafaţa pământului descrisăde hărţile de mai sus

a. b.Fig. 2. Reprezentarea vector (a) şi raster (b) a aceluiaş areal

Ambele sisteme au avantaje şi dezavantaje. Principalul avantaj al sistemului vector faţă de cel raster este faptul că memorarea datelor este mai eficientă. În acest sistem doar coordonatele care descriu trăsăturile caracteristice ale imaginii trebuiesc codificate. Se foloseşte, de regulă în realizarea hărţilor la scară mare. În sistemul raster fiecare pixel din imagine trebuie codificat, diferenţa între capacitatea de memorare nu este semnificativă pentru desene mici, dar pentru cele mari ea devine foarte importantă. Grafica raster se utilizează în mod normal atunci când este necesar să integrăm hărţi tematice cu datre luate prin teledetecţie.

Sistemul vector se bazează pe «primitive grafice». Primitiva grafică este cel mal mic element reprezentabil grafic, utilizat la crearea şi stocarea unei imagini vectoriale şi recunoscut ca atare de sistem. Sistemul vectorial se bazează pe:

1) PUNCTUL;2) LINIA (sau linia ce uneşte punctele);3) INTERSECŢIA (punctul care marchează capetele unor linii sau care se află la

contactul dintre arce);4) POLIGONUL (arie delimitată de linie);5) CORPUL (volum determinat de suprafeţe).Obiectele cartografice simple sunt alcătuite din primitive. Obiectele cartografice

mai complexe, precum şi obiectele geografice, sunt obţinute prin combinarea obiectelor simple.

PUNCTUL este unitatea elementară în geometrie sau în captarea fotogrametrică, dar nu trebuie confundat cu celula din reprezentarea raster, deoarece el nu are nici suprafaţă nici dimensiune. El reprezintă o poziţionare în spaţiu cu 2 sau 3 dimensiuni. În figura 3 am redat modul de afişare al punctelor, precum şi modul de înregistrare pe suport magnetic (în 2D). Fiind vorba de un calculator numeric, înregistrarea pe suport magnetic se va face sub formă de numere. Mai precis, fiecare punct va fi înregistrat într-un fişier sub formă de tabel care conţine două coloane. În prima coloană va apare un număr de identificare (care este unic), iar în a doua coloană coordonatele punctului în sistemul de referinţă ales. Pentru ca aceste puncte să fie afişate pe monitor sau imprimantă, se scrie un program (într-un limbaj de programare) care va conţine instrucţiuni privitoare la configurarea ecranului, instrucţiuni de citire din fişier a numerelor care reprezintă coordonatele şi, în final, instrucţiunile de afişare pentru echipamentul de ieşire, respectiv

22

monitor sau imprimantă. În cadrul produselor GIS, aceste programe sunt înglobate într-o structură mare (care reprezintă de fapt software GIS) şi care este apelat prin comenzi, ce apar fie sub formă de meniuri, fie sub formă de icoane. De exemplu o comandă pe care putem să o numim View poate realiza afişarea pe ecran, iar o comandă Print va produce listarea la imprimantă sau plotter, funcţie de driverul instalat pe calculatorul respectiv.

Aceasta este, în mare, modul cum este organizat un produs GIS în ceea ce priveşte afişarea unui grafic. În mod similar se efectuează şi afişarea arcelor (liniilor) sau a poligoanelor.

Fig. 3. Reprezentarea grafică şi tabelară a puctelor

LINIA este o succesiune de joncţiuni (legături) între o succesiune de puncte. Este vorba de o entitate dublă, el fiind format din una sau mai multe joncţiuni, ele însele reunind două sau mai multe puncte. De cele mai multe ori joncţiunea esta o dreaptă. Astfel, un arc este, în general, o linie frântă ce uneşte direct două puncte ale parcursului. O linie frântă poate aproxima suficient de bine orice curbă prin micşorarea segmentelor. Un arc este orientat direct în sensul parcursului, de la punctul iniţial la cel final. Ca şi în cazul punctelor, înregistrarea pe disc se va face sub formă tabelară, în prima coloană vom

23

avea numărul de identificare, iar în coloana a doua vor fi trecute toate coordonatele segmentelor care formează arcul. Aici nu s-au pus în evidenţă intersecţiile. Arcul este o entitate de bază în modelele vectoriale şi este asociat cu entitatea nod (vezi modele topologice de reţea).

INTERSEŢIA este definită ca o extremitate de linie şi nu trebuie confundat cu conceptul de punct abordat mai sus. O linie este obligatoriu mărginită de un punct de origine şi o intersecţie de destinaţie (modelul topologic de reţea). Acestea indică sensul de parcurgere al liniei, altfel definit, fiecare intersecţie este un vârf al unui graf. Acest graf este planar, dacă toate intersecţiile dintre linii formează puncte nodale.

POLIGONUL este definit de un parcurs liniar, ce sunt conectate întrun sistem de intersecţii definte într-un graf planar. Unui poligon îi este ataşat în mod obligatoriu un centru izolat numit centroid. Acest centru privilegiat permite construirea suprafeţelor în jurul lui, până la limitele formate de liniile întâlnite.

VOLUMELE, ca şi semne grafice primitive, sunt tratate mai puţin de produsele soft, de aceea nu le detaliem. Aminim doar că anumite pachete de programe oferă posibilitatea de a lua în considerare, calcula şi de a reprezenta prisme sau volume simple. Ele aproximează cu o precizie suficientă volumele de pe hărţile reprezentate în trei dimensiuni (3D). Reprezentarea uzuală în model 3D se face prin diferite tehnici cum sunt izoliniile, tin-urile (analiza spaţială).

1.10.1. Modele vectorialeModelul este o reprezentare convenţională a structurilor de date întrun context

precizat în care se identifică natura datelor (forme grafice primitive), operatorii ce prelucrează structurile de date, precum şi restricţiile impuse pentru menţinerea corectitudinii datelor (regulile de integritate deontologică). Sistemul de reprezentare vector a generat mai multe modele dintre care vom prezenta două, fiind cele mai importante şi reprezentative:

• modelul grafic este un model relativ simplu, ce priveşte gestiunea geometriei obiectelor, având ca scop principal de a le desena. Aşa cum am precizat, acest model utilizează primele două semne grafice menţionate: punctul şi linia (poli-linia). Noţiunea de poli-linie este specifică modelelor vectoriale topologice, care în mod implicit (aplicând teoria graf-urilor) trebuie să aibă o orientare, adică un punct iniţial şi un punct de sfârşit, fiind de fapt o linie frântă. Este important de menţionat faptul, că în acest model, poligonul este rezultatul închiderii unei poli-linii şi nu este privit ca un semn grafic primitiv şi deci nerecunoscut ca atare. Deficienţele acestui model fiind: graf-ul nu este întotdeauna planar (poligoanele se pot suprapune); fiecare linie este independentă (pot apare linii dublate); fiecare poligon poate fi descris în mod independent de celelalte poligoane prin linia care îl delimitează, mai precis el este recunoscut prin conturul său.

În general, fişierele modelului grafic sunt de tip DXF, ele putând fi citite de programele GIS, dar nu şi prelucrate. Pentru a putea fi prelucrate, ele trebuie importate într-un limbaj propriu GIS-urilor.

• modelul topologic, termen împrumutat din matematică, determinând poziţia relativă a obiectelor independente de forma lor exactă, de localizarea lor topografică şi de mărimea lor: liniile pot fi conectate, suprafeţele pot fi adiacente etc.; exprimând relaţia spaţială dintre semnele grafice primitive. De exemplu, topologia unui arc include definirea punctului de origine şi a punctului de destinaţie (în cazul modelului topologic de reţea) şi respectiv a poligonului din stânga şi dreapta (în cazul modelului topologic de

24

suprafaţă). Datele redundante (coordonatele) sunt eliminate, deoarece o poli-linie poate reprezenta o linie sau numai o parte din ea. Altfel spus, este vorba de o localizare fără coordonate, existenţa relaţiilor topologice permiţând o analiză geografică mai eficientă, cum este modelarea scurgerii lichidelor pe reţelele de apă/canal, combinarea poligoanelor (suprafeţelor) cu caracterisitici similare.

a. Modelul topologic de reţea adaugă modelului grafic entitatea de intersecţie (nod). Acestea fiind intersecţii izolate, independente de reţeaua de conexiuni, precum şi intersecţii combinate. Pe traseul unei poli–linii pot exista mai multe intersecţii, acestea aparţin însă aceleaşi linii (arc, poli-linie) (atunci când avem intersecţii de linii şi graful este planar). Se utilizează cu precădere în hărţile ce reprezintă distribuţii întro reţea (cabluri telefonice, elctricitate, gaz, infrastructură edilitară, în general, etc.).

b. Modelul topologic de suprafaţă este cel mai complet, el adăugând modelului topologic de reţea poligoanele delimitate la stânga şi la dreapta fiecărui arc. În plus suprafaţa este construită obligatoriu în jurul unui centru izolat, care nu aparţine parcursului liniilor. Apariţia suprafeţei induce două asociaţii suplimentare: o linie are obligatoriu un singur poligon la stânga şi un singur poligon la dreapta, invers un poligon este situat, fie la stânga fie la dreapta unuei linii sau mai multor linii. Graf-ul acestui model fiind de asemenea planar. Acest model reuneşte toate suprafeţele care inglobează suprafaţa totală a hărţii, de unde şi noţiunea de coverage, întâlnită în pachetul ArcInfo al softului ArcGis.

1.10.2. Modelele rasterSistemul raster generează un singur model numit model raster sau model matricial.

Acest model constă în divizarea hărţii (sau imaginii) într-un număr de celule echidimensionale cu ajutorul unei reţele (grid, în limba engleză) rectangulare de linii paralele, fie cu axele coordonatelor, fie cu meridianele şi paralelele geografice.

Fig. 4 - Coordonate în modelul raster

25

Împărţirea hărţii în “celule “ se mai numeşte şi “discretizarea teritoriului”. Celula rezultată are dimensiuni precise şi trebuie să fie suficient de mică pentru a permite reprezentarea limitelor obiectelor cu precizia necesară scopului propus. Cu cât precizia cerută este mai mare, cu atât suprafaţa reprezentată de celula raster este mai mică. De exemplu, pentru o celulă cu latura de 100x100m, precizia este de 1 ha. În cazul în care dorim o precizie de 100m2, latura celulei va fi de 10x10 m, deci suprafaţa iniţială de 100x100m va fi împărţită în 100 celule de 10x10m. Evident, dimensiunea redării grafice este în funcţie de scara adoptată. Fiecare celulă se identifică prin doi indici, unul corespunzător liniei, iar celălalt coloanei din matricea rezultată prin discretizare. Astfel, din punct de vedere al poziţiei, are loc o transformare de la coordonate reale, la coordonate cu numere întregi reprezentabile pe display-ul calculatorului (fig. 4). În acest caz, celula raster este redată de regulă printr-un “pixel” (prescurtare de la “picture element” din limba engleză).

Fiecărei celule raster îi corespunde o anumită valoare sau caracteristică a terenului. De exemplu, în cazul unui câmp agricol, putem avea parcele ocupate de n culturi (fig. 5).Când o celulă se suprapune peste mai multe caracteristici sunt două metode de atribuire a apartenenţei:

Metoda punctului central: dacă punctul central al celulei cade în caracteristica x, atunci i se atribuie caracteristica x.

Metoda suprafeţei dominante: celulei i se atribuie caracteristica care ocupă cea mai mare suprafaţă pe baza regulei de prezentare a caracteristicii de >50%.

Fig. 5 - Matrice raster pentru un câmp agricol

Aşa cum am văzut, rasterul este compus din celule mici de formă pătrată sau dreptunghiulară având o suprafaţă, de regulă egală cu rezoluţia sistemului. Am spus de regulă, deoarece nu intotdeauna pixelul este considerat ca unitate de referinţă, ci celula convenţională care este formată din mai mulţi pixeli. Acest lucru este relevant atunci

26

-5

-4

-3

-2

-1

0

0 1 2 3 4 5

1

2

3

4

5

A

P

V

V vie (1)

A arabil (2)

P păşune (3)

Matricea este:

1 1 2 2 2

1 2 2 2 2

1 2 2 3 3

1 3 3 3 3

3 3 3 3 3

când pe o hartă în sistem raster se face o scalare (adică se aplică un factor de multiplicare a imaginii) pe o porţiune din ea. Imaginea va fi constituită din pătrate, iar continuitatea se pierde, în prima sa formă sau dacă vreţi în forma originală, pentru a satisface cerinţele de acurateţe, harta digitală raster va avea celula egală cu un pixel. Încă o dată, precizăm că este vorba de reprezentarea internă a hărţii, care poate să coincidă sau nu cu rezoluţia monitorului sau a altor echipamente (plotter, imprimantă). In cazul în care monitorul are o rezoluţie mai slabă decât cea reprezentată intern, harta vizualizată va avea acurateţea monitorului, adică mai slabă. Invers, dacă monitorul are o rezoluţie mai bună, afişarea va fi la nivelul rezoluţiei interne. Totuşi există o anumită corelare între posibilităţile programelor de manipulare a datelor şi de performanţele echipamentelor periferice. De altfel, fiecare produs soft oferă o listă cu echipamentele I/E cu care este compatibil. Orice abateri de la aceste reguli conduce la imposibilitatea funcţionării corecte a programelor. În general, sistemul raster este un mare consumator de resurse. Pentru a ilustra necesarul de suport în stocarea unei hărţi în format raster, vom da câteva exemple. O imagine format A4 (210x297 mm), reprezintă, cu o rezoluţie a unei imprimante laser, aproximativ 9 milioane de celule (300 d.p.i = 12 puncte/mm şi 12x12 = 144 puncte mm² şi 144x 210 X 297= 8.981.280). În aceleaşi condiţii un plan de dimensiuni mai mari, 750x1050 reprezintă aproximativ 115 milioane celule. Modelul raster este simplu, el conţinând două entităţi: celula şi imaginea. Este important de notat că, o celulă nu are decât o singură valoare şi că această valoare este valabilă pe toată suprafata celulei, chiar dacă în procesul de actualizare sunt disponibile informaţii mai fine. Poziţia ei este definită prin număr de linie şi număr de coloană într-o imagine şi numai una. Este clar că în această entitate nu intră obiectele geografice. Acestea din urmă nu pot fi recunoscute decât după tema imaginii şi valoarea de atribut a fiecărei celule. O imagine presupune una sau mai multe celule. Fiecare imagine este definită de tema sa şi de un număr de imagine. Teritoriul care conţine această imagine este definit de coordonate şi de extremităţi. Aceste caracteristici conţin şi unitatea de măsură şi atributul fiecărei celule. În consecinţă putem rezuma:

CELULA IMAGINEA Valoare Temă nr. Linie nr. Imagine nr. Coloană Xy minim Xy maximDupă cum aţi observat, se utilizează denumirea de imagine raster şi nu de hartă

raster. Aceasta deoarece imaginile digitale sunt în format raster. Atragem atenţia de pe acum că o imagine satelitară digitală nu este propriu-zis o hartă, ci din această imagine, în urma procesării ei şi a codificării proprii unui soft cartografic (sau GIS), va rezulta o hartă digitală. Deci, trebuie să fim atenţi, atunci când vorbim despre imagine raster să se inţeleagă exact ce reprezintă aceasta.

1.11. Caracteristici ale hărţilor digitaleRezoluţia în sistem vector reprezintă cel mai mic increment pe care îl poate detecta

un digitizor sau, altfel spus, distanţa cea mai mică dintre două puncte, care este sesizată prin sistemul de coordonate ca fiind diferite. Această caracteristică depinde de echipamentul şi softul utilizat în crearea hărţii precum şi de prelucrarea şi afişarea ei pe monitor sau plotter. Acest increment, referit în teren, este dependent de scara hărţii. La o scară mică, distanţei dintre două puncte îi corespunde o distanţă reală mai mare. De

27

exemplu la o scară 1:500.000 un digitizor cu un increment de 0.1 mm va produce o distanţă reală de 50 m. Deci nu se pot sesiza caracteristici geografice sub această dimensiune. Apariţia unor caracteritici care au dimensiuni sub 50 m, cum ar fi de exemplu reţeaua de drumuri, este dictată de scopul pentru care a fost făcută harta. Drumurile sunt reprezentate prin semne şi deci nu reprezintă o dimensiune reală în teren la această scară. La scara 1:25000 un acelaşi increment de 0.1 mm va produce în teren o distanţă reală de 2.5 m, în această situație drumurile vor reprezenta caracteristici geografice reale (şi nu convenţionale) având definită şi lăţimea, intr-o marjă de eroare de 2.5 m. De cele mai multe ori şi la această scară se folosesc tot semne convenţionale. Precizăm faptul că, rezoluţia digitizoarelor este mult mai bună decăt valoarea dată ca exemplu, problema preciziei find transferată abilităţii operatorului.

În sistemul raster, rezoluţia reprezintă dimensiunea maximă din teren care corespunde unui pixel (definiţia este aceeaşi cu cea a rezoluţiei unei imagini digitale). De exemplu, o rezoluţie de 10 m înseamnă că un pixel este asociat cu o suprafaţă de 10x10 (100 m²). Şi în sistem raster situaţia este similară, adică nu se sesizează caracteristici geografice sub rezoluţia hărţii. Deoarece sistemul raster se utilizează în special pentru reprezentarea suprafeţelor continue, nu se folosesc semne convenţionale pentru caracteristici geografice liniare. În cadrul unor proiecte se utilizează combinaţii între vector şi raster, cum ar fi suprapunerea unei hărţi vectoriale peste o imagine raster, în vederea unei analize. Evident, se presupune că acestea reprezintă un acelaşi areal la aceeaşi scară.

Există o legătură strânsă între georeferenţiere (vezi mai jos) şi rezoluţie. Când se face asocierea unor puncte de coordonate geografice cunoscute din teren cu componentele de pe o hartă, precizia asocierii este la limita rezoluţiei. Cu alte cuvinte determinarea cu o precizie mai bună a unui punct din teren decât rezoluţia hărţii, devine un lucru util.

Acurateţea este distanţa la care o valoare estimată diferă de valoarea reală, fiind legată de precizia cu care deseori se confundă măsurătorile fizice. Precizia reprezintă numărul de cifre semniflcative exprimate într-un anumit sistem.

Acurateţea poziţională este una din problemele esenţiale ale georeferenţierii. În cartografia tradiţională, acurateţea este invers proporţională cu scara. De exemplu o hartă la scara 1:10.000 are o acurateţe mai bună decât una la 1:100.000, iar în cazul hărţior digitale situaţia este mai complexă, deoarece în cadrul GIS putem avea hărţi în diferite sisteme de coordonate (în cazul vectorilor) sau cu diferite rezoluţii (în cazul raster).

1.11.1. Problema scării în cartografia digitalăDatorită faptului că în GIS hărţile digitale sunt supuse unor operaţii de mărire –

micşorare, noţiunea de scară îşi pierde sensul, aşa cum este perceput când lucrăm cu hărţi pe suport de hârtie şi care nu pot fi supuse la astfel de operaţiuni. Mărirea de câteva ori a unei porţiuni de hartă reprezentată vectorial conduce la o slabă reprezentare a entităţilor geografice. Dacă pe harta originală (nemărită) o frontieră de judeţ, pare a avea o formă netedă, dacă o mărim de 10 ori acest contur va deveni o linie frântă, extrem de neregulată şi care pune sub semnul îndoielii precizia. Dacă harta se micşorează, atunci programul va afişa numai o parte din puncte pe ecran, dar nu se alterează aspectul general, conturul rămânând neted. În cazul raster, mărirea unei porţiuni din hartă va produce o mărire a pixelului da fapt a celulei, iar harta nu va mai avea continuitatea celei originale. Această operaţie este relevantă pentru vizualizarea modului de organizare de tip celular a

28

imaginilor raster, mărind-o de mai multe ori, celula devenind o entitate punctuală din ce în ce mai mare.

Dacă avem digitizată o hartă la scara 1: 100.000 şi vrem să o listăm la scara de 1:50.000 harta va fi de patru ori mai mare, iar contururile nu vor fi netede şi deci aspectul va fi inestetic. În caz contrar, dacă dorim să listăm harta la o scară de 1: 200.000 se va desena doar 25% din porţiunea iniţială, pierzându-se din detalii. Atunci când acelaşi teritoriu este digitizat la scări diferite, utilizarea în comun a celor două hărţi constitue o problemă de suprapunere exactă, rezolvată în parte de ultimele generaţii de GIS-uri.

1.11.2. Organizarea bazei de date spaţialeAşa cum am menţionat mai sus, hărţile digitale implicate în prelucrarea datelor GIS

constituie ceea ce se numeşte BDS. O hartă se descompune în mai multe layere (strate) de informaţie şi invers, mai multe layere pot forma o hartă. Această idee stă la baza organizării BDS. Este cel mai eficient mod de stocare a hărţilor. Layerele pot fi combinate astfel încât să genereze hărţi care nu există în formă tradiţională. Când se crează un layer trebuie să se ştie că acesta este utilizat în întregime, adică entităţi geografice ce nu pot fi separate. Cu alte cuvinte, dacă avem un layer care conţine râurile cu limitele bazinelor hidrografice, la o apelare a hărţii ambele entităţi vor fi afişate chiar dacă avem nevoie doar de una din ele. De aceea, este bine ca aceste două tipuri de entităţi geografice să fie stocate pe layere diferite, în cazul în care apar situaţii când ele se vor prelucra separat. De fapt produsele soft mai puternice au posibilitatea de a îndepărta anumite porţiuni din hartă sau să creeze două layere mai simple din unul mai incărcat, dar această operţie ne poate complica lucrurile în mod inutil. În consecinţă, pentru majoritatea prelucrărilor se preferă o structură simplă a unui layer şi să avem mai multe layere.

Un layer în sistem vector comportă un ansamblu de semne grafice primitive, ce partajează aceleaşi propietăţi topologice. Unele produse soft sunt limitate în privinţa utilizării în comun a semnelor grafice primitive. De exemplu, în ArcView este interzis să se folosească pe un acelaşi layer puncte şi poligoane. Aceasta deoarce pentru fiecare dintre ele se generează câte un fişier cu extensia caracteristică în funcţie de softul utilizat, care reprezintă tabela de atribut punct (point atribute table) şi respectiv tabelul de atribute al poligonului (poligon atribute table).

În funcţie de tema prezentă în hartă putem avea mai multe layere care să conţină aceleaşi primitive grafice. De exemplu, un layer cu lacuri – poligoane separat de un layer cu vegetaţia – poligoane; sau limitile administrative de judeţ şi de comună, etc.

Reamintind că fiecare layer este însoţit de tabelul de atribute proprii. Din punct de vedere al utilizatorului, layer este o hartă tematică, iar repartiţia pe mai multe layere este indispensabilă. Aceasta deoarece restricţiile topologice de suprafaţă pretind cunoaşterea şi identificarea (într-un graf planar) a tutoror descopunerilor poli-liniilor şi poligoanelor apărute ca urmare a creşterii volumui de informaţie, ceea ce ar duce la confuzii în interpretarea materialului cartografic. Analiza spaţială reclamă o organizare a BDS pe layere.

În sistemul raster, un layer (strat) reprezintă o imagine tematică, acestea putând fi tratate împreună cu layere de tip vector sau separat, în funcţie de scopul urmărit. Se subînţelege că, programele care sunt în componenţa produselor GIS permit acest lucru. Dintre posibile layere la scară mică amintim: limitele administrative, geologia, proprietăţile funciare (cadastrul), modul de utilizare al terenurilor, hipsometria,

29

hidrografia, infrastructura rutieră, feroviară, etc. La scară mare putem avea planurile infrastructurii rutiere intra-urbane, reţeaua hidrografică, reţelele tehnico-edilitare, intabularea locuinţelor, procesele geomorfologice de detaliu, etc.

1.11.3. Modelul digital de elevaţie (Digitale Elevation Model – DEM)Modelarea spaţială complexă permite analiza datelor spaţiale care conţin altimetria,

această formă de reprezentare se numeşte Model Digital al Terenului (Digital Terrain Model – DTM) sau Model Digital de Elevaţie (Digital elevation Model – DEM).

Pentru referirea la această noţiune vom folosi ultima definiţie, în esenţă, acest model conţinând distribuţia tridimensională a punctelor de coordonate (x, y, z). Crearea suprafeţelor se face în mod diferit în cele două sisteme de reprezentare (vector şi raster). Menţionăm că softurile GIS complexe realizează modelul de elevaţie sub toate aspectele ce vor fi descrise, dar sunt şi versiuni mai vechi care nu sunt capabile să realizeze această analiză.

În sistemul vectorial există trei modele de reprezentare a suprafeţelor în 3D: de tip punct, linie şi de tipul unei suprafeţe bazate pe triunghiuri neregulate (TIN).

Modelul de tip punct este cel mai simplu şi constă într-un set de puncte dispuse neregulat pe o suprafaţă bi-dimensională (în coordonate xy), în care valoarea lor reprezintă elevaţia (z). Din punct de vedere al volumului de stocare pe suport magnetic, aceasta este cea mai eficientă formă de organizare (ocupă cel mai puţin spaţiu pe disc). O suprafaţă plană sau cu pante constante este reprezentată în mod eficient prin câteva puncte, care delimitează arealul respectiv. Este o hartă cu un conţinut puctual al căror etichetă reprezintă eticheta şi nu arată o distribuţie spaţială a elevaţiei. Dintr-o suprafaţă constituită dintr-un set de puncte dispuse neregulat (Fig. 6), se poate obţine o hartă, ce înfăţişează curbele de nivel (modelul de tip linie).

Fig. 6. Puncte de elvație cunoscute Fig. 7. Curbe de nivel

Modelul de tip linie se referă la reprezentarea suprafeţelor în 3D prin contururi de linii (curbe de nivel). În acest caz variabila z este convertită într-o carcteristică liniară de aceeaşi valoare, suprafaţa fiind reprezentată printun set de linii de diferite valori, la intervale constante (fig. 7). Acest model are avantajul că este uşor individualizabil pe hărţile topografice prin curbele de nivel.

Modelul de suprafaţă pe triunghiuri neregulate constă dintr-o reţea de triunghiuri dispuse neregulat, bazată pe puncte de elevaţie cunoscută, înclinarea terenului fiind

30

considerată constantă pe fiecare triunghi (fig. 8). Dimensiunile triunghiurilor variază în funcţie de cea a terenului, modelul rezultat este cunoscut sub numele de reţea de triunghiuri neregulate (Triangulated Iregular Network – TIN). În fişiere se înregistrează valorile (x, y, z) ale vârfurilor trunghiurilor precum şi atributele ce privesc declivitatea şi direcţia.

Fig. 8. Structură TIN, reprezentată în plan

Triunghiurile mari se folosesc pentru o variaţie mică a altitudinii, iar cele mici pentru variaţiile mari ale altitudinii.

Fig. 9. Modelare 3D – TIN

Structura de tip TIN permite:• calculul declivităţii şi orientarea versanţilor;

31

• expunerea la radiaţia solară;• vizibilitatea de observaţie dintr-un anumit punct şi posibilitatea modifării acestui

parametru;• curbe de nivel a căror intersecţii se situează la intersecţia dintre feţe şi un plan

orizontal de altitudine dată;• profile liniare şi neliniare;• vizualizare 3D a modelelor numerice ale terenului, sau chiar a aşezărilor (fig. 9).

1.12. Datele atributDatele tabelare care se asociază hărţilor digitale pot să aibă diferite formate (ASCII,

dbf sau formate proprii), tipul de format intern fiind diferit în funcţie de softul folosit. De exemplu, ArcView percepe date tabelare în format dbf, acestea pot fi create cu dBase, Fox sau chiar Excel, care poate exporta propriile fişiere în format dbf, cu condiţia să se utilizeze un singur sheet şi să aibă o structură de tip baze de date (adică fiecare coloană să reprezinte un câmp, iar fiecare linie un articol – nu se admit alte forme de scriere sau alte note). Cel puţin în ceea ce priveşte ArcView, menţionăm faptul că există două categorii de tabele, unul de tipul Atribute Table şi fişiere oarecare în format dbf, care pot fi lipite la aceasta cu condiţia de a avea un câmp comun. Atribute Table se crează o dată cu fişierul shape (partea grafică) şi este intrinsec legată de aceasta, conţinând informaţii minime la tema respectivă, cărora li se pot asocia temporar sau definitv alte date de format dbf. Se preferă o structură simplă pentru o mai facilă asociere cu alte tabele. Totalitatea datelor atribut formează ceea ce se numeşte Baza de Date Atribut (BDA).

Cele mai multe produse GIS pot să importe fişiere sub formă de date tabelare create cu produse Spreadsheet, cum ar fi Microsoft Excel sau Lotus 1-2-3 sau date sub formă de bază de date (descărcate de exepmlu din GPS-uri, staţii totale, etc.), cum ar fi Microsoft Accesa.

Datele tabelare pot fi de asemenea importate, utilizând un limbaj de Interogare (SQL - Structured Query Language). Cum cele mai multe date tabelare pot fi acceptate de unul din pachetele menţionate, introducerea acestora într-un GIS nu este o problemă dificilă.

Formatale tabelare cele mai larg acceptate de produsele GIS sunt CSV (Comma Separatad Variable) şi DBF (Format dBase). Formatul CSV este un fişier text ASCII) în care fiecare linie a textului constituie o singură înregistrare.

Toate variabilele din inregistrare sunt separate prin virgulă. DBF este un format de bază de date foarte răspândit, promovat de Ashton Tate prin intermediul SGBD-ului dBase.

O dată geografică este un element al BDG (Bază de date Geografică) şi, în consecinţă, prezintă un aspect dual: spaţial (poziţia în teren) şi atribut (ce reprezintă acesta). În diferite lucrări de specialitate se utilizează alte denumiri, astfel baza de date spaţială se numeşte baza de date grafică, iar baza de date geografică se numeşte baza de date spaţială, iar cea atribut rămânând cu aceiaşi semnificaţie. Deci baza de date spaţială este compusă din baza de date grafică şi baza de date atribut. Câmpul din tabelul de atribut al unui semn grafic i se poate ataşa (şi acest lucru este destul de frecvent) alte date adiţionale prin comanda relates.

1.12.1. Baza de Date AtributPartea grafică a bazei de date a unui GIS furnizează informaţii privind localizarea,

forma şi extinderea spaţială a acestora. Restul însuşirilor care nu pot fi incluse în baza de

32

date grafică se materializează prin atribute geografice sau valori ai unor parametrii (de exemplu, panta terenului) care se ataşează entităţilor grafice sau spaţiale. Toate acestea constituie Baza de Date Atribut – BDA. Volumul bazei de date atribut este variabil în funcţie de scopul urmărit. Practic, orice hartă reprezentată în GIS poate fi încărcată cu orice tip de informaţie şi în orice cantitate.

Atributele geografice pot fi de diferite forme: nume de munţi sau râuri, localităţi, regiuni: caracteristici descriptive (de exemplu, forme de relief, sol, alcătuire litologică), valori cantitative (de exemplu, producţia medie la ha, cantitatea anuală de precipitaţii, etc.). În mod uzual, sunt necesare mai multe atribute pentru descrierea unei entităţi. În situaţii complexe, se poate ajunge la 50 – 60 de atribute pentru o entitate spaţială. De regulă, atributele sunt prezentate sub formă de tabele în care fiecare coloană este destinată unui anumit atribut.

Se deosebesc patru tipuri principale de atribute (Haidu&Haidu, 1998)a) Atribute cu rol de identificatori unici pentru fiecare entitate spaţială. Aceştia pot fi

termeni geografici care permit referirea simultană la entitatea spaţială şi localizarea acesteia (de exemplu, Bucureşti, vârful Omu) sau pot fi coduri sau numere (etichete) unice pentru fiecare entitate spaţială din cuprinsul teritoriului analizat.

b) Atribute care redau geometria entităţii spaţiale. De exemplu, perimetrul sau aria unei unităţi administrative, lungimea unui râu, canal, drum, etc.

c) Atribute care exprimă relaţiile dintre entităţile spaţiale: de vecinătate (adiacenţa), conectivitate, incluziune.

d) Atribute care redau caracteristicile fizice (de exemplu, soluri, litologie) ale entităţilor spaţiale sau ale localizării acestora.

Unele dintre aceste atribute se pot obţine prin interogarea bazei de date sau a stratelor digitale (atribute geometrice, atribute care exprimă relaţii spaţiale), altele necesită însă a fi introduse în prealabil, neputând fi obţinute din stratele informaţionale existente; de exemplu, variaţia umidităţii solului în timpul anului, nivelul recoltei posibile de pe un teren agricol.

Valorile şi/sau caracteristicile folosite drept atribute se obţin prin investigaţii şi măsurători adecvate, date statistice preexistente, informaţii colectate din teren, etc. Pentru datele de ordin cantitativ (de exemplu, panta, altitudinea, adâncimea apei freatice, nivelul recoltei, etc.) se pot folosi scări numerice având originea zero exprimate în unităţi de măsură specifice: grade, metri, kg, etc. sau scări ordinare (relative), cum ar fi de exemplu, mic, mijlociu, mare, etc., scări de interval (clase) – de exemplu, intervale de temperatură. Pentru datele de ordin calitativ se utilizează scări nominale de tipul: excesiv, moderat, slab, etc.

1.13. Principalele tipuri de GIS : ARC/INFO; IDRISI; GRASS; SPANS.Dezvoltarea Sistemelor Informatice Geografice s-a înscris în ritmul dezvoltării

generale a tehnologiei informatice din ultimii 25 de ani. Drept urmare, pe piaţa mondială există în prezent mai multe tipuri de Sisteme Informatice Geografice, care, deşi au un obiectiv comun – şi anume: stocarea, prelucrarea şi redarea informaţiei localizate geografic – se diferenţiază în funcţie de modul în care sunt integrate componentele software sau după accentul pus pe diferitele funcţii ale sistemului.

Dintre sistemele cele mai cunoscute aflate în prezent pe piaţă – ARC/INFO, IDRISI, GRASS (Geographic Resources Analysis Support System) şi SPANS (Spatial Analysis System), vor fi prezentate mai detaliat primele două, ale căror caracteristici

33

corespund cel mai bine domeniului nostru de activitate, respectiv inventarierea şi managementul resurselor, cadastru şi organizarea teritoriului.

● ARC/INFOEste un program software SIG creat de ESRI – Environmetal System Research

Institute – SUA. El încorporează un Sistem de Gestiune a Bazelor de Date Relaţional (SGBDR) – respectiv un sistem de date atribut. Este scris în limbaj FORTRAN 77 şi C şi este independent de componentele hardware ale sistemului de exploatare. Specific sistemului ARC/INFO este codificarea datelor spaţiale într-o bază de date internă, din care acestea pot fi exportate spre alte baze de date.

În esenţă, - aşa după cum rezultă şi din denumire – baza de date a sistemului ARC/INFO este rezultatul combinării dintre baza grafică ARC cu cea de atribute INFO. Informaţia spaţială este redată în mod vector, iar entităţile geografice sunt reprezentate în plan prin coordonate xy. ARC/INFO este organizat sub forma unor module articulate în jurul modulului de bază (fig. 10).

Fig. 10 – Organizarea modulară a sistemului PC ARC/INFO (după Haidu&Haidu, 1998)

Scurtă caracterizare a modulelor ARC/INFO 1. Modulul ARC. Reprezintă modului de bază (sau starter). Are capacitate de

import-export a fişierelor compatibile, conţine funcţiile de bază privind digitizarea şi editarea datelor şi este dotat cu funcţii topologice. Modulul ARC gestionează baza de date relaţională (dBASE, TABLE). Înregistrarea de bază este numită acoperire (coveraj)

34

ARC

ARCEDIT

CONVERSION

ADS, TABLES, dBASE, SML

OVERLAY

NETWORK

ARCPLOT

TIN; COGO

SGBD digitizare+editare programare şi editare de meniuri

editare şi actualizare interactivă a entităţilorspaţiale şablon de proiectare descriptive

editare şi valorificare hărţi (Arcedit şi Arcplotsunt primele două module care permitvizualizarea datelor spaţiale)

adaptarea formatului şi transferul datelor

facilităţi de analiză spaţială

analiză de reţele

analiza modelului digital de elevaţie (MDE),aplicaţii geometrice

şi este alcătuită din: arce (sau linii), noduri, puncte de etichete (label points), poligoane, puncte de îmbinare (tics), spaţii de acoperire (coveraje extent).

Submodulul ADS (Arc Digitizing System) asigură capacităţile de digitizare şi editare a noilor acoperiri. Funcţiile CLEAN şi BUILD creează tabele de atribute care stochează datele tematice despre caracteristicile coverajelor.

2. ARCEDIT. Editează hărţi în mod conversaţional şi prezintă posibilităţi de modificare a atributelor.

3. ARCPLOT. Reprezintă modulul de realizare, interogare, afişare şi redare a hărţilor.

4. OVERLAY. Este un modul care prezintă posibilităţi de analiză spaţială.5. CONVERSION. Este modulul care asigură modificarea formatului datelor care

diferă de coverajele ARC/INFO pentru a permite transferul informaţiei în ambele sensuri.6. NETWORK. Este un modul construit ca un subsistem propus care oferă

posibilităţi de analiză a reţelelor din baza de date proprii derivate din caracteristicile coverajelor ARC/INFO.

7. TIN (Triangular Irregular Network). Conţine funcţii de elaborare şi analizare a Modelelor Digitale de Elevaţie.

8. COGO. Este un subsistem care lucrează în coordonate geometrice având aplicaţii în domeniul construcţiilor şi amenajării teritoriului.

ARC/INFO este un sistem cu un mare număr de comenzi (cca. 2000), fapt ce îl face dificil de manipulat fără o pregătire corespunzătoare îndelungată. Există însă şi posibilitatea de a crea meniuri şi comenzi macro datorită unui limbaj propriu de programare (SML – Simple Macro Language).

ARC/INFO este unul dintre cele mai utilizate softuri SIG din lume. În România, el este larg folosit în domeniul inventarierii şi managementului resurselor naturale, elaborarea de diferite tipuri de hărţi, proiecte de dezvoltare rurală şi urbană, etc.

● IDRISIReprezintă un pachet de programe pentru Sisteme Informatice Geografice elaborat

de “Clark University, Graduate School of Geography – IDRISI project”. De la început, IDRISI a fost lansat în scop didactic şi nu lucrativ. Este scris în Borland Pascal şi Visual Basic şi poate funcţiona pe diferite sisteme de exploatare. Lucrează în mod raster şi este echipat cu anumite funcţii de procesare a imaginilor de teledetecţie. De asemenea, conţine şi proceduri care permit importarea şi vizualizarea datelor cu structură vector.

IDRISI conţine trei tipuri de fişiere care cuprind informaţii asupra entităţilor geografice:- fişiere imagine- fişiere vector (păstrează coordonatele)- fişiere cu valori de atribute.

IDRISI mai conţine, de asemenea, fişiere care păstrează parametrii sistemului de referinţă plus un fişier document care păstrează informaţii despre conţinutul fişierului cu acelaşi nume ca fişierul imagine, dar cu altă terminaţie.

În IDRISI, fiecare celulă (pixel) conţine o valoare care exprimă o magnitudine numerică sau alfanumerică, şi este referită printr-o intersecţie de linie şi coloană. Sistemul este proiectat pentru a lucra cu informaţii tematice, fiecare informaţie fiind distribuită pe un alt strat, care reprezintă variaţia spaţială a unui singur fenomen (variable).

35

Scurtă caracterizare a modulelor IDRISI Acest pachet de programe conţine cca. 100 de funcţii care sunt grupate în 5 module.Fiecare funcţie este un program, iar fiecare titlu include mai multe funcţii (fig. 11).1. Modulul central – conţine submodulele: Gestiunea sistemului, Intrarea datelor,

Vizualizarea, Gestiunea şi reformatarea fişierelor.2. Modulul de Analiză Spaţială: constă din submodulele Integrarea bazei de date,

Algebră cartografică, Operaţii spaţiale.3. Modulul de procesare a imaginilor cuprinde: Corecţii radiometrice şi

geometrice ale imaginilor, Intensificarea sau filtrarea imaginilor, Clasificarea imaginilor, Transformarea imaginilor.

4. Modulul de Analiză Statistică Cartografică este capabil să execute următoarele funcţii: Statistica descriptivă, Analiza de regresie, Elemente de Geostatistică, Elemente de analiza seriilor de timp.

5. Modulul perifericelor constă din submodule destinate operaţiilor de import/export fişiere şi transformărilor de formate de fişiere.

Fig. 11. Schema de organizare a IDRISI.

Funcţiile de bază ale IDRISI sunt următoarele (Săvulescu, 1996):- Managementul proiectului;- Introducerea datelor;- Afişare – listare;- Managementul datelor atribute;- Managementul datelor spaţiale.

● GRASS

36

Modulul Perifericelor

Modulul Perifericelor

ModululCentral

Modulul

de Procesare

a Imaginilor

Modulul de Analiză

Statistică Cartografică

Modulul de

Analiza

Spaţială

GRASS (Geographic Resource: Analysis Support System) este un sistem GIS în mod raster proiectat pentru a gestiona şi analiza date referite geografic. La început a fost destinat unor scopuri militare, dar în prezent a fost adaptat şi pentru obiective civile.

Sistemul GRASS este scris în limbajul C şi are posibilitatea de a fi conectat şi cu softuri din domeniul public. O particularitate a GRASS este aceea că este un sistem liber care se distribuie gratuit.

● SPANS

SPANS (SPatial ANalysis System) este un GIS canadian, modular şi flexibil a cărui arhitectură face posibilă proiectarea aplicaţiilor în funcţie de specificul cerinţelor şi a datelor de intrare. SPANS este alcătuit dintr-un pachet de şase module: EXPLORER, TOPOGRAPHER; PROSPECTOR, PIONEER, AUTHOR, OBSERVER.

Modulul de bază este EXPLORER, care reprezintă un sistem informatic hibrid: raster/vector/quadtree şi care poate funcţiona independent de celelalte module. Datele geografice de tip vector pot fi introduse prin digitizare. Datele de tip raster se obţin prin scanarea hărţilor (imaginilor). Sistemul quadtree este specific pentru SPANS şi prezintă avantaje deosebite pentru analiza spaţială a datelor.

1.14. Aplicaţii ale Sistemelor Informatice Geografice1.14.1. Sistem Informatic Geografic necesar pentru optimizarea utilizării

teritoriului şi protecţia mediului înconjurător în agricultură (modelul SOTER-SOVEUR)

Optimizarea utilizării teritoriului şi protecţia mediului înconjurător constituie o prioritate naţională, influenţând strategia de dezvoltare a României. Sistemele Informatice Geografice au un rol cheie datorită capacităţii acestora de a furniza datele necesare şi posibilităţilor oferite pentru elaborarea de scenarii şi a formula prognoze de dezvoltare.

Modelul SOTER (prescurtare de la SOL-TEREN) – SOVEUR (prescurtare de la denumirea în limba engleză a proiectului “Soil Vulnerability in Central and Eastern Europe”) este

• o bază de date a ţărilor din Centrul şi Estul Europei;• alcătuit pe principii GIS;• scopuri - realizarea unui inventar al resurselor de soluri şi terenuri şi a proceselor

de degradare antropică a acestora;• stabilirea vulnerabilităţii la poluare chimică.Vom prezenta structura bazei de date SOL-TEREN (SOTER) şi a bazei de date

privind degradarea terenurilor (BDDT).Baza de date de soluri şi terenuri (SOTER)SOTER este:• un sistem informaţional al resurselor de soluri şi terenuri;• bazat pe conceptul că însuşirile unui teritoriu, respectiv cele ale componentelor

sale, terenul şi solul, sunt rezultatul interacţiunii proceselor fizice, chimice, biologice şi sociale care au acţionat asupra scoarţei terestre de-a lungul timpului.

Sistemul SOTER foloseşte modelul vector (metoda ARC/INFO) şi constă din două tipuri de baze de date (fig. 12):

• Baza de date geometrice (sau grafice);

37

• Baza de date atribut.

Fig. 12 – Unităţi SOTER aşa după cum arată pe hartă şi caracterizate în baza de date de atribute (Batjes&Van Engelen, 1997).

Baza de date graficeAceasta este o hartă cu poligoane denumite unităţi SOTER. Se realizează de către

pedolog printr-o metodologie specială care permite identificarea de areale de teren cu un model distinctiv şi adesea repetitiv de forme de relief, altitudine absolută, pantă, litologie generală şi soluri.

Baza de date grafice cuprinde informaţii privind:• localizarea;• extinderea;• topologia (vecinătăţile) fiecărei unităţi SOTER.Informaţia spaţială (geometrică) este gestionată prin programul ARC/INFO. Sistemul de coordonate este geografic – longitudine, latitudine. Pentru măsurători de distanţe şi suprafeţe, coordonatele geografice sunt

transformate în coordonate reale, în sistemul de proiecţie Lambert.Fiecare unitate SOTER din baza de date geometrice are un identificator unic (număr

ID). Această cheie primară permite legătura cu datele atribute privind caracteristicile unităţilor de teren, componentele de teren şi componentele de sol.

38

UNITĂŢI SOTER (US)

BAZA DE DATE GEOMETRICE BAZA DE DATE ATRIBUTE

US2

US1

US2

US4

US5

US6

US3

US7

Unitatea deteren

Componenta deteren

Componenta desol

Profil de sol Orizont

Caracteristici alesolului

Relief local, pantă,adâncimea rocii dure

Forma de relief,litologie generală

Criterii principalede diferenţiere

Fig. 13. Structura bazei de date atribute cu date areale şi date punctuale1:M – una la mai multe relaţii; M:1 –mai multe sau o relaţie.

Tipurile de date care trebuie descrise în fiecare fişier SOTER (varianta prescurtată scara 1: 2 500 000).

Baza de date atribute Această bază cuprinde 5 fişiere:1. Tabelul unităţilor de teren – listează principalele caracteristici, ale unei unităţi

SOTER (7 atrib).2. Tabelul componentelor de teren – specifică datele pe componente de teren

(maxim 3 comp în fiecare unitate de teren) şi dă participarea relativă (%) în fiecare unitate de teren (11 atrib).

3. Tabelul componentelor de sol – specifică aria relativă a componentelor individuale de sol (maxim 6 comp în fiecare unitate SOTER). Fiecare sol component este caracterizat printr-un profil de sol reprezentativ regional (9 atrib).

4. Tabelul profilului de sol – listează atributele profilului reprezentativ (12 atrib).5. Tabelul orizonturilor de sol – conţine datele morfologice, chimice şi fizice pe

orizonturile de sol individuale (35 atribute).Unitatea de teren 1. Nr. de identificare a unităţii de teren (SOTER);2. Anul colectării datelor;3. Tipul de hartă utilizat; 4. Forma majoră de relief;

39

UNITATEA DE TEREN

COMPONENTA DE TEREN

COMPONENTA DE SOL PROFIL ORIZONT

UNITATE SOTER

DATE AREALE

DATE PUNCTUALE

1:1M

1:1M

1:1M

5. Panta regională;6. Hipsometria;7. Litologia generală.Componenta de teren8. Nr. de identificare a unităţii de teren (SOTER);9. Nr. componentei de teren; 10. % de participare a componentei de teren în unitatea de teren (SOTER);11. Panta dominantă; 12. Forma suprafeţei locale;13. Adâncimea până la roca dură;14. Materialul parental;15. Drenaj de suprafaţă;16. Adâncimea apei freatice;17. Frecvenţa inundaţiilor;18. Durata inundaţiilor.Componenta de sol19. Nr. de identificare a unităţii de teren (SOTER);20. Nr. componentei de teren; 21. Nr. componentei de sol;22. Proporţia componentei de sol în unitatea de teren (SOTER);23. Nr. de identificare a profilului de sol;24. Poziţia în componenta de teren;25. Stâncărie la suprafaţă;26. Pietre la suprafaţă;27. Adâncimea de înrădăcinare.Profilul de sol28. Nr. de identificare a profilelor de sol;29. Nr. profilului în baza de date;30. Latitudine;31. Longitudine;32. Altitudine;33. Data recoltării;34. Laboratorul de analize;35. Drenaj;36. Rata infiltraţiei; 37. Sol – clasificare FAO;38. Sol – fază FAO;39. Sol – clasificarea românească.Orizont40. Nr. de identificare al profilului de sol; 41. Nr. orizontului;42. Limita superioară;43. Limita inferioară;44. Orizont diagnostic;45. Proprietăţi diagnostice;46. Culoare stare uscată;

40

47. Culoare stare umedă;48. Tip de structură;49. Abundenţa fragmentelor grosiere;50. Nisip total (%);51. Praf total (%);52. Argilă (%);53. Textura;54. pH în apă;55. Capacitatea de schimb a solului;56. Carbon organic total;Fiecare atribut sau clasă de valori este înregistrat în tabel fie cu un cod literal, fie cu

unul numeric. Mai jos sunt câteva exemple de codificare a unor atribute folosite în baza de date SOTER:

Forme de relief: Câmpii LPDealuri SHMunţi TM

Panta generală: <2% F3 – 5% G5 – 8% U>60% V

Litologia generală Roci magmatice IRoci metamorfice MRoci neconsolidate U

Altitudinea absolută <300 m 1>3000 m 5

Altitudinea relativă <200 m 6>5000 m 12

Durata inundaţiilor Mai puţin de o zi 1Continuu 7

Fig. 14. Relaţiile dintre baza de date de date geometrice SOTER şi datele tabelare.

41

US2

US3US4

US1

US5Nr. unitSOTER

Forme derelief

Pantagenerală

Litologie Altitudineabsolută

1 SH R UE1 6

2 LP F UF2 13 TH45

Legătura între tabelele cu atribute şi baza de date geometrice şi prelucrarea datelor se face prin intermediul unui sistem de management al Bazei Relaţionale de Date (fig. 14).

Pentru realizarea bazei de date SOTER se folosesc hărţi topografice, hărţi hipsometrice, hărţi geomorfologice, hărţi geologice, hărţi de soluri, baze de date privind profilele de sol, baze de date climatice, hărţi de folosinţe etc.

Prin aplicarea acestei metodologii de Sistem Informatic Geografic s-au realizat hărţi ale României la scara 1:2 500 000 şi 1: 1 000 000 privind formele de relief, panta regională, hipsometria, litologia de suprafaţă.

42

2. Introducere în teledetecţie

Cu un grad mare de generalitate, teledetecţia este definită ca fiind o tehnologie care permite obţinerea de informaţii asupra unor obiecte şi fenomene fără a intra în contact nemijlocit cu acestea.

Teledetecţia a fost definită în funcţie de accentul care s-a pus pe o formă sau alta a tehnologiei respective. În Principiile privind teledetecţia Pământului din spaţiu adoptate de ONU, se poate citi: Termenul teledetecţie semnifică perceperea din spaţiu a suprafeţei Pământului, folosind proprietăţile undelor electromagnetice emise, reflectate sau refractate de obiectele studiate, în scopul îmbunătăţirii gestiunii resurselor naturale şi utilizării terenurilor, precum şi pentru protecţia mediului. Fiind vorba de rezoluţiile tratatelor internaţionale ale ONU privind utilizarea paşnică a spaţiului extraterestru, în această definiţie nu sunt amintite aplicaţiile militare.

În prezent, cel mai adesea, teledetecţia este asociată cu imaginile digitale preluate de senzori plasaţi pe sateliţi şi prelucrate apoi prin intermediul calculatorului electronic.

În ţara noastră primele înregistrări de la sateliţii NASA, respectiv sateliţii Landsat I şi II, au fost primite în anii 1975-1976, când profesorul N. Oprescu, de la Facultatea de Construcţii din Bucureşti, a încheiat cu NASA un contract privind eşantionarea şi supervizarea imaginilor care se refereau la ţara noastră.

Tehnologiile de teledetecţie permit achiziţia şi analiza datelor specifice. Captarea de la distanţă a datelor se face din atmosferă sau din spaţiul cosmic, unde aparatura de înregistrare este trimisă cu diverse mijloace de zbor: avioane, baloane, nave, sateliţi sau laboratoare cosmice.

În anul 1972 era lansat de către NASA primul satelit din seria Landsat. Succesul deosebit în ce priveşte utilizarea datelor obţinute în urma acestei misiuni, a condus la o dezvoltare continuă a domeniului teledetecţiei. Au fost lansaţi în continuare şi alţi sateliţi de teledetecţie, tot mai performanţi, atât de către NASA, cât şi de alte agenţii. Astfel, Franţa lansează seria sateliţilor SPOT, India seria sateliţilor IRS, Agenţia Europeană sateliţii ERS, iar Rusia sateliţii de spionaj COSMOS. În acest fel, până în prezent au fost lansaţi peste 4000 sateliţi, dintre care mai sunt în funcţiune cca. 400. Anual sunt lansaţi cca. 20 sateliţi, din care 3/4 sunt pentru telecomunicaţie. Astfel, în prezent există în spaţiul extra-atmosferic din jurul Pământului un mare număr de platforme satelitare purtătoare de senzori de teledetecţie.

Un alt domeniu de dezvoltare îl constituie platformele aeriene, acestora fiindu-le proprii senzorii hiperspectrali, senzori caracterizaţi prin existenţa unui mare număr de benzi (canale) spectrale (frecvent peste 20). Platformele aeriene sunt instalate de obicei pe avioane construite special pentru înregistrări atât fotogrammetrice cât şi a celor multispectrale. Pentru diverse cercetări de fineţe, pentru unele calibrări sau eşantionări a diverselor tipuri de suprafeţe de teren, camerele multispectrale se mai instalează pe unele construcţii înalte sau pe macarale.

Noile generaţii de sateliţi echipaţi cu senzori de mare precizie vor deschide noi domenii de aplicabilitate teledetecţiei. Prin coborârea rezoluţiei la 1m, teledetecţia se aproprie de performanţele care erau specifice fotogrammetriei. Odată cu dezvoltarea fotogrammetriei digitale, graniţa dintre aplicaţiile cartografice ale teledetecţiei şi cele ale fotogrammetriei încep să se estompeze. Un avantaj deosebit al imaginilor de teledetecţie îl constituie faptul că acestea se găsesc deja într-un format digital.

43

2.1. Obţinerea imaginilor aerospaţiale ale suprafeţei terestre2.1.1. Energia în naturăÎn natură, energia electromagnetică, ce provine aproape în întregime de la Soare, se

propagă prin radiaţii, acestea fiind absorbite, emise, reflectate sau difuzate de către obiecte. Deci, faţă de energia iniţială primită de la Soare, energia care provine de la obiecte sau fenomene este modificată, având caracteristici specifice datorate proprietăţilor intrinseci ale acestora.

Teoria electromagnetică a luminii consideră că radiaţia luminoasă, radiaţiile ultraviolete, radiaţiile X şi radiaţiile infraroşii se deosebesc prin lungimile de undă. Prin sesizarea şi înregistrarea unui obiect în lungimi de undă cunoscute, se obţin informaţii asupra acestuia cu privire la stare, formă, dimensiuni, compoziţie, temperatură sau alte proprietăţi specifice. Din energia recepţionată de un obiect o cantitate este înmagazinată, iar alte cantităţi sunt transmise sau reflectate, obiectul emiţând totodată energie luminoasă şi termică.

Privit ca receptor de energie, corpul absolut negru absoarbe întreaga energie incidentă asupra sa, în timp ce un alt corp absoarbe doar parţial energia incidentă, intervenind un coeficient de absorbţie. Restul de energie, neabsorbită, este parţial reflectată şi i se asociază un coeficient de reflexie. Fiecare obiect sau fenomen emite sau remite radiaţii electromagnetice specifice, caracterizate printr-o anumită lungime de undă şi o anumită intensitate. Aceasta reprezintă semnătura spectrală a obiectului respectiv. Variaţiile în timp ale semnăturii spectrale ale obiectelor şi fenomenelor reprezintă aşa numita semnătură temporală. Aşa, spre exemplu, fazele fenologice ale plantelor modifică foarte puternic specificul radiaţiei electromagnetice emise sau reflectate. Astfel, a apărut necesitatea de a cunoaşte semnătura spectrală a obiectelor şi fenomenelor în diferite perioade de timp, pentru a putea detecta obiectul sau fenomenul în orice moment al anului.

Spectrul electromagneticAcest spectru cuprinde radiaţiile electromagnetice care sunt caracterizate prin

lungime de undă şi frecvenţă. În ordinea crescândă a lungimii de undă () şi descrescândă a frecvenţei sunt:

• radiaţiile gama () • radiaţiile X (Roentgen) • radiaţiile ultraviolete• radiaţiile vizibile• radiaţiile infraroşii• microundele• undele radioSenzorii de teledetecţie utilizează din spectrul electromagnetic cel mai adesea

radiaţiile ultraviolete, radiaţiile vizibile, radiaţiile infraroşii şi cele radar.Zona radiaţiilor ultraviolete şi a celor infraroşii este împărţită în trei sectoare:

apropiat, mediu şi îndepărtat. Zona vizibilă, cea mai redusă ca întindere, cuprinde şapte sectoare cunoscute: violet, indigo, albastru, verde, galben, portocaliu şi roşu. Zona undelor radar a fost împărţită în 7 benzi de frecvenţă: V, Q, K, X, S, L şi P. Ea se suprapune peste microunde şi peste undele radio din domeniul celor scurte.

44

Fig. 1. Spectrul eletromagnetic

Zona vizibiluluiCele şapte culori ale spectrului vizibil, prin combinarea lor în anumite proporţii duc

la obţinerea culorii albe.Formarea imaginilor cu ajutorul unor senzori este posibilă datorită faptului că

obiectivele devin “vizibile” atunci când ele sunt luminate, mai exact atunci când energia reflectată sau difuzată de acestea este înregistrată pe un material sensibil la energia din domeniul spectral al radiaţiei reflectate. Spre deosebire de spectrul vizibil, limitele aşa numitului spectru fotografic sunt mai largi, datorită posibilităţilor de sensibilizare a materialelor fotosensibile, întinzându-se în infraroşul apropiat către 1,3 m şi mult în domeniul radiaţiilor ultraviolete şi chiar către cel al radiaţiilor x şi .

Atmosfera absoarbe o parte însemnată din radiaţiile solare, această absorbţie depinzând de: distanţa Pământ – Soare, anotimp, latitudine, altitudine, ora din zi,

45

compoziţia atmosferică, prezenţa norilor etc. În acest fel, compoziţia spectrală a luminii de zi, folosită pentru înregistrări cu senzori fotografici, variază foarte mult. Zona infraroşului

Spectrul electromagnetic din zona radiaţiilor infraroşii este mult mai extins decât cel din zona vizibilului. Zona infraroşului cuprinde 3 sectoare: apropiat, mediu şi îndepărtat. Unii specialişti acceptă şi un al patrulea sector, infraroşu extrem, localizat către zona microundelor.

Orice obiect care posedă o temperatură mai mare de 0°K emite radiaţii infraroşii.O parte din radiaţii sunt reţinute de atmosfera terestră, dar există o fereastră optică

prin care atmosfera permite trecerea radiaţiilor cu lungimi de undă cuprinse aproximativ între 0,1 m şi 14 m, cuprinzând deci mare parte din infraroşul apropiat şi infraroşul mediu.

Înregistrările în infraroşu folosesc porţiuni limitate ale acestei zone. Pentru pelicule fotosensibile cu filtre se înregistrează domeniul 0,750-0,900 m, iar uneori chiar până la 1,3 m. Când se folosesc senzori speciali se înregistrează domeniul spectral de 3-5 m sau de 8-14 m, ultimul este cel mai important sector al infraroşului termic.

Înregistrările termice ajută la cercetarea unui obiect sau fenomen putându-se afla unele însuşiri şi modificări ale acestuia, prin evidenţierea temperaturilor superficiale sau de profunzime.

Zona ultravioletuluiRadiaţiile ultraviolete se întind de la zona vizibilului până la lungimea de undă de

100 Å. Zona ultravioletului cuprinde trei sectoare: apropiat, mediu şi depărtat.Datorită absorbţiei atmosferei, doar o parte din radiaţiile ultraviolete ajung la

suprafaţa Pământului. Înregistrările fotografice se limitează doar la sectorul ultravioletului apropiat, folosind filtre care transmit sau absorb o parte din radiaţia ultravioletă.

2.1.2. Obţinerea imaginilorCaptatoriiSenzorii satelitari înregistrează radiaţia electromagnetică într-o manieră similară

fotografiei alb-negru. Fiecare tip de suprafaţă terestră absoarbe o anumită porţiune din spectrul electromagnetic, ceea ce îi conferă o semnătură distinctă (culoare), exprimată în radiaţia electromagnetică. În teledetecţie se folosesc diferiţi captatori pentru înregistrarea diferitelor segmente ale spectrului electromagnetic.

Cunoscându-se semnătura spectrală a unui obiect sau fenomen, ea poate fi utilizată pentru a cunoaşte şi alte elemente similare din peisajul terestru. Pentru aceasta au fost creaţi captatori, ce fac măsurători şi observaţii asupra energiei radiante. Montaţi pe platforme aeropurtate sau satelitare, ei înregistrează imagini ale suprafeţei de teren vizate.

Clasificarea captatorilor se poate face ţinând cont de mai multe criterii:A. După modul de captare şi înregistrare, captatorii sunt împărţiţi în captatori

analogici şi captatori digitali (numerici).Captatorii analogici redau sub formă de imagine fotografică energia primită în

diverse lungimi de undă, cel mai adesea vizibil şi infraroşu apropiat. Cei mai cunoscuţi captatori sunt camerele fotografice şi camerele TV.

Captatorii digitali (numerici) furnizează o imagine numerică, realizată în limbaj binar, imagine înregistrată pe o bandă magnetică.

46

B. După sistemul tehnologic de achiziţie, captatorii se grupează în două mari sisteme: sisteme pasive şi sisteme active.

Sistemele pasive înregistrează şi măsoară radiaţia naturală emisă sau reflectată de suprafaţa terestră. Aşa sunt: camerele fotografice şi senzorii electrooptici (camerele TV, scanerele multispectrale, radiometrele sau termografele).

Sistemele active emit fluxuri artificiale de unde pe care le recepţionează după reflexia lor de suprafaţa terestră. Acestea sunt aşa numitele sisteme radar. Ele au calitatea că pot funcţiona atât ziua cât şi noaptea, în orice condiţii atmosferice, ceea ce le conferă o largă aplicabilitate practică şi sunt de un interes economic şi ştiinţific deosebit. Sunt utilizate în prezent radarul şi radarul laser.

Captatorii se diferenţiază între ei şi prin rezoluţia spectrală, rezoluţia spaţială şi câmpul global.

Rezoluţia spectrală reprezintă o bandă spectrală bine determinată de lungimea de undă. Cu cât banda este mai îngustă, cu atât ea este mai specifică.

Rezoluţia spaţială se referă la suprafaţa de sol (de formă pătrată) cea mai mică, ce poate fi înregistrată şi care dă naştere unui semnal utilizabil. Dimensiunile suprafeţelor variază, în general, între 10 /10 m şi 5 / 5 km. Utilizate frecvent sunt cele cuprinse între 20 şi 80 m. Sunt unii senzori foarte performanţi care au o rezoluţie de câţiva centimetri. Elementul corespunzător pe imaginea satelitară este pixelul.

Câmpul global sau scena reprezintă mărimea totală a teritoriului observat instantaneu. Sateliţii LANDSAT cuprind o scenă de 185 / 185 km, iar cei SPOT de 64 / 64 km.

2.1.3. Imaginile analogice Fotografia clasică, alb-negru şi color, obţinută pe materiale fotosensibile obişnuite

care cuprinde mai ales zona vizibilă a spectrului şi numeşte fotografie convenţională. Necesităţile teledetecţiei au dezvoltat fotografia neconvenţională, respectiv spectrozonală, multispectrală, fals color şi color compus.

Fotografia alb-negru şi colorObiectivul unei camere fotografice realizează imaginea unui obiect, mai mică decât

acesta, răsturnată, inversată stânga-dreapta, dar pentru a fi păstrată această imagine trebuie să se formeze pe un material fotosensibil. Asupra substanţelor fotosensibile din conţinutul emulsiei fotografice acţionează energia luminoasă într-o cantitate ce este în funcţie de intensitatea şi durata iluminării.

Fotografia alb-negruPrin impresionarea materialului fotosensibil se formează o imagine latentă,

invizibilă, care poate fi făcută vizibilă prin tratare chimică, prin reducerea sării de argint în argint metalic. Se obţine în acest fel o imagine negativă a obiectului, care conţine diferite nuanţe de cenuşiu, culorile naturale fiind transformate în tonuri de gri. Pentru a păstra imaginea obţinută se recurge la o nouă tratare chimică în procesul de fixare.

Emulsiile fotografice pentru filmele obişnuite sunt sensibile pentru anumite porţiuni ale spectrului din zona vizibilului. Pentru filmul aerian alb-negru limitele sunt cuprinse între 0,360 m şi 0,720 m, iar la filmele aeriene infraroşii limita superioară ajunge la 0,900 m.

Emulsia fotografică obişnuită

47

Emulsie fotografică ortocromatică

Emulsie fotografică pancromatică

0, 720 0,600 0,505 0,430 0,360µ IR Roşu Porto-

caliuGal-ben

Verde Albastru Indigo Violet UV

0,900 0,630 0,575 0,485 0,400µ

Filmul aerian alb - negru Filmul aerian infraroşu

Fig. 2. Limitele de sensibilitate a materialelor fotosensibile alb-negru

Fotografia colorDatorită faptului că ochiul omenesc poate să distingă câteva zeci de mii de culori şi

doar câteva sute de tonuri de gri, imaginea fotografică în culori poate oferi o cantitate mai mare de informaţii cu privire la obiectul sau fenomenul înregistrat. Sesizarea culorilor este explicată pe baza teoriei tricromatice a vederii, care admite că perceperea unei culori se compune din perceperea a trei culori fundamentale în proporţii diferite. Cele trei culori ale spectrului sunt:

albastru - violet (0,400 – 0,490 m)verde (0,490-0,585 m)roşu (0,585-0,750 m)Se consideră că retina ochiului posedă elemente senzoriale sensibile la cele trei

zone, ea putând sintetiza orice culoare dacă este excitată simultan de cele trei culori corespunzătoare. Prin expunerea a două culori de bază se obţin culorile complementare:

galben, purpuriu şi azuriu, iar prin suprapunerea celor 3 culori de bază se realizează sinteza aditivă a luminii obţinându-se culoarea albă.

Fotografia aeriană color depinde în mare măsură de starea atmosferică. Starea atmosferică se apreciază vizual cu ajutorul scării de vizibilitate (elaborată de Optical Standard Atmosphere). În acest scop se au în vedere 4 trepte, stabilite în raport cu distanţa pe orizontală până la care obiectele pot fi corect identificate:

- Treapta 6, vizibilitate 4-10 km = văl atmosferic moderat- Treapta 7, vizibilitate 10-20 km = văl luminos- Treapta 8, vizibilitate 20-50 km = aproape senin- Treapta 9, vizibilitate peste 50 km = senin

Fotografia spectrozonală şi multispectralăDin nevoia de a scoate în evidenţă anumite elemente calitative conţinute de o

imagine fotografică, în plus faţă de o imagine convenţională, s-a urmărit producerea de

materiale fotosensibile, sensibilizate pentru anumite zone bine delimitate ale spectrului vizibil, sau din imediata sa vecinătate sau au fost utilizate filtre în procesul fotografierii. Înregistrările fotografice pentru una sau mai multe zone înguste, aparţinând domeniului

48

vizibil, ultravioletului apropiat sau infraroşului apropiat, constituie ceea ce se numeşte fotografia spectrozonală şi fotografia multispectrală.

Cu ajutorul emulsiilor fotosensibile se fac în prezent înregistrări în zona 0,750-0,950 m a infraroşului apropiat. Fotografiile se realizează în alb-negru sau color.

Fotografia spectrozonală selecţionează anumite obiecte sau fenomene, precum şi unele caracteristici ale acestora, fiind un instrument preţios la îndemâna celor care folosesc înregistrările fotografice de teledetecţie pentru diferite utilităţi.

De obicei se execută fotografii multispectrale, aeriene sau din spaţiul cosmic, folosind grupaje de mai multe camere fotografice cu filme şi filtre diferite sau camere fotografice multispectrale speciale. Înregistrările multispectrale se realizează şi cu dispozitivele de baleiere multispectrală, obţinându-se înregistrări digitale care se convertesc în imagini fotografice. Aşa sunt sateliţii de teledetecţie Landsat 1 şi 2 care fragmentează domeniul 0,5-1,1 m al spectrului în patru zone 0,5-0,6 m, 0,6-0,7 m pentru vizibil (verde-galben şi roşu) şi 0,7-0,8 m şi 0,8-1,1 m pentru infraroşu apropiat.

Apollo 9 a realizat cu patru camere multispectrale înregistrări în benzile 0,510-0,890 m (color I.R.), 0,470-0,610 m (alb-negru), 0,680-0,890 (alb-negru IR) şi 0,590-0,715 m (alb-negru).

Imaginile multispectrale stau la baza realizării fotografiilor color compus.Fotografia fals color şi color compusFotografia fals color se realizează din fotografia alb-negru convenţională, colorată

în mod artificial prin procese chimice de laborator în intenţia de a evidenţia anumite elemente de conţinut. Tot în această categorie intră şi fotografia color infraroşu. Cele trei straturi ale filmului color infraroşu sunt sensibilizate pentru radiaţiile infraroşu, roşu şi verde. Radiaţiile albastre sunt eliminate cu un filtru galben, astfel că, vălul atmosferic şi chiar ceaţa nu mai reprezintă un impediment pentru înregistrările pe acest film. Din

această cauză culorile din natură apar altfel redate, verdele apare albastru, roşul apare prin verde, iar infraroşul apropiat apare prin roşu. Spre exemplu, vegetaţia verde, sănătoasă reflectă mult mai puternic în infraroşu decât în porţiunea verde a spectrului, astfel că, ea va apărea pe fotografie în roşu intens. Atunci când frunzele sunt atacate de dăunători, ele apar pe fotografie în roşu deschis spre alb.

Fotografia color compus este rezultată din combinarea fotografiilor multispectrale. Se folosesc de obicei combinaţiile de câte trei imagini spectrale ale înregistrărilor Landsat MSS, pentru benzile 0,5-0,6 µm, 0,6-0,7 µm şi 0,8-1,1 µm sau 0,7-0,8 µm.

Aceste fotografii fac posibilă o mai bună cunoaştere a fenomenelor din natură, mărirea conţinutului informaţional al imaginilor şi interpretarea mai completă.

2.1.4. Imaginile digitaleRadiaţia electromagnetică recepţionată de la o suprafaţă prin intermediul unui

sistem optic sau electronic, produce o imagine bidimensională. Această imagine poate fi convertită direct într-un semnal electric analogic de către un senzor sau poate fi înregistrată fotografic şi convertită ulterior.

Imaginile recepţionate de captatorii satelitari pot ajunge la sol fie prin aducerea filmelor şi benzilor magnetice de către echipajul aflat la bord sau prin aducerea directă a satelitului sau doar a capsulei cu aceste materiale (metodă utilizată mai ales de ruşi), fie prin transformarea imaginii în semnal electric şi apoi în semnal radio şi emis către staţiile terestre. Imaginile luate de captatorii analogici sunt baleiate, scanate la nivelul platformei

49

satelitare, transformate în semnale electrice şi apoi în semnal radio. Imaginile recepţionate de captatorii digitali sunt preluate ca semnale electrice, numerizate direct şi transformate în semnale radio. Transmiterea la sol prin sistem radio este utilizată de sateliţii LANDSAT, NOAA, SPOT şi METEOSAT.

La sol, informaţiile sunt primite de către staţii de recepţie care înregistrează şi prelucrează în mod continuu datele. Transmisia şi recepţia datelor se face în sistem analogic sau digital. Semnalele electrice, reprezentate printr-un curent electric cu tensiune variabilă, sunt numite semnale analogice. Având o structură continuă, ele nu se pretează la prelucrarea pe ordinator, astfel că, semnalele electrice trebuie convertite în semnale numerice. Pentru acest lucru, curentul electric este secţionat în segmente egale, cât mai subţiri. Fiecare segment primeşte un număr, ce reprezintă valoarea tensiunii medii a segmentului respectiv. Segmentarea şi numerizarea se face cu o anumită cadenţă, ce corespunde unei anumite lungimi de baleiaj, adică a unei mici parcele a suprafeţei terestre. Această suprafaţă este în funcţie de mărimea rezoluţiei spaţiale. Ea reprezintă un punct al imaginii cu o anumită valoare radiometrică. Acest punct este numit pixel (picture element), element ce reprezintă cea mai mică parte dintr-o imagine. Valoarea unui pixel se numeşte nivel de gri şi reprezintă măsura strălucirii unei porţiuni de teren într-un anumit canal spectral. Strălucirea este proporţională cu cantitatea de lumină sau căldură emisă de porţiunea de teren înregistrată, aceasta fiind dependentă de tipul de ocupare a terenului respectiv. Considerând pixelul un pătrat, mărimea laturii d a acestuia se numeşte rezoluţie. Pentru identificarea poziţiei pixelului, se foloseşte un sistem rectangular de axe, notate cu X şi Y. Se creează în acest fel o grilă de linii şi de coloane, astfel că, fiecare pixel poate fi uşor identificat.

Fiecare senzor (receptor) este caracterizat de o anumită sensibilitate spectrală, ceea ce însemnă că răspunsul său depinde de lungimea de undă a radiaţiei recepţionate. Răspunsul total al senzorului la radiaţia electromagnetică primită de la o scenă este dat de sensibilitatea senzorului şi intensitatea radiaţiei recepţionate, ambele exprimate ca funcţie a lungimii de undă.

Atunci când o imagine este digitizată (sau discretizată), se realizează un proces de eşantionare prin care se extrage din imagine un set de valori numerice egale. Aceste eşantioane sunt nivele de gri, măsurate într-o reţea regulată (rectangulară) de puncte (Punctul fiind adimensional, se măsoară de fapt nivelul de gri mediu pentru o anumită zonă, vecinătate, în jurul punctului). Valorile obţinute sunt în continuare cuantificate la un set de valori egal distribuite. Astfel, scara de gri a fost împărţită în K+1 intervale egale şi cuprinde un număr de 256 valori posibile (între 0 şi 255).

Clasificarea imaginilor multispectraleClasificarea imaginilor multispectrale este procesul de sortare şi atribuire a pixelilor

unei imagini unui număr finit de clase individuale. Un pixel este atribuit unei anumite clase dacă satisface criteriile corespunzătoare clasei respective.

Procesul de clasificareRecunoaşterea obiectelor sau fenomenelor este procesul de identificare a acestora,

ce se găsesc reprezentate dintr-un set de date. Acestea pot fi extrase şi apoi utilizate printr-un proces de clasificare. Îmbunătăţirea imaginii, atât în domeniul spectral cât şi în cel geometric, conduce la creşterea eficienţei algoritmilor de clasificare a imaginilor multispectrale.

Există două tipuri de clasificare:

50

• Clasificare supervizată• Clasificare nesupervizatăÎn clasificarea supervizată utilizatorul selectează pixelii sau grupe de pixeli care au

un corespondent în fenomene sau obiecte cunoscute. Obiectele cunoscute se pot identifica prin studii de teren, prin utilizarea fotogramelor aeriene sau prin alte metode. Utilizatorul instruieşte algoritmul de clasificare în vederea identificării pixelilor cu caracteristici similare. Rezultatul clasificării este în funcţie de acurateţea procesului de selectare a pixelilor atribuiţi unor categorii sau grupe de fenomene cunoscute.

Clasificarea nesurpervizată se pretează automatizării într-o mai mare măsură decât cea supervizată. Prin alegerea unui set de parametri de către utilizator, algoritmul de clasificare nesupervizată asigură gruparea pixelilor (clustering). Grupele de pixeli pot fi continue sau nu. Asigurarea – atribuirea – unei grupe către o clasă de fenomene sau obiecte, urmând a fi făcută de către utilizator.

Această metodă se utilizează în special în cazul în care informaţiile despre obiectele şi fenomenele studiate sunt reduse sau chiar inexistente.

Semnăturile spectrale sunt caracteristici ale unor obiecte şi fenomene determinate în domeniul de frecvenţă al senzorului utilizat.

2.2. Obţinerea imaginilor aerofotografice Fotografia aeriană, care se realizează cu ajutorul camerelor fotografice instalate pe

platforme aeriene, cum sunt baloanele, avioanele sau elicopterele, constituie încă principala sursă de informaţii şi date metrice sub formă analogică. Aceste înregistrări se prezintă sub formă de fotografii alb-negru, color sau spectrozonale. Fotografiile alb-negru se folosesc, în special, pentru întocmirea planurilor topografice prin metode fotogrammetrice, iar cele color şi spectrozonale, cu un bogat conţinut informaţional, se utilizează pentru diferite scopuri.

Calitatea imaginilor fotografice este influenţată direct de o serie de factori, cum sunt: calitatea camerelor fotografice, calitatea materialelor fotosensibile, condiţiile de mediu din momentul aerofografierii şi condiţiile de prelucrare.

Calitatea fotografiei aeriene depinde în mare măsură de condiţiile de mediu, în care o importanţă mai mare o au: iluminarea, reflectarea luminii de către obiectele de pe suprafaţa terestră, împrăştierea luminii în atmosferă, grosimea stratului de atmosferă dintre suprafaţa terestră şi platforma aeropurtată, poziţia Soarelui în momentul aerofotografierii, compoziţia spectrală a luminii, precum şi altele.

Iluminarea se poate defini ca fiind fluxul luminos incident pe unitatea de suprafaţă. Aceasta este produsă de radiaţia solară directă şi de lumina cerului, care constituie radiaţia solară indirectă. Într-o regiune, iluminarea se modifică atât în timpul unei zile cât şi în cursul fiecărui anotimp. Aceste modificări se datorează variaţiei lungimii drumului optic pe care îl parcurg razele solare prin atmosferă, precum şi condiţiilor atmosferice.

Tabelul nr. 1 Variaţia lungimii drumului optic străbătut de razele solare prin atmosferă

în funcţie de scăderea unghiului zenitalÎnălţimea Soarelui 90° 70° 50° 30° 20° 10° 5° 3° 1° 0°Lungimea razelor 1,00 1,06 1,31 2,00 2,90 5,60 10,45 15,37 26,90 35,40

51

Intensitatea luminoasă în timpul zilei atinge valoarea maximă în jurul orei 12, iar în cursul unui an aceasta se înregistrează în luna iunie urmată de iulie.

Lumina zilei apare ca fiind albă, însă compoziţia ei spectrală variază cu înălţimea Soarelui faţă de orizont. La unghiuri zenitale mici, când Soarele se găseşte în poziţie joasă, zona albastră a spectrului radiaţiilor este difuzată şi absorbită aproape în întregime, datorită grosimii mari a atmosferei prin care trebuie să treacă lumina. Din cauza acestei difuziuni, Soarele apare roşiatic dimineaţa la răsărit şi seara la asfinţit. Astfel, pentru o iluminare optimă şi o distribuţie spectrală omogenă a luminii, aerofotografierea trebuie să se realizeze în timpul orelor de prânz.

Obţinerea imaginii obiectelor de pe suprafaţa terestră prin aerofotografiere se bazează pe înregistrarea fluxului radiaţiilor solare reflectate de obiectele respective.

Reflectanţa luminoasă variază foarte mult în funcţie de natura şi culoarea obiectelor luminate şi de unghiul de reflexie. Raportul contrastelor înregistrate pe fotografiile aeriene scade puternic cu înălţimea prin interpunerea atmosferei între obiecte şi camera fotografică aeropurtată. Astfel, de la raportul de contrast măsurat la suprafaţa terestră, ce poate ajunge la 1000 : 1 în cazul vecinătăţilor obiectelor cu reflectanţă minimă şi maximă în zilele cu lumină solară puternică, acelaşi contrast, înregistrat de la 4000 m înălţime, nu depăşeşte raportul de 10 : 1, el continuând să scadă odată cu creşterea înălţimii.

Influenţa atmosferei asupra iluminării terenului este importantă în realizarea unor aerofotografii de calitate. Difuziunea luminii generează aşa numitul văl atmosferic, ce se interpune între suprafaţa terestră şi obiectivul camerei fotografice.

Starea atmosferică se apreciază vizual cu ajutorul scării de vizibilitate (elaborată de Optical Standard Atmosphere). În acest scop se au în vedere 4 trepte, stabilite în raport cu distanţa pe orizontală până la care obiectele pot fi corect identificate:

- Treapta 6, vizibilitate 4-10 km = văl atmosferic moderat;- Treapta 7, vizibilitate 10-20 km = văl luminos;- Treapta 8, vizibilitate 20-50 km = aproape senin;- Treapta 9, vizibilitate peste 50 km = senin.

Fenomenul de difuziune a luminii solare se petrece în funcţie de cantităţile de impurităţi din atmosferă. Când sunt puţine impurităţi, predomină radiaţiile albastre, razele solare fiind difuzate în principal de molecule de gaz. Când atmosfera este bogată în impurităţi, radiaţiile albastre sunt absorbite, astfel că predomină radiaţiile din zona roşie a spectrului. Vălul atmosferic influenţează calitatea imaginilor fotografice prin faptul că este cu atât mai intens cu cât densitatea şi dimensiunea particulelor de aerosoli este mai mare, dar şi prin grosimea acestuia, respectiv înălţimea de la care se aerofotografiază.

Pentru realizarea unor fotografii de calitate se utilizează diferite tipuri de filtre de lumină prin care pot trece numai radiaţii cu anumite lungimi de undă, eliminându-se influenţa diverselor tipuri de radiaţie.

2.2.1. Caracteristici generaleAerofotograma sau fotograma este o imagine statică, instantanee şi obiectivă a

suprafeţei terestre. Simultaneitatea întregii imagini permite să se poată aprecia corect relaţiile spaţio-temporale dintre obiecte şi procese, deoarece în timpul scurt de expunere nu s-au produs schimbări care să facă să apară raporturi succesive în diferite părţi ale imaginii. Spre deosebire de hărţi, schiţe sau desene, la întocmirea cărora intervine subiectivismul celui care le-a realizat, aerofotograma este o imagine obiectivă a suprafeţei terestre.

52

Fotograma este o fotografie specială, ce conţine elemente metrice pe care se pot efectua măsurători precise. Caracterul metric este dat de existenţa a patru indici de referinţă marginali şi cunoaşterea cu exactitate a distanşei focale a obiectivului camerei fotogrammetrice.

Din punct de vedere matematic, fotograma este definită ca o proiecţie centrală, deoarece razele care pornesc de la punctele din teren converg într-un centru de perspectivă, materializat prin centrul obiectivului camerei fotogrammetrice.

Aerofotograma nu poate reda toate obiectele indiferent de mărimea lor, fiind vorba de o imagine micşorată. Prin micşorare obiectele mici nu mai pot fi redate individual, imaginile lor devin nişte puncte, care se pot contopi într-o pată de o anumită culoare sau nuanţă de gri. Toate obiectele de aceeaşi mărime sunt reprezentate la fel, nefăcându-se nici o deosebire între ele.

Fig. 3. Elementele caracteristice ale fotogramei

Aerofotogramele se prezintă cel mai frecvent sub formă de copii pozitive de contact, realizate pe hârtie fotografică.

De obicei, ele sunt de formă pătrată, mărimea lor depinzând de cea a clişeului, şi deci de tipul de cameră. Cele mai frecvente au dimensiuni de 23/23 cm şi 18/18 cm, mai rar de 13/13 cm. Mai puţin utilizate sunt aerofotogramele dreptunghiulare, de 13/18 cm, cele sub formă de bandă continuă sau aerofotogramele hexagonale, acestea din urmă fiind derivate din asamblarea imaginilor obţinute cu ajutorul unor camere cu mai multe obiective. Pentru anumite scopuri se utilizează şi copii mărite.

53

În vederea utilizării practice sau teoretice a fotogramelor trebuie cunoscute elementele caracteristice pe baza cărora se realizează imaginea pe fotogramă (fig. 3).

Aceste sunt:F – planul fotogramei;O – centrul de perspectivă;H – punctul principal al fotogramei;f – distanţa focală a obiectivului camerei fotogrammetrice;H0 – proiecţia punctului principal H în planul orizontal mediu de referinţă ;h – înălţimea de fotografiere (distanţa de la centrul de perspectivă la planul mediu

de referină).Pe marginea aerofotogramei sunt marcate indicii de referinţă ai camerei fotografice

(fig. 4), date informative care sunt utile în cunoaşterea unor proprietăţi geometrice ale acestora, pentru identificarea lor, a regiunii pe care o prezintă şi-a timpului când s-a efectuat aerofotografierea. Astfel:

• la colţuri şi pe mijlocul laturilor sunt indicii fotogramelor, sub forma unor crestături, cruciuliţe, puncte, care permit astfel aflarea punctului central al fotogramei;

Fig. 4. Dispunerea indicilor de referinţă: a – pe laturi; b – pe colţuri

• pe unele fotograme apare imaginea unei nivele de bulă de aer, care indică poziţia axei optice a camerei în momentul aerofotografierii. Cunoaşterea mărimii abaterii axei de la verticală este necesară pentru a se putea face, prin redresare, corecţiile ce se impun.

• adesea se imprimă şi imaginea unui ceas care indică ora fotografierii, a unui altimetru şi a unui statoscop care arată abaterea faţă de altitudinea de zbor stabilită;

• distanţa focală a camerei ;• înălţimea de zbor;• data calendaristică;• numărul şi seria fotogramei;• indicativul sau nomenclatura hărţilor topografice.Tipurile de aerofotograme după poziţia axei optice a camerei sunt:• Aerofotograme verticale sau nadirale – unghi <3°• Aerofotograme înclinate - unghi 3-15°

54

• Aerofotograme oblice - unghi >15° • Aerofotograme panoramice - când pe aerofotogramă este prinsă şi linia

orizontuluiAerofotogramele verticale sau nadirale sunt realizate cu camere de luat vederi al

căror ax optic este vertical, sau cu o abatere ce nu depăşeşte 3°.Aerofotogramele înclinate şi oblice sunt inferioare celor nadirale, dar deoarece se

poate reda o regiune mai întinsă pentru acelaşi format, ele sunt utilizate pentru economia care se realizează, atât în ce priveşte materialul fotografic, cât şi timpul de zbor.

Pentru folosirea lor în bune condiţii ele suferă în laborator un proces de redresare. Cel mai des utilizat este un aparat denumit fotoredresor, în care clişeul este aşezat orizontal, iar masa de proiecţie este adusă la înclinarea pe care a avut-o clişeul în momentul aerofotografierii. Pentru o mai corectă poziţionare se pot folosi şi cel puţin 3 puncte a căror poziţie planimetrică este cunoscută şi care sunt identificate pe imaginea fotografică. Ele sunt trecute pe masa de proiecţie şi apoi se dă înclinarea necesară pentru ca imaginile celor trei puncte să se suprapună peste cele de pe suport. Se execută copierea, obţinându-se simultan şi corecţia de scară.

2.2.2. Caracteristici geometriceFiind executat cu o cameră metrică, fotogramele aeriene au o serie de proprietăţi

geometrice. Fotograma aeriană are o proiecţie centrală, întrucât toate razele de lumină converg în focarul obiectivului camerei. Toate detaliile de pe suprafaţa terestră sunt proiectate central pe suprafaţa materialului fotografic.

Axa principală de proiecţie este axa optică a camerei, aceasta intersectând materialul fotografic într-un punct, numit punct central al aerofotogramei. Liniile de perspectivă reprezintă razele de lumină care vin de la obiectele din teren şi care converg în focarul obiectivului, încât acesta este în acelaşi timp punctul de perspectivă. Planul de perspectivă este clişeul, iar distanţa perspectivei este distanţa focală a obiectivului.

Scara fotogramei se determină cu ajutorul relaţiilor metrice existente între elementele sale caracterisitice.

În cazul fotogramelor nadirale şi când terenul fotografiat este plan şi orizontal avem o singură scară pentru toată fotograma. În acest caz, scara se poate afla împărţind înălţimea de zbor deasupra terenului la distanţa focală a obiectivului camerei fotografice (n = H / f).

În cazul în care pe aerofotogramă nu sunt indicate valorile f şi H, scara de proporţie se poate afla prin unul din procedeele utilizate la aflarea scării unei hărţi. Dacă se cunoaşte distanţa din teren dintre două puncte, care pot fi identificate pe aerofotogramă, se împarte această distanţă la cea corespunzătoare pe aerofotogramă, aflându-se numitorul scării fotogramei.

În cazul fotogramelor înclinate sau când terenul nu este plan avem o scară medie pentru întreaga fotogramă. Pentru terenurile accidentale distanţa de la sol poate fi mai mare sau mai mică, astfel că pentru formele de relief mai înalte scara este mai mare, iar pentru cele joase scara este mai mică. De aceea înălţimea de zbor este luată faţă de un anumit nivel de referinţă, faţă de o anumită treaptă a reliefului.

55

2.2.3. Caracteristici fotograficeAerofotogramele prezintă o serie de caracteristici fotografice care au importanţă

pentru fotointerpretare.Culoarea este caracteristică pentru aerofotogramele color. Ea depinde de o serie de

factori:• culoarea obiectelor din teren;• caracteristicile materialului fotografic utilizat: - materialul convenţional redă aproximativ fidel culorile naturale; - materialul color infraroşu dă alte culori: verdele este redat prin roşu, iar

albastru este redat prin galben - materialul fotografic color compune toată gama culorilor spectrale prin

sinteza a trei culori fundamentale (albastru, verde şi roşu). Deoarece cele 3 straturi de emulsie nu au sensibilitate identică, culorile sintetizate sunt uşor denaturate;

• condiţiile de aerofotografiere: - nu toate obiectele din teren sunt la fel de bine iluminate - spectrul radiaţiilor reflectate este modificat prin absorbţie sau difuzie de

către constituenţii atmosferici. Radiaţiile cu lungime mică de undă (albastru, violet) sunt mai intens reflectate difuz, având tendinţa de a se suprapune peste celelalte culori, denaturându-le, pe când cele pe lungime mare de undă, (portocaliu, roşu) sunt mai puţin absorbite de atmosferă şi au tendinţa de a schimba culorile către roşu. Din această cauză, se recomandă ca fotogramele color să se execute de la înălţime mai mică pentru ca stratul de aer dintre suprafaţa terestră şi camera aerospaţială să fie cât mai subţire.

- ora la care s-a făcut aerofotografierea.Calitatea culorilor depinde şi de felul cum s-a făcut aerofotografierea (de

expunere), prelucrarea materialului fotografic, filtrele de compensare, soluţiile de prelucrare etc.

Tonul de gri este caracteristic fotogramelor alb-negru, în care culorile sunt înlocuite cu nuanţe de gri. Tonul depinde de unele caracteristici ale obiectului, de condiţiile în care s-a realizat aerofotografierea, de caracteristicile materialului fotografic şi de modul în care s-a făcut prelucrarea lui.

Tonul depinde de culoarea obiectelor, de gradul de iluminare a lor şi de puterea de reflexie, albedoul suprafeţei lor. Culorile pentru care emulsia negativului este mai sensibilă sunt redate pe aerofotograme prin tonuri mai deschise, ca de altfel şi obiectele puternic iluminate sau cu albedo ridicat. Dacă materialul fotografic negativ este mai sensibil la roşu şi albastru, obiectele roşii şi albastre vor apărea pe aerofotograme în tonuri mai deschise, iar cele verzi în tonuri închise. Dacă materialul negativ este sensibil şi la infraroşu, obiectele umede şi vegetaţia vor apărea în tonuri mai închise. Materialele sensibile numai la o parte a spectrului dau contraste mari, iar cele pancromatice dau contraste mai slabe.

Fotogramele aeriene cu contrast ridicat scot în evidenţă unele obiecte şi unele trăsături mai generale ale terenului, pe când cele cu contrast mai slab redau mai bine detaliile obiectelor din teren.

Claritatea imaginilor aeriene este exprimată prin contururile nete ale obiectelor şi ale detaliilor acestora. Ea depinde de calităţile obiectivului camerei aerofotografice, de corectitudinea punerii la punct a acestuia, de aşezarea corectă a filmului şi a planeităţii acestuia, aceleaşi condiţii intervenind şi în cazul realizării copiei pozitive.

56

Mai frecventă este trenarea imaginii, atunci când timpul de expunere este prea lung în raport cu viteza de zbor. Se apreciază că mărimea trenării nu trebuie să depăşească 0,05 mm pentru a se obţine o bună claritate a imaginii.

Puterea de rezoluţie reprezintă caracteristica ce arată limita celor mai fine detalii liniare, care pot fi detectate pe fotogramele aeriene. Ca şi pentru obiectivul camerei ea se exprimă în numărul de linii albe şi negre care pot fi observate pe distanţa de 1 mm. Pentru aerofotogramele foarte bune puterea de rezoluţie atinge valori de 20 linii / mm.

Mărimea detaliilor care pot fi identificate pe aerofotograme depinde nu numai de puterea de rezoluţie ci şi de contrastul dintre imaginea detaliului şi fondul pe care el este plasat. În cazul unui contrast puternic mărimea detaliului ce poate fi detectat pe o aerofotogramă cu o putere de rezolvare de 20 linii / mm poate ajunge la 0,02 mm, iar pentru un contrast mic doar la 0,05 mm. În acest caz pe o aerofotogramă la scara 1:10 000 mărimea obiectului reprezentat este de 0,5 m, la sc. 1:25 000 de 1,25 m, iar la scara 1:50 000 de 2,5 m. Dacă aceasta este mărimea minimă, asta nu înseamnă că el poate fi şi identificat întotdeauna.

2.3. Programe de teledetecţie a PământuluiDezvoltarea cercetărilor de teledetecţie s-au realizat prin mai multe programe,

elaborate atât de NASA (National Aeronautic and Space Administration, SUA), cât şi de alte ţări (Franţa, Uniunea Europeană, Japonia, India, China ş.a.). Cele mai importante progame sunt:

Programul american LANDSATSateliţii LANDSAT (iniţial ERTS, adică Earth Resources Technology Satellite) au

fost lansaţi de NASA (National Aeronautic and Space Administration, SUA) începând cu anul 1972, fiind concepuţi pentru observarea resurselor terestre.

LANDSAT 1 şi 2 erau echipaţi cu trei camere de televiziune care furnizau imagini color în domeniul vizibil al spectrului electromagnetic şi un scaner multispectral care înregistra imagini prin baleiere în patru game de lungimi de undă

canal 4 – 0,5-0,6 µm vizibilcanal 5 – 0,6-0,7 µm vizibilcanal 6 – 0,7-0,8 µm infraroşu apropiatcanal 7 - 0,8-1,1 µm infraroşu apropiatFiecare satelit se deplasa la 920 km altitudine, revenind deasupra aceluiaşi loc la un

interval de 18 zile, dar astfel poziţionaţi în timp, încât împreună să realizeze înregistrarea aceleiaşi suprafeţe de teren la un interval de 9 zile. El avea o orbită circulară, heliocentrică, ceea ce înseamnă că satelitul trece la un punct dat, mereu la aceeaşi oră locală (9h 2min. – la ecuator). Deplasarea lui se face de la nord la sud pe faţa luminată a Pământului, singura porţiune de orbită utilizabilă.

Ca urmare a cercetărilor efectuate pentru utilizarea acestor date în observarea diverselor aspecte ale suprafeţei terestre şi a răspunsurilor spectrale a numeroase obiecte şi fenomene, s-a căutat, pentru o mai bună decelare a acestora pe imaginile satelitare, crearea unor senzori de baleiere care să funcţioneze pe o lungime de undă cât mai apropiată de valorile răspunsurilor (signaturilor) spectrale ale obiectelor de la suprafaţa terestră. Astfel, pe sateliţii LANDSAT 4, 5 şi 7 au fost instalate scanere multispectrale specializate, care au mai multe game de lungimi de undă. Ele sunt cunoscute sub denumirea de Thematic Mapper.

57

Aceşti sateliţi zboară la altitudinea de 705 km, având un ciclu orbital de 16 zile. Ei au o rezoluţie la sol de 80 m, în cazul canalelor MSS 4, 5, 6 şi 7 şi 28,5 m în cazul canalelor TM 1, 2, 3, 4, 5, 7, excepţie făcând canalul 6 – infraroşu termic, care are o rezoluţie la sol de 120 m. Scena acestor înregistrări este de 185/185 km.

Senzorii scanerului TM înregistrează energia electromagnetică în spectrul vizibil, infraroşu apropiat, infraroşu mediu şi infraroşu termic. Având rezoluţii spaţiale, spectrale şi radiometrice mai ridicate decât scanerul MSS, informaţiile recepţionate cu ajutorul scanerului TM sunt utile mai ales în determinarea tipurilor şi a condiţiilor de vegetaţie (banda 6 – infraroşu termic), umiditatea şi tipurile de sol, diferenţierea zăpezii faţă de nori, determinarea tipurilor de roci etc.

Analizele de teledetecţie utilizează în mod obişnuit combinaţii standard de benzi spectrale pentru anumite scopuri:

• benzile 3, 2 şi 1 realizează o compoziţie în culori naturale a obiectelor, similar unei fotografii color.

• benzile 4, 3 şi 2 creează culori false, similar unei fotografii în infraroşu, aici vegetaţia apare în culoare roşie, apa în albastru închis sau negru etc.

• benzile 5, 4 şi 2 creează la fel culori false, dar obiectele şi fenomenele din natură apar în alte nuanţe, se realizează contraste ce evidenţiază anumite însuşiri.

Aplicaţiile de teledetecţie folosesc şi alte combinaţii de benzi spectrale pentru evidenţierea unor aspecte care interesează utilizatorul.

Programul francez SPOTSateliţii lansaţi de Centrul Naţional de Studii Spaţiale din Franţa au devenit

operaţionali în anul 1986, prin lansarea satelitului SPOT 1, urmaţi în 1990 de SPOT 2, în 1993 de SPOT 3 şi în 1998 de SPOT 4.

În ceea ce priveşte sateliţii SPOT, aceştia conţin un canal pancromatic şi 3 canale multispectrale.

Imaginile SPOT sunt reprezentări numerice a unei suprafeţe de 64 / 64 km. Ei revin pe aceeaşi orbită la un interval de 26 de zile. O caracteristică a sateliţilor SPOT este aceea că instrumentele de captare pot fi înclinate cu până la +/- 27º faţă de verticală, ceea ce corespunde unui culoar la sol larg de 425 km. Această caracteristică oferă posibilitatea înregistrării unei anumite zone repetat, mai multe zile consecutiv, de pe orbite alăturate, atunci când sunt situaţii când rapiditatea de analiză şi intervenţie are importanţă crucială, cum este cazul unor dezastre naturale sau generate de om. În acelaşi timp, înregistrarea de pe orbite alăturate a aceleiaşi suprafeţe de teren permite analiza stereoscopică a celor două imagini.

Satelitul SPOT 4 are în plus un canal spectral în infraroşu mediu, numit VEGETATION, cu o rezoluţie la sol scăzută.

Programul meteorologicÎncepând cu data de 1 aprilie 1960, când a fost lansat primul satelit meteorologic

TIROS 1, numeroşi sateliţi au înregistrat atmosfera terestră şi au sesizat fenomene care se produc în cadrul ei, furnizând informaţii deosebit de utile meteorologiei şi prognozelor meteorologice.

În afara informaţiilor meteorologice, senzorii instalaţi pe aceste platforme satelitare au înregistrat şi imagini ale scoarţei terestre în diferite benzi spectrale. Deşi rezoluţia la teren este mică, imaginile spaţiale obţinute sistematic şi pe mari suprafeţe sunt folosite pentru urmărirea mediului înconjurător.

58

Programele TIROS, Nimbus, ESSA şi MeteorÎn cadrul programului TIROS (Television and InfraRed Observation Satellite) au

fost lansaţi între 1960 şi 1965 un număr de 10 sateliţi, înzestraţi cu câte 2 camere de televiziune, ce au înregistrat zonele terestre luminate de Soare.

Programul Nimbus a avut pe orbită un număr de 6 sateliţi, ce evoluau la cca. 1100 km altitudine pe orbite polare. Ei au avut ca scop cercetarea şi dezvoltarea sistemelor de senzori şi a celor de prelucrare a datelor. Ei au fost dotaţi cu camere de televiziune şi radiometre de baleiere pentru temperatură şi umiditate. Se menţionează realizarea de către Nimbus 5 de imagini termice ale suprafeţei terestre şi a oceanelor cu un radiometru de baleiere cu microunde, precum şi de imagini cu natura compoziţiei suprafeţelor terestre cu un radiometru de baleiere în infraroşu cu trei canale spectrale (0,8-1,1 μm, 8,3-9,3 μm şi 10,2-11,2 μm).

Programul ESSA (Evironmental Science Services Administration) a avut un număr de 9 sateliţi, lansaţi între anii 1966 – 1969. Aceştia au fost dotaţi cu senzori de preluarea imaginilor, testaţi în programele TIROS şi Nimbus 1 şi 2.

Programul Meteor cuprinde sateliţii meteorologici ruseşti în număr de 30, plasaţi pe orbită între 1969 şi 1977. Primii 15 sateliţi evoluau la cca. 600 – 700 km altitudine, iar următorii la cca. 900 km altitudine.

Sateliţii erau dotaţi cu camere e televiziune ce lucrau în banda spectrală de 0,50-0,64 μm. Au fost obţinute imagini ale sistemelor noroase şi ale stratului de zăpadă. Cu ajutorul camerelor de televiziune şi a celor ce lucrează în infraroşu, s-au identificat unele din marile rupturi din interiorul Pământului, care sunt acoperite de formaţiuni mai tinere.

Programul meteorologic cuprinde şi sateliţii geostaţionari din seria METEOSAT, lansaţi de Agenţia Spaţială Europeană şi sateliţii din seria GOES lansaţi de NASA. Aceşti sateliţi sunt plasaţi la altitudinea de 36000 km deasupra unui punct al ecuatorului. Ei nu pot observa decât una din feţele Pământului, dar au avantajul că la fiecare jumătate de oră furnizează o imagine.

Programul american NOAASateliţii meteorologici NOAA-AVHRR (Advanced Very High Resolution

Radiometer) au fost lansaţi de NASA (National Aeronautic and Space Administration, SUA) începând cu anul 1960, fiind concepuţi pentru producerea de imagini ale Pământului şi observarea atmosferei. Ei evoluează pe o orbită la 833 km altitudine, acoperă un câmp larg de 2700 km cu o rezoluţie geometrică mică (1,1 km), dar cu o rezoluţie radiometrică foarte ridicată. Ei sunt specializaţi în observaţii meteorologice, respectiv în determinarea temperaturii solului, mării şi suprafeţelor acoperite cu nori, ziua şi noaptea, prin măsurarea radiaţiei vizibile reflectate şi a radiaţiei infraroşii

Sateliţii NOAA au un ciclu orbital de 12 ore, revenind deasupra unui teritoriu de două ori pe zi.

Programul european ERSAgenţia Spaţială Europeană a lansat în anul 1991 satelitul radar ERS-1, iar în 1995

ERS-2, ce evoluează în tandem cu primul. Ei evoluează pe o orbită heliosincronă la o altitudine medie de 785 km.

Aceşti sateliţi furnizează în principal date privind studiul vânturilor, curenţilor oceanici şi calotelor glaciare. Imaginile radar permit evidenţierea foarte clară a structurilor geomorfologice şi a umidităţii solului, prin analiza vizuală şi a informaţiei fals color.

59

Diversa aparatură instalată pe aceşti sateliţi (AMI Image Mode-SAR, AMI Wind Mode, AMI Wawe Mode, Radar Altimeter-RA, ATSR-M, PRARE, Retro-reflectorul Laser) permite realizarea diverselor aplicaţii oceanografice sau terestre. Astfel se poate obţine cu mare precizie modelul digital al terenului, chiar dacă zona este acoperită cu nori. Aceste caracteristici permit monitorizarea fenomenelor naturale din categoria cutremurelor şi a erupţiilor vulcanice, fenomene însoţite de deplasări crustale sau de modificare a suprafeţei topografice.

Înregistrările decadale ale temperaturii apelor marine, ale deplasării curenţilor oceanici şi a altor aspecte sunt utilizate în domeniul climatologiei sau în domeniul pescuitului. Înregistrările asupra cuverturii vegetale a planetei şi etalonarea densităţii şi calităţii acesteia, permite observarea şi monitorizarea covorului vegetal sezonier, anual şi multianual.

2.4. Domeniile de utilizare a teledetecţiei 2.4.1 Domeniul geodezieGeodezia se ocupă cu determinarea formei, dimensiunilor şi a câmpului

gravitaţional al Terrei, caracteristici care evoluează în timp, planeta noastră nefiind un corp indeformabil.

Iniţial, geodezia studia forma şi dimensiunile Pământului cu ajutorul mijloacelor aflate la suprafaţa terestră. S-a creat o reţea de triangulaţie care a acoperit aproape întreaga suprafaţă a Pământului, acestea fiind puncte matematice de sprijin pentru lucrările cartografice.

Odată cu dezvoltarea tehnologiilor spaţiale, geodezia a început să utilizeze sateliţii artificiali pentru a studia forma Pământului, structura sa internă, mişcarea sa de rotaţie şi câmpul gravitaţional.

Sateliţii geodezici sunt utilizaţi în două moduri:• ca repere înalte, vizibile din regiuni foarte îndepărtate, de sute sau mii de km; faţă

de geodezia terestră, unde curbura Pământului împiedică formarea de triunghiuri cu latura mai mare de 50 km;

• ca sfere evoluând în câmpul de gravitaţie al Pământului, mişcarea lor fiind supusă la diverse perturbaţii, se obţin astfel date asupra formei şi structurii interne a Pământului, a variaţiei forţelor gravitaţionale şi altele.

În domeniul acesta al geodeziei spaţiale au fost utilizate mai multe tehnici:• Fotografierea bolţii cereşti înstelate pentru localizarea mai corectă a staţiilor de la

sol;• Telemetria laser. Măsurarea distanţelor de la satelit la sol a devenit treptat tot mai

performantă, dacă în 1967 precizia era la cca. 2 m, acum aceasta a ajuns la câţiva centimetri;

• Măsurători Doppler-Fizeau pentru localizarea de repere fixe sau mobile.Prin dezvoltarea geodeziei spaţiale s-a putut crea un sistem geodezic global prin

racordarea reţelelor geodezice de triangulaţie continentală şi pe deasupra mărilor şi oceanelor.

În reţeaua sateliţilor geodezici se deosebesc două categorii: sateliţi geodezici activi şi sateliţi geodezici pasivi (care nu au destinaţie geodezică expresă, respectiv sateliţii de telecomunicaţii, meteorologici, oceanografici etc.).

Dintre sateliţii geodezici activi lansaţi până în prezent menţionăm: ANNA 1 B (1962), GEOS 1, 2, 3 (1965, 1968, 1975), STARLETTE (1975), LAGEOS (1976) şi

60

sistemul GPS-NAVSTAR (1989). Aceşti sateliţi sunt echipaţi cu camere fotografice, radare, lasere, retroreflectoare laser pentru determinarea coordonatelor satelitului şi a distanţei staţie-satelit, emiţătoare de semnale radio şi altimetre radar

Reţeaua sateliţilor de navigaţie americani GPS-NAVSTAR face posibilă determinarea cu mare precizie a poziţiei oricărui punct de la sol. Această reţea, creată pentru necesităţi militare, este accesibilă şi utilizatorilor civili. Dacă pentru armată localizarea se face la o zecime de metru, pentru civili s-a făcut o degradare voluntară a performanţelor, astfel că precizia de localizare este între 50 şi 100 m.

Sistemul GPS-NAVSTAR este operaţional pe deplin din anul 1992. El cuprinde un număr de 24 sateliţi de tip NAVSTAR, ce evoluează la 20 000 km altitudine, pe orbite circulare cu perioada de revoluţie de 12 ore.

Cu ajutorul geodeziei spaţiale s-a reuşit conexarea datelor geodezice locale şi continentale şi racordarea reţelelor continentale de triangulaţie peste mări şi oceane. Cu ajutorul reţelei GPS-NAVSTAR s-a putut determina cu mare precizie poziţia oricărui punct de pe glob.

Cu ajutorul sateliţilor geodezici s-a studiat câmpul gravitaţional al Pământului, acesta prezentând variaţii locale şi regionale. Aceasta a făcut posibilă calcularea cu mare precizie a suprafeţei de referinţă care se numeşte geoid. Geoidul se comportă ca o suprafaţă echipotenţială a gravitaţiei, el coincide cu nivelul mediu al oceanelor aflate în repaus, iar în zonele continentale cu prelungirea sa definită matematic. Ecartul faţă de elipsoidul de revoluţie este destul de mic, de maximum 100 m. Geoidul constituie echipotenţialul de referinţă (altitudinea zero) pentru măsurarea altitudinilor în geodezie.

Observaţia Pământului de sateliţii geodezici a făcut posibilă determinarea asimetriilor geoidului, prezenţa unor spaţii convexe sau a altora concave. În nordul Australiei geoidul se ridică până la 81 m, în sudul Indiei este o depresiune, ce coboară până la 113 m.

Observaţii mult mai precise s-au făcut şi asupra deplasării polilor, obţinându-se date asupra factorilor care influenţează aceste deplasări (circulaţia atmosferică, curenţi marini sau mişcările seismice). S-a calculat că Polul Nord se deplasează în interiorul unui pătrat cu latura de cca. 30 m.

Determinarea deplasării polilor a ajutat la descoperirea variaţiilor seismice ascunse, ce se pot prelungi pe durata mai multor zile sau săptămâni şi care sunt greu de înregistrat de staţiile terestre. Prezenţa lor se consideră că reprezintă un semn precursor al unor cutremure violente.

Cu ajutorul sateliţilor geodezici s-au determinat fluctuaţiile vitezei de rotaţie a Pământului. Întrucât există variaţii seculare, sezoniere sau neregulate s-a putut determina cu foarte mare precizie ora. Fluctuaţiile care se înregistrează reflectă acţiunea unor fenomene geofizice foarte variate (maree, mişcările maselor atmosferice, activitatea Soarelui, mişcările din interiorul planetei etc.).

În domeniul militar şi civil, sateliţii geodezici permit reperarea cu mare precizie a navelor, aeronavelor, vehiculelor terestre sau a persoanelor.

2.4.2. Domeniul cartografie2.4.2.1. Realizarea hărţilor topografice Primele imagini ale Pământului, văzute din spaţiul extraatmosferic, datează din

anul 1959. Dezvoltarea puternică a înregistrărilor asupra tuturor geosferelor Terrei, prin

61

luarea a zeci de imagini pe zi, constituie preţioase surse de informaţii de nivel planetar, regional sau local.

Teledetecţia spaţială contribuie în ultima vreme la ridicarea eficienţei lucrărilor cartografice, necesare întocmirii şi actualizării hărţilor topografice şi tematice. Mai ales sateliţii dotaţi cu sisteme radar transmit o informaţie bogată, adesea sub formă numerică, ceea ce permite realizarea de numeroase aplicaţii cartografice.

Imaginile, aşa cum sosesc ele de la sateliţi, nu pot fi transpuse direct pe hărţi, pentru că prezintă anumite distorsiuni datorate sistemului în care se face înregistrarea, datorită sistemelor de proiecţie diferite ale hărţilor, faţă de cele ale imaginilor înregistrate etc.

Pentru transpunerea unei imagini spaţiale pe o hartă se realizează o serie de corecţii geometrice şi apoi are loc plasarea imaginii într-un sistem de referinţă geografic.

În această operaţie, pe imagini, ca şi pe hărţi sunt identificate cât mai multe puncte de reper, iar prin procedee matematice, reperele de pe imagine sunt deplasate, încât să se suprapună perfect peste cele de pe hartă. Corecţiile pentru fiecare punct al imaginii se determină prin mijloace automate de calcul. Pentru reducerea erorilor se iau în calul măsurătorile gravimetrice asupra punctului respectiv, ca şi forma suprafeţei geoidului din zona respectivă. Pentru obţinerea unor coordonate precise în latitudine şi longitudine, uneori se foloseşte şi sistemul GPS, obţinându-se direct imagini în proiecţie cartografică.

Imaginile satelitare servesc, în primul rând la ridicarea hărţilor topografice. Imaginile realizate de primii sateliţi LANDSAT, cu o rezoluţie la sol de 70 m, au fost folosite la realizarea de hărţi topografice la scara 1:200 000 şi mai mici, pentru regiuni unde nu existau astfel de hărţi, dar şi pentru actualizarea hărţilor existente. Odată cu perfecţionarea senzorilor instalaţi pe sateliţi şi mărirea puterii de rezoluţie la teren până la 20 m şi 10 m (sateliţii SPOT), s-au putut ridica hărţi topografice la scara 1:50 000. În viitor, prin creşterea puterii de rezoluţie se va putea ajunge la realizarea de harţi la scări mai mari.

Imaginile satelitare obţinute prin baleiere multispectrală contribuie la identificarea mai multor categorii de elemente ale suprafeţei topografice, cum sunt pădurile, culturile agricole, reţeaua hidrografică, localităţile etc. Prin urmărirea acestor elemente în timp, se pot actualiza hărţile topografice existente.

2.4.2.2. Realizarea hărţilor tematiceAplicaţiile teledetecţiei spaţiale în cartografie privesc, în al doilea rând, realizarea

hărţilor tematice.Ultimii sateliţi, dotaţi cu senzori specializaţi pentru înregistrarea anumitor tipuri de

suprafeţe, au dus la obţinerea mai uşoară a hărţilor tematice. Acestea sunt cele mai solicitate, fiind utilizate în diverse scopuri, de la cele de cercetare până la cele de interes economic.

De mare interes sunt hărţile de impact, hărţile de risc, hărţile de potenţial sau cele de intervenţie prioritară. Realizarea unor astfel de materiale rezidă din faptul că satelitul înregistrează starea suprafeţei terestre la un moment dat. Însă, prin faptul că luarea de vederi a aceluiaşi loc se realizează periodic, se poate identifica evoluţia diferitelor procese şi se pot stabili zonele în care s-au produs schimbări sau se vor putea produce. Metoda satelitară de detecţie a schimbării face posibilă reducerea considerabilă a anchetelor de teren din zonele cu mutaţii, diminuând foarte mult costul ridicărilor de teren. În cazul că fenomenele au mare extensiune, cartografia schimbărilor se face direct

62

pe baza imaginilor satelitare. Aşa este modul cum FAO (Organizaţia pentru Alimentaţie şi Agricultură) urmăreşte defrişările din pădurile ecuatoriale.

Hărţile de impact tratează informaţia în termeni de efecte de proximitate. Aşa spre exemplu, construirea unui canal de irigaţie, poate avea ca efect provocarea unei salinizări în zonele învecinate. Prin analiza imaginilor satelitare se poate stabili suprafaţa de teren care va fi afectată.

2.4.3. Domeniul geologieCercetarea scoarţei terestre cu ajutorul sateliţilor tehnologici vizează câteva

probleme de ordin geologic:• Petrografia şi structura formaţiunilor ce compun scoarţa terestră;• Zăcămintele minerale utile;• Dinamica scoarţei terestre;• Cartografierea formaţiunilor geologice.Studiul rocilor şi structurilor geologice se bazează pe analiza caracteristicilor

spectrale ale mineralelor şi rocilor. Utilizarea înregistrărilor satelitare, mai ales cele obţinute de sateliţii specializaţi (LANDSAT-TM), ne ajută la obţinerea unor informaţii precise şi detaliate asupra naturii şi repartiţiei diferitelor tipuri de roci, identificarea şi caracterizarea structurilor geologice la scări medii şi mari şi corelarea lor, prin extrapolare, când sunt îndepărtate unele de altele şi actualizarea hărţilor geologice..

Pentru observaţii petrografice, perioada ce mai indicată este prima jumătate de oră după răsăritul Soarelui, când rocile răcite în timpul nopţii emit pe lungimi de undă proprii caracteristicilor lor. Prin acest procedeu se pot detecta sistemele de fracturi, deoarece pe liniile de dislocaţie emiterea de căldură telurică este intensă.

Cele mai clare observaţii asupra naturii şi structurii formaţiunilor geologice au fost obţinute pentru regiunile unde climatul aspru limitează dezvoltarea vegetaţiei, cum sunt regiunile deşertice sau cele arctice.

În afara acestor observaţii directe, în studiul rocilor şi structurilor geologice se folosesc o serie de elemente indicatoare, cum sunt formele de relief petrografic şi structural, vegetaţia prin tipurile de formaţiuni şi compoziţia floristică, reţeaua hidrografică şi solurile.

Prin analiza structurilor geologice s-au putut determina, mai ales în regiunile greu accesibile şi puţin cercetate, diverse categorii de resurse minerale. Au fost puse în evidenţă structuri geologice ce conţin hidrocarburi, diamante şi cupru în regiunea Shaba din Africa de Sud, sau sateliţii ruseşti Meteor au pus în evidenţă importante zăcăminte de petrol şi gaze naturale în Câmpia Siberiei de Vest. La fel, staţia orbitală Gemini, prin analiza înregistrărilor asupra structurii reţelei hidrografice de pe coasta estică a Golfului Persic a atras atenţia asupra structurilor prezente în adâncime. Prin forajele executate ulterior, s-au descoperit imensele rezerve de petrol din această regiune a Iranului.

Depistarea marilor acumulări de petrol şi gaze a fost posibilă şi prin determinarea câmpului gravitaţional al Pământului de către sateliţii geodezici, care semnalează repartiţia ne omogenă a maselor în cuprinsul scoarţei terestre.

Rezultate deosebite au adus cercetările spaţiale în studierea dinamicii scoarţei terestre, fiind înregistrate din spaţiu mişcările seismice, erupţiile vulcanice, deplasările plăcilor crustale sau mareele terestre.

Studiul acestor mişcări în diverse puncte ale globului cum sunt cercetările din California, cele ale Marelui Rift African sau coliziunea dintre Placa Indiană şi Placa

63

Euro-asiatică, precum şi măsurătorile de precizie făcute de sateliţii geodezici, ce surprind ordinul de mărime a diverselor mişcări ale scoarţei, toate acestea aduc o contribuţie ştiinţifică importantă la cunoaşterea tectonicii globale cât şi a celei regionale sau locale.

2.4.4. Domeniul geomorfologieTeledetecţia spaţială este utilizată cu mult succes în delimitarea marilor unităţi de

relief, cel tectono-structural, respectiv al scuturilor continentale, a unităţilor de platformă sau a celor de orogen. De asemenea, înregistrările satelitare sunt utilizate în analiza unităţilor afectate de morfodinamica actuală. Se poate evidenţia:

• morfologia catenelor muntoase, diferitele structuri sedimentare, vulcanice, cutate, faliate, configuraţia culmilor, văilor sau a depresiunilor etc.;

• influenţa pe care o exercită unele culmi muntoase în distribuţia elementelor climatice, a vegetaţiei solurilor sau a activităţii umane;

• morfologia podişurilor şi piemonturilor, gradul lor de fragmentare, adâncimea fragmentării, răspândirea proceselor denudaţionale etc.;

• morfologia deşerturilor, unde se poate evidenţia distribuţia tipurilor de relief, a ergurilor, hamadelor, depresiunilor, oazelor etc.;

• morfologia glaciară a regiunilor nordice, modelate în timpul glaciaţiunilor cuaternare;

• morfologia litorală, analiza tipurilor de ţărmuri şi a proceselor de eroziune şi sedimentare costieră.

2.4.5. Domeniul meteorologieObservarea din spaţiul cosmic a atmosferei Pământului s-a făcut odată cu lansarea

primilor sateliţi artificiali. Începând din 1960 au fost lansaţi sateliţii meteorologici, TIROS, NOAA, GOES (SUA), METEOR (Rusia), METEOSAT (Uniunea Europeană), INSAT (INDIA) şi GMS (Japonia); sateliţi echipaţi cu o a aparatură specifică înregistrării diferitelor elemente şi fenomene atmosferice. Cele mai utilizate metode de înregistrare sunt în domeniul radiaţiilor infraroşii, în cele vizibile şi în domeniul undelor radar.

Aceste înregistrări spaţiale, corelate cu datele obţinute prin sondaje (sonde meteorologice, baloane stratosferice şi altele) şi cele provenite de la reţeaua terestră de staţii meteorologice permit monitorizarea continuă a atmosferei, ameliorarea continuă a prognozei stărilor de vreme, precum şi sesizarea modificărilor climatice sau a celor privind chimia atmosferei.

Datele de teledetecţie spaţială a atmosferei Pământului sunt utilizate cotidian în diverse activităţi umane: agricultură, transporturi aeriene, navale, terestre, turistice, construcţii etc.

Cercetarea spaţială a atmosferei terestre a făcut să se obţină numeroase date referitoare la proprietăţile fizice şi chimice ale atmosferei medii şi înalte. Prin aceste observaţii se pot înţelege schimbările la nivel global, de care depinde calitatea mediului pe Terra. Sunt cunoscute şi foarte mediatizate problemele de poluare a atmosferei, mai ales cu CFC (cloroflorcarbon) cu repercusiuni asupra distrugerii stratului de ozon, de dispariţia acestuia deasupra Antarcticii. Acest fenomen a fost observat din 1980, iar aria acestei aşa zise găuri în stratul de ozon s-a tot extins, ajungând în 2001 la 26 milioane km2.

Observaţiile privesc de asemenea cunoaşterea cantităţii de vapori de apă, de dioxid de carbon, de oxigen atomic şi a altor constituenţi, elemente de care depind unele fenomene meteorologice ca şi evoluţia generală a climei.

64

Tehnologiile spaţiale fac observaţii de foarte bună calitate şi pe suprafeţele mari privind diferitele fenomene atmosferice, supravegherea meteorologică, elaborarea de prognoze a vremii. Sunt studiate sistemele noroase, vânturile, precipitaţiile, zăpada şi gheaţa, temperatura şi umiditatea suprafeţei uscatului, temperatura suprafeţei marine sau bilanţul radiaţiei Pământului.

Cercetarea spaţială a climei are în vedere observarea unor serii de parametri meteorologici, climatici, oceanografici, chimici, biosferici şi alţii care prin urmărirea lor continuă ne pot atenţiona asupra posibilelor schimbări climatice. Pentru aceasta s-au întreprins mai multe activităţi în cadrul Programului Mondial de cercetare a Climatului (PMRC), cum ar fi Experienţa mondială asupra ciclurilor energiei şi apei (GEWEX), Studiul proceselor atmosferice şi rolul lor în climat (SPARC), Experienţa mondială privind circulaţia oceanică (WOCE) sau Studiul variabilităţii şi previzibilităţii climatului (CLIVAR) şi altele.

2.4.6. Domeniul hidrologie şi oceanografieSuprafeţele acvatice şi cele cu exces de umiditate sunt foarte bine puse în evidenţă

de radiaţiile electromagnetice provenite din zona infraroşie a spectrului. Diferitele benzi spectrale din acest domeniu pot evidenţia pe lângă contrastul cu celelalte categorii de medii continentale, unele proprietăţi şi însuşiri ale apelor (turbiditate, temperatură, substanţe poluante, salinitate etc.)

Prin înregistrările de teledetecţie, corelate şi cu informaţii din alte surse se pot soluţiona o serie de probleme privitoare la apele continentale:

• distribuţia resurselor de apă pe bazine hidrografice;• urmărirea alimentării râurilor din precipitaţii şi din topirea zăpezilor;• supravegherea scurgerilor apelor în albii, a viiturilor şi inundaţiilor;• valorificarea rezervelor de apă prin proiectarea şi construcţia lacurilor de

acumulare;• depistarea şi evaluarea rezervelor de apă subterană;• fundamentarea studiilor pentru proiectarea şi realizarea sistemelor de irigaţie pe

baza surselor de aprovizionare şi a nevoilor de consum.Aşa, spre exemplu, înregistrările satelitare permit determinarea evoluţiei scurgerii

pe bazine hidrografice, şi permit cunoaşterea rezervelor de apă în anumite perioade ale anului, la scară anuală şi multianuală, date care sunt extrem de importante atunci când ne ocupăm de amenajarea complexă a bazinelor hidrografice. În multe regiuni, rezervele de apă se găsesc sub formă de zăpadă şi gheaţă. Pentru a şti la un moment dat care este rezerva de apă se recurge la exploatarea cantitativă şi calitativă a înregistrărilor. Se poate calcula suprafaţa ocupată cu zăpadă şi gheaţă, şi se poate determina apoi volumul. Diferiţii senzori, mai ales cei din benzile infraroşii şi radar, ne pot da informaţii privind tipul de zăpadă şi gheaţă, temperatura, prezenţa apei lichide, densitatea etc.

Înregistrările satelitare au facilitat localizarea unor importante rezerve de ape subterane dulci în nisipurile Saharei şi în Podişul Iran sau la detectarea de noi surse de ape termale şi minerale.

Teledetecţia satelitară a adus o importantă contribuţie la cunoaşterea apelor oceanice. Înregistrările efectuate asupra apelor oceanice pe mari întinderi au scos în evidenţă o serie de elemente privind curenţii, mareele, valurile sau gheaţa marină.

În afara sateliţilor de tip LANDSAT sau a celor meteorologici sau geodezici, au fost lansaţi sateliţi specializaţi pentru înregistrări oceanografice, cum sunt sateliţii

65

SEASAT (1978) de SUA şi TOPEX-POSEIDON (1992) de către SUA şi Franţa, JERS (1992) de Japonia, RADARSAT (1995) de Canada sau ADEOS (1996) de Japonia. Aceste platforme satelitare sunt echipate cu instrumente ce pot înregistra spre exemplu temperatura la suprafaţa apei, conţinutul de clorofilă, poluarea mărilor, viteza vântului pe mare, întinderea şi vârsta gheţii oceanice, conţinutul atmosferei în vapori de apă, topografia suprafeţei marine şi altele. Corelate cu investigaţiile făcute de navele oceanografice specializate, aceste date ajută la înţelegerea anumitor fenomene ce se petrec pe glob, cum sunt oscilaţiile de nivel ale mărilor, deplasarea gheţurilor marine, fenomenul El Niño şi altele.

2.4.7. Domeniul silvicultură şi agriculturăDezvoltarea tehnicilor de înregistrare a suprafeţei Pământului în diverse benzi

spectrale, specializate pentru anumite componente ale mediului, cum sunt cele ale ultimilor sateliţi LANDSAT sau SPOT, s-au putut urmări unele aspecte legate de domeniul silvic şi agricol.

Înregistrările satelitare realizate în diferite benzi spectrale ajută la identificarea asociaţiilor vegetale naturale sau cultivate. Imaginile în infraroşu sunt foarte utile în diferenţierea asociaţiilor ierboase de cele arbustive sau arborescente, a foioaselor sau a coniferelor. Prin prelucrarea acestor înregistrări (realizarea de imagini fals-color) se pot identifica diferitele specii de arbori şi starea lor fenologică. Pe baza lor se poate efectua inventarul vegetaţiei spontane şi al celei cultivate. De asemenea, se pot detecta atacurile de dăunători, incendiile etc. Înrgistrările multispectrale sau spectrozonale pot oferi determinări de detaliu. Inregistrările radar sunt întrebuinţate pentru identificarea limitelor asociaţiilor vegetale, ele ajută la identificarea speciilor de plante, la determinarea vârstei, densităţii şi mărimii arboretelor.

În domeniul agricol, un ajutor important al inregistrărilor satelitare este în problema prognozei recoltelor, prin urmărirea modului de dezvoltare a culturilor în anumite stadii fenologice. Apoi, înregistrarea atacurilor de dăunători a făcut posibilă intervenţia din primele stadii ale fenomenului.

Aşa spre exemplu, începând de la sfârşitul anilor 1990, EADS Astrium (agenţie ce se ocupă cu prelucrarea datelor satelitare) împreună cu Institutul Agronomic Arvalis a înfiinţat Serviciul de management al culturilor din Franţa (FARMSTAR), pentru nevoile agricultorilor. Aproximativ 10 000 de fermieri folosesc zilnic datele derivate din imaginile satelitare şi modelele agronomice de conducere a lucrărilor câmpului şi de optimizare a creşterii culturilor. Din 2005, FARMSTAR foloseşte imagini de la sateliţii SPOT, FORMOSAT-2 (satelit taivanez) şi IRS (satelit indian). Acest serviciu ajută fermierii să reducă costurile operaţionale, să controleze calitatea câmpului şi să adopte practici de cultură în concordanţă cu mediul. Analiza câmpului se realizează în mai multe benzi spectrale vizibile şi în banda infraroşie. Astfel se poate estima caracteristicile fizice ale vegetaţiei, respectiv tipul culturii, densitatea, indexul suprafeţei foliare etc. Aplicând aceste analize la diferite stadii ale dezvoltării culturilor se poate prognoza producţia agricolă, se poate preveni apariţia diverselor riscuri de realizare a recoltei şi se pot face recomandări în realizarea unui bun management. Acest program este orientat în mod curent pe culturile de grâu, rapiţă, porumb şi sfeclă de zahăr, dar el se poate extinde, în funcţie de cerinţe, pentru alte tipuri de culturi.

Un alt domeniu, care priveşte mai ales terenul agricol, este realizarea hărţilor cadastrale la scară mare. Creşterea preciziei la sol a înregistrărilor satelitare, ce a ajuns

66

până la 2,5 m, folosind diverse surse de imagini satelitare (SPOT, IKONOS, Quickbird, KOMPSAT-2, FORMOSAT-2, LANDSAT – 4, 5) şi măsurători GPS, a permis realizarea de hărţi cadastrale digitale la scara 1: 10 000 şi în ultimii ani la scara 1: 5000 şi 1: 2000.

Spre exemplu, în vederea accederii în Uniunea Europeană, Bulgaria, ca şi România, trebuia să reorganizeze instituţiile agricole şi să adopte procedurile UE de aducerea lor la Politica Agricolă Comună. Una din cele mai importante măsuri privesc dezvoltarea celor mai potrivite instrumente de management, cum este sistemul integrat de control administrativ. Pentru aceasta fiecărui stat membru UE i s-a cerut să dezvolte Sistemul de identificare a parcelelor de teren. Acest sistem trebuie să descrie cu destule detalii cartografice şi acurateţe (egal cu scara 1 : 10 000), referinţele terenurilor folosite de fermieri la pregătirea cererilor lor de subvenţie. Acest Sistem de identificare a parcelelor de teren trebuie să acopere întreaga ţară şi să reflecte starea actuală a terenurilor agricole şi utilizarea lor corespunzătoare. Aceste informaţii pot fi extrase din imagini aeriene redresate sau din imagini satelitare nu mai vechi de 5 ani. Pentru că înregistrarea aeriană a teritoriului cerea foarte mult timp, precum şi costuri financiare foarte ridicate, s-au acceptat realizarea hărţilor cadastrale după imaginile satelitare, acestea oferind un set de date uniform pentru întreaga Bulgarie.

2.4.8. Domeniul GIS (Sistemele Informaţionale Geografice)Sistemele Informaţionale Geografice sunt sisteme care servesc la colectarea,

punerea în memorie, analizarea şi afişarea datelor extrase din diferite surse, cum sunt hărţile, sursele satelitare sau datele statistice. Realizarea de hărţi tematice derivate (hărţi de risc, hărţi de potenţial, hărţi de intervenţie prioritară) necesare în timp real, nu este posibil decât cu instrumente informatice performante. Acestea au dus la dezvoltarea cartografiei asistate de calculator.

Sistemul de informaţie geografică se poate imagina ca o stivă, fiecărui nivel corespunzându-i un strat de informaţie. Prin introducerea în acest sistem a informaţiilor satelitare, nu numai că se obţin informaţii noi, dar ele sunt în mod continuu actualizate. Prin aceasta se asigură o mai bună cunoaştere şi o mai bună gestionare a mediului înconjurător prin luarea deciziilor de utilitate la toate nivelurile.

În domeniul amenajării teritoriului, teledetecţia spaţială, GIS-ul şi cartografia asistată de calculator au importanţă şi justificare în faptul că, presiunea asupra ocupării spaţiului se face fără încetare şi că trebuie vizată o împărţire optimală a terenurilor pe categorii de utilizare, pentru a satisface exigenţele socio-economice şi criteriile ecologice. În prezent, sunt operaţionale tehnicile de actualizare a hărţilor topografice şi de producere a hărţilor de ocupare a teritoriului. De asemenea, se realizează şi o serie de produse derivate specializate, cum sunt hărţile privind potenţialul de dezvoltare regională, care exprimă valoarea fiecărui loc în termeni de urbanizare şi de spaţiu verde. Cercetarea abordează analiza regională, prin delimitarea aglomeraţiilor urbane, a zonelor de influenţă economică a oraşelor şi a direcţiilor de creştere a acestora.

Aspectele privind protecţia mediului înconjurător, conservării biodiversităţii, valorificării turistice şi planificării rurale sunt avute în vedere în toate planurile de dezvoltare a infrastructurii. Pentru aceasta sunt întocmite studii de impact, ce evaluează efectele induse asupra mediului.

În ţările în curs de dezvoltare, cartografia bazată pe teledetecţie satelitară rezolvă o serie de probleme legate de accesibilitate, lipsa informaţiilor de teren, urgenţa problemelor economice şi de mediu. Pentru unele teritorii s-a realizat analiza regională de

67

sisteme agro-pastorale, supravegherea creşterii urbane, urmărirea defrişărilor de pădure sau extinderea fenomenului de deşertificare.

Una din problemele grele ale ţărilor în curs de dezvoltare constă în a furniza populaţiei resurse agricole şi energetice suficiente. Analiza teritoriului pe imagini satelitare permite realizarea rapidă a unui recensământ agricol şi identificarea de zone omogene unde pot fi aplicate anumite strategii de dezvoltare.

BIBLIOGRAFIE

1. Badea Al. (2006) – Analiza efectelor amenajărilor funciare din Bărăganul de Sud prin mijloace teledetecţie - SIG. Editura Universitaria Craiova.

2. Donisă Valentin, Donisă Ioan, (1998) – Dicţionar explicativ de teledetecţie şi sisteme informaţionale geografice. Ed. Junimea, Iaşi.

3. Haidu I., Haidu C., (1998) – SIG. Analiză spaţială. Ed. H. Cr. A Bucureşti, 318p4. Loghin V., (1998) – Teledetecţia spaţială a Terrei. Ed. Domino, Târgovişte.5. Munteanu I., Grigoraş C.,(1978) – Identificarea solurilor şi a culturilor agricole

prin analiza numerică a datelor de la sateliţi. Comisia româna pentru activităţi spaţiale. Buletin de teledetecţie nr. 11.

6. Munteanu I., Răuţă C., Grigoraş C. (1982) – Utilizarea teledetecţiei în evaluarea şi supravegherea mediului înconjurător (soluri şi vegetaţie). Volum "Valorificarea optimă a resurselor naturale", pag.67-69. Lucrările Conferinţei de Ecologie, Constanta, 1981, Tip. Agronomia Cluj-Napoca (3 p).

7. Munteanu I., Răuţă C., Grigoraş C (1983) – Rezultatele interpretării datelor de baleiere de la sateliţi privind învelişul de sol, culturile agricole şi vegetaţia naturală din partea de sud şi sud-est a României. Analele ICPA, vol. XLV, Bucureşti (17 p).

8. Munteanu I., Răuţă C., Grigoraş C., Munteanu Maria (1983) – Utilizarea teledetecţiei în evaluarea şi supravegherea mediului înconjurător. ICPA Ştiinţa Solului, nr. 2, Bucureşti (6 p).

9. Munteanu I., Munteanu Maria, Grigoraş C., Marin Gh. (1984) – Utilizarea înregistrărilor de pe sateliţi pentru inventarierea excesului de umiditate din Câmpia Româna şi Lunca Dunării. Lucr. Conferinţei de Ştiinţa Solului - Brăila, Bucureşti (9 p).

10. Munteanu I., Munteanu Maria, Grigoraş C. (1985) – Unele aspecte privind excesul de umiditate din Câmpia Româna, evidenţiate de înregistrările de pe sateliţi. Buletinul informativ al ASAS, nr.14, Bucureşti (17 p).

11. Răuţă C., Munteanu I., Grigoraş C., Dragu I., Huniady I., Marin Gh. (1980) –Supravegherea şi inventarierea resurselor agricole prin teledetecţie. Revista Ştiinţă şi Tehnică, nr. 8, Bucureşti.

12. Reeves G.R. (1975) – Manual of remote sensing. Americ. Soc. of Photogrammetry, Falls Church, Virginia, SUA.

13. Zegheru N., Albotă N., (1979) – Introducere în teledetecţie. Edit. Ştiinţifică şi Enciclopedică, Bucureşti.

14. xxx (1991) – GIS/LIS Proceedings vol I, The Inforum, Atlanta, Georgia, USA.15. xxx (1994) Environmetal Systems Research Institute Inc. – USA, 1994 –

Understanding GIS. The ARC/INFO method PC version.16. xxx (1994) – Technical issues in GIS.17. xxx (1994) – SIG – Systems d’information géographique 12 –16 St. Mande.

Inst. Géographique National.

68

18. xxx (1994) – Technical issues in GIS NCGIA – Core curriculum. Edited Michael F. Goodchild and Karen K. Kemp, National Center for Geographic Information and Analysis University of California, Santa Barbara.

69