nEditura acreditati de Ministerul Educa{iei, Cercetdrii# Tineretului

prin Consiliul Na{ional aI Cercetdrii $tiin{ifice din invii(dmlintul Superior

UN IVERS ITA TEA SPIRU HARET

FACULTATEADE GEOGRAFIE

Descrierea CIP a Bibliotecii Nationale a RomanieiBANIcA, SORINSisteme informationale geografice ~iprelucrarea datelor

geografice/ Sorin Biinica, lonel Benea, Gheorghe Heri~u -Bucur~ti: Editura Fundatiei Romfmiade Miiine,2007

Bibliogr.ISBN 978-973-163-090-8

SORIN DANICA IONEL DENEAGHEORGHE HERI~ANU

I. Benea, lonel

n. Heri~u, Gheorghe

004:91(075.8) SISTEME INFORMATIONALE.

GEOGRAFICE~I PRELUCRAREA DATELOR

GEOGRAFICEReproducerea integrala sau tTagmentara, prin orice fonna ~i prin orice mijloace tehnice,este strict interzisa ~i se pedepse~te confonn legii.

Riispundereapentru conlinutu/ ~i originalitatea textu/uirevine exclusiv autoru/uilautorilor

EDlTURA FUNDATIEl ROMANIA DE MAINEBUCURE$Tl, 2008

CUPRINS

I'

1.SistemeleInfonnationaleGeografice- de la instrumentela ~tiinta.. . 71.1.SistemeleInfonnationaleGeografieesunt instrumente ... 91.2.SistemeleInfonnationaleGeografiee- instrumenteperfectibile..'" 10.1.3.$tiintaSistemelorInfonnationaleGeografiee 11

2. Aparitia.dezvoltarea~iutilizareasistemelorinfonnationalegeografiee 143.Definitii,coneepte~inotiunispecifieeGIS 17

3.1. DefinitiaGiS 173.2.FunctiilenecesareunuiGIS.. .. .. . .. . .. .. .. . . .. . .. . .. . .. .. .. .. . . 193.3. Datelespatializate~iinfonnatiiledescriptive 203.4. Infonnatiageograficanumericli-0 necesitate 213.5. Spatiulin careopereazaGiS . 223.6.Modelareaspatiului.. .... .... ...... 26

4.ComponenteleSistemuluiInfonnationalGeografic..... . ... 304.1. Componentele hard (fizice).. .. .. .. ... .. .. ... . .. .. . . .. .. .. .. .. .. .. .. 324.2.Componentelesoft(prograrnele) 34

4.2.1. Sistemele de operare.. . .. .. ... . .. ... .. .. .. . ... .. . .. .. . . .. .. . .. . .. 34

4.2.2.Compilatoarele~iinterpretoarelede limbaj 354.2.3.Prograrnele- aplicatiidedicateGiS 36

4.3. Calificarea~iprofilulspecializarilorpersonaluluinecesar 485.Modelul~istructuradatelor . . . ... . .. . .. . .. 49

5.1. Modeluldatelor 495.2. Datelecu referintespatiale( bazelede date) 50

5.2.1.Modelulierarhic 525.2.2.ModelulrelationaL 535.2.3.Modelulorientatpe obiect . ... ..... 56

5.3. Structuradatelorreprezentatein GIS.. ... . .. . . ... .. . ... 575.3.1.Modelulraster 585.3.2.Modelulvector 61

5.4.Comparatieintremodul vector~ieelraster 625.5.Modelareatematicaa datelor 64

6. Sisteme geodezice de referinta ~i sisteme de proiectie. . .. . . . . .. . .. . . . . 67

6.1.Sistemegeodezieedereferinta. ... . ... .... .... . 675

6.1.1.FiguraPiilmlntului,geoidul~ielipsoizide referintA 676.1.2.Coordonate~isistemede referintA 69

6.2. Sistemede proiectie ... ... 706.2.1.No~unigenerale 706.2.2. Datumul. . . .. . .. . . . . . .. . . .. . . . . . .. .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

6.2.3.Clasificareasisteme\orde proiectii 746.2.4. Sisteme de proiectie utilizate in Romania. ... . ... .. . .. . .. . ... .. . ... 80

6.2.4.1.Proiectiastereograficli'70 pe plansecantunic 806.2.4.2.ProiectiaUniversalTransversalMercator(UTM).. . 84

6.3. Sistemede pozi~onareglobala.... ... ... 916.3.1.StructurasistemuluiGPS 93

6.4.Clasificareareceptoarelor. ' 947. Prelucrareadatelorgeograficeprin intermediulsig- analizaspa~ala.. . 96

7.1.Tipuride dateale mediuluiGIS(datevectoriale~idateraster).. 977.1.1.Metode~iprocedeede analizaspatiala 100

7.2.ModelulnumericaI terenului(MNT)digitalterrainnwdel(DTM) 1027.2.1.RealizareaModeluluiNumericaITerenului.. ... 1087.2.2.Metodede interpolare 1147.2.3.Clasificareametodelorde interpolare 121

7.3.0btinerea informatiilor din suprafetele primare prin analizaModelelor Digitale de Elevatie 121Anexa 136Bibliografie 138

I. SISTEMELE INFORMA TIONALE GEOGRAFICE- DE LA INSTRUMENTE LA $TIINT A

Atunci cand Roger Tomlinson a conceput Sistemul Informafional

Geografic pentru guvemul canadian, la inceputul anilor 1960, nu ~i-aputut imagina impactul pe care acesta il va avea asupra disciplinelorgeografice doar douii decenii mai tfuLiu sau intensitatea dezbaterilof' pecare Ie va provoca acest acronim de doar trei litere (GlSl). Desigur ciigeografia nu este striiinii de dezbaterile metodologice ~i unele dinargumentele pentru GIS sunt ecouri ale cuantificiirii introduse in perioad8anilor 1950.

Nu se poate spune dacii dezbaterea produsii de GIS este mai multsau mai putin intensii decat celelalte, dar este sigur cii este importantiidatoritii naturii interdisciplinare a acesteia ~i a faptului cii geografia esteunanim consideratii ca avand un rol unic (Morrison 1991; Kennedy1994). De aceea discutiile geografilor asupra GIS sunt expuse piirerilorgenerale mai mult decat de obicei.

in esentii, este vorba despre ambiguitatea definirii GIS cainstrument de lucru sau ca ~tiintii. Dacii Tomlinson era explicit canddefinea GIS ca 0 aplicatie a informaticii destinatii sii indeplineasciianumite functii specifice (Coppock ~i Rhind, 1991), nu este deloc elar cesemnifidi aface GIS, comunitatea GIS sau cercetare in GIS, deoarece intoate aceste cazuri etimologia de la acronim la expresiile propriu-zise parea se impotrnoli definitiv. La prima vedere, aface GIS pare a implica doarinterac!iunea cu un anumit pachet de programe; comunitatea GIS nu estedecat un grup de indivjzi care au un interes deosebit pentru programelerespective iar cercetarea in GIS pare un oximoron (0 asociere paradoxaliia doi termeni contradictorii).

J GIS =Geographicallnfonnation System, acronimul din limba englezAparea se fi generalizat la noi)

6 7

Aceste chestiuni sunt importante pentru operatiile zilnice alefacultatilor de geografie deoarece acestea trebuie sa ~tie daca GIS suntinstrumentecare trebuie invatate de catre studen~ sau 0 ~tiintacare ofecalegitimitate cercetarilor intreprinse de catre personalul didactic alfacultatii.Studentiicare fac GIS pot fi integratiin cercetare?0 asociereaGIS este suficienta pentru a conferi substanta cercetarii ~i daca nu, caresunt celelalteconditiicare mai trebuieindeplinite?

Se impooe ~i 0 precizare asupra terminologiei. In literaturageografica a aparut ~i este vehiculat ~i termenul ~tiin{airiforma{ionalageografica (in engleza geographic iriformationscience), pomind de lafaptul ca geografia a rncut demersuri pentru a indepiirta izolareatraditionala dintre domeniile fotograrnmetriei, teledetec~ei, geodeziei,cartografiei,informaticii,statisticiietc. ~ia celorlaltediscipline interesatede datele cu localizare spatiala. Goodchild (1992) este cel care aargumentat ca acestea reprezinta la ora actuala discipline ale ~tiinteiinformationalegeografice~idrept urmare acronimulGIS ar trebui folositpentru acest termen. In ceea ce ne prive~te,ramanem la parerea ca GIStrebuie sa se refere strict la sistemeleinforma~onalegeografice.GIS sootstrans legate de geografie inca de la inceputuri:cei mai mul~ pionieridindomeniul GIS sunt geografi (1. T. Coppock, D. W. Rhind, Bickmore ~iUnwin in Marea Britanie, Tomlinson, Garrison, Berry, Tobler ~iMarblein America de Nord). In plus, geografii sunt cei care au identificat,conceptualizat ~i formalizat conexiooile initiale dintre informatica ~ianaliza spa~ala.

De fapt se pot lua in calcul trei aspecte pentru a reface drumulparcurs de la instrumentla ~tiinta,pe baza sensurilorexpresieiaface GIS~i nu doar a GIS in sens restrans. Aceste trei aspecte sunt: 1) GIS suntinstrumente, presupunand folosirea unei clase particulare de programeaplica~e, asociate unor platforme hardware, ca ~i a datelor geograficedigitale pentru a atinge anumite scopuri predefinite; 2) GIS suntinstrumente peifectibile, aceasta implicand dezvoltarea capacitatilorprogramelor aplicatie ~i a u~urintei folosirii lor ~i 3) ~tiinla SIG,cuprinzaod analiza chestiunilor fundamentale ridicate de folosireaacestora.

Discutarea celor trei aspecte implica, pe un plan mai general,intelegerea entitatii SIG ca 0 trecere calitativa de la descrierile sobre, in

alb/negru, la spa~ile reale in care se recuno~te in mod explicit ca eticheta nuare nid un efect.

1.1. Sistemele Informaponale Geografice sunt instrumente

In acest caz, a face GIS inseamna a utiliza un set de instrumente

specializate pentru a avansa cu investigarea unui anumit domeniu. Dacainvestiga~ei respective i se poote lipi eticheta "cercetare" atunci ~i expresiasus-men~onata capata aceasta conota~e. In orice caz, existenta ~i utilizareaunui instrument soot separabile de problema concretA, materiala, iardocumentarea ~i realizarea investiga~ei respective se vor concentra asupraacesteia din urma, de oode tendinta de a da 0 mai mare importantadocumentarii ~i de a folosi studiile de caz pentru a ilustra metodologia ~itehnologiile folosite. In unele cazuri GIS pot fi doar ooul dintre instrumentelefolosite, lucru motivat de eficacitatea lor pentru demersul respectiv, taraimpact asupra proiectului ca ansamblu, deci tara sa conduca la cercetare.

Daca obiectivele cercetarii sunt, intr-o anumita masura, ~i de ordinmetodologic, contribu~a GIS ca instrumente de lucru este mai mare, acesteaaviind ~i rol de direc~onare a cercetarii iar studiile de caz soot folosite ~ipentru ilustrarea metodei. Drept urmare, rezultatele vor fi rareori posibil degeneralizat, fie ~i in mod empiric. In lucrarile de acest tip, expresii ca"Utilizarea GIS pentru / in ..." pot fi intalnite chiar din titlu, d~i proceseleresponsabile pentru dezvoltarea instrumentului de lucru soot independente desubiectul in sine al cercetarii.

In cercetarea ~tiin~ficasoot folosite instrumente diverse. Unele sunt denatura generica, tara vreo legatura speciala cu disciplina care Ie utilizeaza,altele sunt special create pentru disciplina respectiva sau numai pentru unproiect sau un grup restrans de cercetatori. GIS se situeaza undeva la rnijloc,fiind posibile de utilizat, in principiu, de orice disciplina care studiazadistribu~a unor fenomene pe suprafata Pamiintului. GIS nu par a fi nici uninstrumente generice a caror utilizare este larg raspandita astfel incit sa fiefarniliare (ca, de exemplu, procesoarele de text sau calculatoarele), dar niciinstrumente dezvoltate exclusiv pentru 0 anumita disciplina. 0 posibilaanalogie cu statistica ar putea ilustra aceasta situa~e. Statistica este uninstrument universal pentru anumite discipline (agronornia, demowliaetc.)dar putin folosit sau chiar considerat nepotrivit de catre altele(de exemplu, antropologia).

8 9

In cazul GIS, conceptele soot familiare geografilor profesioni~ti, dartrebuie invatate de catre fiecare serie de studen~. Fara cursuri care sa Iefumizeze accesul la aceste concepte, folosirea GIS va degenera spremanagementul de date ~i reaIizarea de har~, oricit de complexe ar ficapacita~le de analiza ~tiintifica ~i modelare ale pachetului de programefolosit.

Dad GIS soot instrumente cu valoare deosebita pentru geografie ~idaca geografia a fost cea care in mod tradi~onal a fumizat conceptele pe careacestea Ie folosesc, atunci cursurile de GIS soot normal a fi predate in cadrulfaculta~lor de geografie. Solu~ile adoptate de catre acestea soot insa foartediferite, de la crearea ooor departamente pentru GIS, introducerea de cursuridespre GIS in cadrul departamentelor deja existente ~i pana la apelarea lacursuri independente oferite de catre departamentele tehnice ale altorinstitu~i. Oricare ar fi solu~a adoptata, se urmaresc de fapt doua scopuri:ofeca studen~lor deprinderi utile in gasirea ooui loe de mooca ~i pregatireaacestora pentru a putea face propriile lor cercetari.

largi de procese care influenteaza fenomenele de la suprafata Pamantului.Ambele capacita~ soot esen~ale pentru a face GIS ~i drept urmare

perfec~onarea instrumentelor GIS necesita pregatire de baza geografica, pecare sa se grefeze cea tehnica ce ofeca capacita~ de analiza ootica a

performantelor tehnologice ale produsului. Din nefericire, politicaprotec~oni~taa majorita~ ~mpaniilo~ producatoare de instrumente GIS nu apermis realJZareaacestUldin lII100deZlderat.

1.3. ~tiinta Sistemelor Informaponale Geografice

1.2. Sistemele Informaponale Geografice - instrumenteperfectiblle

in cele mai multe cazuri, GIS erau plasate in afara geografiei ~iconsiderate ca fiind un domeniu nou, strans legat de aceasta. Dezvoltarearecenta a acestora a ridicat problema legitirnita~ acadernice, ceea ce a dus laafilierea GIS la disciplina geografiei ~ila reafirmarea acesteia ca ~tiinta.Maimult chiar, GIS sunt asoeiate in mod clar cu imagini, de aici considerentul caaface GIS este mai ~or decit aface geografie dad nu suntem familiariza~cu aceasta din lII1OO.Asoeierea GIS cu geografia este dublata de asoeierea cuinformatica (aceasta din lII100oferind precizia ~i rigoarea), ceea ce a dus lalegitirnitateaconsideraru acestora ca un subdomeniu al geografiei ca ~tiintJl.

Dezvoltarea rapida a tehnologiilor in ultirnii ani ~i apari~a soeieta~ibazate pe acestea au dus la regruparea ~i stabilirea de noi priorita~ pentru~tiinta.Pentru ca 0 tehnologie sa devina ~tiintJl,ar trebui indeplinite cel pu~patru condi~i:

. tehnologia respectiva sa fie semnificativa pentru soeietate;

. chestiooile ridicate de dezvoltarea ~i utilizarea ei sa reprezinte 0provocaresemnificativa;

. interesul pentru aceste chestiuni ~i suportul pentru cercetareaacestorasa nu se regaseascain disciplineledejaexistente;

. trebuie sa existe suficient de multi utilizatoripentru a se crea 0comunitate de necesita~ ~i interese.

S-au folosit doi termeni ~ntru a desOOe transformarea GIS dintehnologie in ~tiinta. Primul est£ ieoniaticaJm termen preferat in multe tJlridatorita sirnplita~i ~i ~urin~i dea:l b-aduce in ftanceza iar al doilea este§tiinfa iriformafionalageogra~, un termen preferat in lumea vorbitoare delimba engleza.

Din aceasta perspectiva, aface GIS capata sensul de implicare creativain dezvoltarea pachetelor de programe folosite, acestea fiind inseparabile fatade problema concreta abordata. Geografii care soot creatori de instrumenteGIS participa direct la reaIizarea specifica~ilor, dezvoltarea, evaluarea ~iutilizarea acestora.

In realitate, creatorii de instrumente GIS au pregatire multidisciplinara,incluzand, in afarii de geografie, informatica, ingineria, proiectarea ~imatematica. Cum pu~ni soot geografii care au pregatirea necesara pentru acrea pachete de programe de sine smmtoare ~icompetitive pe piata industrieide software, aceste programe soot de obicei rezultatul unei echipe careinclude ~igeografi.

Geografii sunt posesorii a doua capacita~ unice ~iextrem de puternice,mult apreciate de catre dezvoltatorii de programe GIS. Prima este intelegereaexcelenta a conceptelor care formeaza elementele primare ale bazelor dedate, procesarii acestora in SIG ~i a modului in care aceste concepte sootcuprinse in teorii, metode de analiza ~i modele. A doua este aceea cageografii soot pregati~ intr-o disciplina care integreaza intelegerea unei gameto 11

$tiinta infonnationala geografica sau ~tiinta sistemelor informationalegeografice este preocupata de conceptele geografice, elementele primarefolosite pentru a descrie, analiza, modela, emite judecati ~ia lua decizii legatede fenomenele distribuite pe suprafata Pamantului. Acestea variaza de la

primitivele geometrice reprezentate prin puncte, linii ~i areale, la relatiiletopologice de adiacenta ~i conectivitate, relatiile dinamice de curgere ~iinteractiune, pana Ia conceptele specifice ca vecinatatea, amplasarea saulocalizarea.

Se pare ca cea mai importanta problema la care trebuie sa faca fata~tiinta infonnationala geografica este limitarea reprezentarii digitale, adica saraspunda la intrebarea daca sunt concepte geografice care nu vor putea finiciodata reprezentate sau manipulate de catre GIS. Reprezentarea digitala ~imanipularea conceptelor geografice ridica 0 serie de chestiuni fundamentalepentru cercetare, multe dintre acestea fiind redeschise discutiei, de~i sunt demult timp statuate in cadruI disciplinelor geografice.

De~i capacitatile GIS sunt in continua dezvoltare, geografii care Iefolosesc mai ~teapta inca stadiul in care conceptele ~iprocedeele geograficesa fie implementate digital (Dobson, 1983; Couclelis, 1991; Dobson, 1993).in acest timp cercetarea va implementa cel mai probabil acele concepte ~iprocedee care sunt cele mai simple, mai logice ~imai riguros definite, adicape cele primare ~i (sau) pe cele mai rafinate. Acestea includ procedee derecuno~tere ~i masuratori in teren, optiuni pentru reprezentari, functii degeneralizare ~i reprezentare altemativa sau multipla, reprezentareainfonnatiilor incerte, metode de analiza ~i modelare, probleme referitoare ladescrierea continutului datelor geografice ~i evaluarea adecvarii acestorapentru utilizare ~i metode de vizualizare. Aceste chestiuni pot insa duce ladiminuarea caracteruIui multidisciplinar al ~tiinteiinfonnationale geografice.in afarii de geografie, aceasta include ~i discipline traditionale cum suntgeodezia, cartografia, teledetectia, ca ~i elemente de orientare spatiala,statistica, infonnatica, ~tiinta despre infonnatie etc. Situarea GIS pe aceastapozitie nu trebuie sa confunde utilizarea acestora (respectiv introducerea unorcomenzi de analiza spatiala) cu analiza chestiunilor ridicate de ~i folosireaacestor instrumente.

Din lumina acestor trei perspective asupra GIS, ce ar putea fi acumspus despre semnificatia expresiei a face GIS? Un prim lucru este acela camai exista credinta ca GIS sunt legate de geografie in mod unic ~ifundamental ~i ca a face GIS presupune in mod necesar a face ,ytiin/iisau,12

fonn unor pareri extreme, ca a face GIS inseamna a face geografie inco~ $tiin/!fic. S-a creat astfel imaginea ca GIS ar fi cu mult mai eficiente;ecat sunt de fapt ~i se ignora limitarile acestora in abordarea temporala, atridimensionalitatii spatiului, a fenomenelor la scam, a interactiunilor ~ia altoroncepte geografice sofisticate. Dadi GIS reprezinta 0 ~tiintageografica sau

~e sine statatoare depinde amt de rigoarea cu care sunt folosite ca instrumentcat ~i de scopul utilizarii functionalitatilor sale, data fiind natura concretacercetarli.

Un aI doilea lucru este acela ca se manifesta 0 tendinta accentuata ca

un numar din ce in ce mai mare de geografi sa nu mai vada in GIS uninstrument pe care il pot utiliza in cercetarile pe care Ie intreprind, ci ca pe unfenomen asupra caruia pot reflecta ~ipot face comentarii.

in mod cert toate aceste perspective vor conduce la construirea, decatre geografi ~imembrii disciplinelor asemenea aliate lor, a unui fundamentintelectual pentru GIS, ceea ce va asigura supravietuirea acestuia mult timpdupa ce caracterul de noutate va fi trecut. Dezbaterile suscitate deambivalenta GIS ca instrumente ~i ~tiinta trebuie inteleasa in contextul mailarg al tendintelor actuaIe din ~tiinta~isocietate in general. Notiuni mai vechisunt inIocuite de altele mai noi sau cu 0 deschidere mai mare. in acest

context, GIS pot reprezenta un nou tip de ~tiinta. care pune accentul pecaracteruI vizual al exprimarii, pe colaborare, explorare, intuitie, definita caloe unic care transcende dincolo de traditionalismul rigorii matematice, atestarii ipotezelor ~igeneralitatii.

Ca ~tiinta,geografia a abordat de mult timp raportul general -particular. Hiirtile ~i datele geografice surprind esenta particularului de naturageografica, conditiile de limita care influenteaza aparitia ~i evolutiaproceselor fizice ~i soeiale ~i in acest sens GIS ilustreaza particularul. Dar,spre deosebire de hiirti, scopul GIS este acela de mentine datele geografice informe ce pot fi transformate, procesate ~i analizate in moduri care sa fieuniforme din punct de vedere geografic. Prin urmare, GIS reprezinta 0te~ologie amt a generalului cat ~i a particularului, implemenmndu-l pepnmul sub fonna algoritmilor de fonnalizare, a conceptelor ~i modelelor, iarpe eel din urma sub fonna continutului seturilor de date. Ca tehnologie, GISpar a fi destinate cercetarii geografice ~i in special pentru transformareacuno~terii geografice a proeeselor in prognoze, politici ~i decizii. in acests~ GIS capteaza tensiunile dintre cercetarea fundamentala ~icea aplicata ~idlDtregeneral ~iparticular ca perspective geografice.

13

2. AP ARITIA, DEZVOL TAREA ~I UTILIZAREASISTEMELOR INFORM ATIONALE GEOGRAFICE

primele GIS operationale au aparut prin unnare in SUA ~i

Canada, in anii 1960. Printr~ pionieri, pu~em aminti Sist~mulInformational Geografic .cana~lan (1962), Slstemul .InformatlOnalentrU Utilizarea Terenunlor dm New York (1967) ~l Sistemul de

~anagement al terenurilor din Minnesota (1969) sau, in Franta,Bancile de Date Urbane (BDU) realizate pentru Lille ~i Marsilia(1972). De-aAlungul.ti~~ului ?IS ~u avut ?enumiri diferite, cele maimulte reflectand aphcatllie lor Imedlate, ca m exemplele unnatoare:

Fiind vorba de 0 perioada de timp amt de scurta, este dificil de avorbi despre un istoric al GIS. In plus, dezvoltarea rapida a acestoraplicatii, functie de diversitatea utilizatorilor, precum ~i noile trasaturicomerciale ale GIS, nu au condus pana acum la 0 definitie clara ~iunica.

Inceputurile Sistemelor Informationale Geografice pot fi, dacaavem in vedere ca cel mai adesea produsullor final este 0 reprezentarede tip harta, situate inca la inceputurile istoriei umanitatii. Cea maiveche harta cunoscuta dateaza din anul 2 500 1.Ch., dar probabil ca auexistat harti ~i inainte de aceasta datiL De atunci ~i pana in zilelenoastre oamenii au imbunatatit in mod continuu metodelede exprimare a informatiilor spatiale. Jumatatea celui de-aloptsprezecelea secol a adus ca noutate suprapunerea haqilor pentru areda deplasarile trupelor armate in tipul Razboiului de Independenta alSUA (haqile realizate de cartograful ftancez Louis-Alexandre Berthierpentru batalia de la Yorktown). Metoda suprapunerii manuale ahaqilor a fost descrisa complet, pentru prima data, de JacquelineTyrwhitt intr-un manual de planificare din 1950. Primul recensamantbritanic (1825) a condus la crearea demografiei ca ~tiinta, 0 aItaaplicatie a GIS. In secolul trecut, din ce in ce mai multi cartografi ~ioameni de ~tiinta au descoperit puterea metodei de suprapunere aMrtilor pentru a comunica niveluri sporite de informatie pentru 0anumita zona.

Mo~teninddezvoltarile informatice ale CAO/DAO (Conceptie ~iproiectare asistata de calculator), cartografia automatizata a aparut inanii 1950. Laboratoarele "Computer Lab" ale Universitatii Harvard(1965) au fost unele dintre cele mai active in domeniul cercetariifundamentale ~i sistemul SYMAP a servit drept model pentru cea maimare parte a GIS raster care au fost dezvoltate in industrie.14

. LIS (Land Information System)

. AMlFM (Automated Mapping and Facilities Management)

. EIS (Environmental Information System)

. RIS (Resources Information System)

. PIS (Planning Information System)

. SDHS (Spatial Data Handling System)

Prima realizare intitulata GIS - Canadian GeographicInformation System (Sistemul Informational Geografic Canadian) - afost dezvoltata de catre Roger Tomlinson de la Canada LandInventory, in 1962. Spre deosebire de sistemele anterioare, carefusesera dezvoltate pentru aplicatii specifice, acest sistem a fostconceput pentru a stoca date, Mrti ~i atribute ale terenului in formatdigital ~i accesibil pentru toata Canada. Sistemul este in functiune ~iastazi.

Sistemele informationale geografice, in sensul actual alcuvantului, au aparut in anii 1970, cand anali~tii au inceput saprogrameze calculatoarele pentru automatizarea unor procese panaatunci manuale. Companiile producatoare de softuri (ESRI, ERDASetc.) au dezvoltat pachete de programe care pot introduce, prelucra ~iafi~adate geografice pentru a crea noi categorii de date ~i informatii.Dezvoltarea rapida a componentelor "hard", sub aspectul puterii ~i~exibilitatii ~i scaderea rapida a costului acestora, incepand cu anii80,.au tacut din tehnologia GIS un produs accesibil unei game foarte

largl de utilizatori.

Abia incepand cu 1985 putem vorbi de primele GIS dezvoltatepentru gestionarea resurselor naturale ~i pentru retele (programul

15

APIC, realizat de POLlLOG). GIS se prezinta ca 0 ~tiintamultidisciplinara integrata, cuprinzand mai multe disciplinetraditionale. In prezent, GIS au devenit chiar discipline independente,predate in diverse departamente ale multor universitati, cu denumiri caGeomatica, Geoinformatica sau $tiinta lnformatiei Geospatiale.Aceasta tehnologie se constituie intr-o industrie de zeci de miliarde dedolari anual, in care sunt implicati sute de mii de oameni ~i se invatiiin ~coli,colegii ~iuniversitati, oriunde pe glob.

GIS sunt folosite in aproape toate disciplineIe care au legaturacu geografia, de la arhitectura peisagista ~i pana la proiectarea cailorde comunicatie sau gestionarea resurselor. Domeniile majore deaplicare a GIS pot fi grupate in cinci mari categorii, dupa cumurmeaza:

· Managementulfacilitatilor- mult folositein acest domeniu sunthaqile precise la scara mare ~ianalizele de retea (pentru localizarearetelelor de transport, planificarea lucrarilor de intre~nere, servicepentru liniile de telecomunicatii ~i planificarea ~i lII1Iillrireaconsumurilor);

. Managementul resurselor naturale ~i de mediu - se folosesc hartilela scara medie sau mare precum ~i tehnicile de overlay incombinatie cu aerofotograme ~i imagini satelitare (pentru studii defezabilitate pentru agricultura, silvicultura, resursele de apa, analizede impact asupra mediului, localizarea depozitelor de de~euri,managementul calamitatilor ~idezastrelor etc.);

. Retele stradale - se folosesc haqi la scam mare sau medie ~ianaliza spa~ala (pentru localizarea cladirilor ~ia strazilor, stabilirearutei optime, direc~onarea traficului, servicii de transport urban,ambulanta ~ipompieri);

· Planificarea dezvoltarii zonale - folose~te haqi la scara mare saumedie ~i modelarea (pentru planurile de urbanism, planifican lanivel regional, amplasarea de ~osele sau autostrazi, dezvoltareadotarilor comunitare);

. Sistemele de gestionare a teritoriului - folosesc haqi cadastrale sauale parcelelor ~i analiza spa~ala (pentru cadastru, administra~e,stabilirea impozitelor etc.).

3. DEFINITII, CONCEPTE ~I NOTIUNI SPECIFICE GIS

3.1. Definitia GIS

Aflate la confluenta informaticii, a telematicii ~i a ~tiintelor deobservare ~i descriere a Pamantului, Sistemele InformationaleGeografice au tacut subiectul a numeroase incercari de definire,functie de domeniile abordate ~i disciplinele academice implicate.Unele definitii au reflectat insa~i evolutia acestora, considerandu-lepur ~isimplu instrumente:

"Un sistem informational geografic este un caz special de sisteminformational in care baza de date consta din observatii asupraentitatilor cu distributie spatiala, activitatilor sau evenimentelor caresunt definibile in spatiu ca puncte, linii, ori areale. Un sisteminformationalgeografic manipuleaza datele despre aceste puncte, linii,~i areale pentru a obtine informatii in urma unor interogari ~i analizead-hoc." (Dueker, 1979).

". .. un set puternicde instrumentepentru stocarea~irecuperarea,lacerere,transformarea~iafi~ea datelor spa~alizatedin lumea reala pentruun anumitede scopuribinedefinite."(Burrough, 1986).

"Instrumente care permit, plecand de la surse diverse,achizitionarea, organizarea, gestionarea, analiza ~i combinarea,elaborarea ~i prezentarea de informatii localizate care contribuie lagestionareaspatiului."

(SocietateaFrancezade Fotogrammetrie~ide Teledetectie, 1989)". " sisteme automate pentru achizitia, stocarea, recuperarea,

analiza, ~iafi~areadatelor spatializate." (Clarke, 1995).Alte definitii au avut in vedere mai ales latura de prelucrare

~~omata a datelor ~i componenta de software a sistemelorInl0 rm .

atlonale geografice:

d "Un sistem informational care este proiectat pentru a lucra cugat~ ca~eau referinte spatiale descrise prin coordonate geografice saueo eZlce. Cu alte cuvinte, un GIS este atat 0 baza de date cu

1716

capabilitatispecificedatelorcu referintespatiale,cat ~iun set de operatoripentru a putea prelucrarespectiveledate." (Star ~iEstes, 1990).

"Un sistem informational geografic (GIS) este un instrumentrezident intr-un sistem informatic pentru cercetarea ~i analizareaentitatilor care exista ~i a evenimentelor ce se produc pe suprafataPamantului. Tehnologia GIS integreaza operatii specifice bazelor dedate (de exemplu interogarea ~i analizele statistice) cu modul unic devizualizare ~i analiza geografica oferite de lucrul cu harta. Acestecapabilitati fac distinctia dintre GIS ~i alte sisteme informationale, inacela~i timp conferindu-Ie 0 valoare deosebita pentru 0 gama larga dedomenii publice sau private care sunt preocupate de explicareaevenimentelor, predictia unor situatii ~i strategii de planificare."ESRI@(Environmental Systems Research Institute, Inc.)

Exista chiar ~idefinitii de dictionar:"Sistemele Informatice Geografice (G.I.S.) reprezinta ansambluri

de tehnici, metode, echipamente~ipersoane, care au ca scop gestionareainformatiei georeferentiate, cu ajutorul calculatorului." (DictionarulEnciclopedic Britanic).

"Instrumente care permit, plecand de la surse diverse,achizitionarea, organizarea, gestionarea, analiza ~i combinarea,elaborarea ~i prezentarea de informatii localizate care contribuie lagestionarea spatiului." (Societatea Franceza de Fotogrammetrie ~i deTeledetectie, 1989).

Toate definitiile GIS recunosc faptul ca datele cu referintespatiale au caracter unic deoarece sunt strans legate de harta (spatiulconteaza!). GIS permit gestionarea in mod conjugat (fig. 3.1) a datelorspatiale ~i descriptive ale unuia ~i acela~i obiect. In plus, un SIGtrebuie sa fie capabil de a produce harti ~irapoarte de sinteza.

Inforrnatia geografica desemneaza toate informatiile referitoare

Punct sau un ansamblu de puncte referentiate spatial pe suprafatala un -d . . - x d do

trx Sub aceasta enumlre genenca se regasesc ate Iverse, cumteres j1. 0 .

fi distributia spatlala a resurselor naturale (ape, sol, vegetatle etc.),~~calizareaelementelor.d~ infras~ctur~ (ca~de .c~municatie, cladiri,dOverseechipamente), hmlte admInistrative ~I pohtIce etc.I

fi.

Inforrnatia geogra Ica are 0 Importanta primordiaIa pentru ceicare trebuie sa cunoasca, sa gestioneze ~i sa amenajeze spatiul.Aproximati~ 80 % d~n!n~o~atia manipulata de colectivitati estelocalizata ~Ipoate deci sa alba 0 reprezentare geografica - pe care 0putem numi ~ireprezen~r~ ~patializ~ta.0

Accelerarea urbamzarn, con~tIentIzareaproblemelor ridicate de

gestionarea resurselor ~i necesitatea protectiei mediului sunt doarcativa dintre factorii care au dus la cre~terea nevoii de instrumenteperformantepentru gestionarea teritoriului.

3.2. FUDcpile Decesare uDui GIS

Date rpatiale Date descriptive

Cel mai adesea, un Sistem Informational Geografic este solicitatsa raspunda la urmatoarele intrebari:

. Ce este la ... ? (iQtero~areye localizare; ce se afla intr-un anumeloe);

· Unde se afla ... ? (interogare conditionala; care anume loeatiesatisface 0 cerinta anume );

· Cum s-a modificat ... ? (interogare asupra tendintei; identifica&ecventa producerii sau tendintele de schimbare);

· Car~date sunt legatede ... ? (interogarerelationala;~al~relapile spatiale dintre entitati sau atribute geografice);

· Ce s-ar inmmpla daca ... ? (interogare bazata pe model; calculeaza~i !lfi~eaza 0 cale optima, un amplasament optim, zonele de riscetc., pe baza unor modele).

_ Figura 3.2. ilustreaza exemple de intrebari la care SIG pot daraspuns ~i minimum de functii de care un SIG trebuie sa dispunapentru a putea satisface cerintele mai sus mentionate.

Figura 3.10Infonnatia geografica18 19

Ce este...?

~ crem.1 pretu17' ;renului de 10 on

sibililreprezentare~ ~gra~cli .a ~onnapilor la ~vel de localitate sau 0po unitate admimstratIv-tentonaIa de rang supenor. lata cateva exemple

an::e descriptive disponibile in mod curent: fi~ierelecu abonapi serviciilordebl'ce (apa, satubritate, electricitate), date statistice, planurile ~i matricile~trale. Toate aceste da~ pot fi a~ate unei anumite localizari (localitate;

parce1a,tronson de retea) pnn coordonate, adrese sau 0 referintAspapala.\ '

3.4.Informapa geografica numerica - 0 necesitate

Unde este".?

Ce s-a sclumbal. ?

I

Ce datesuntlegalede 'W AI

I

Cc se petreGCdac!. .?~ . 1"Him

~el rawapropiatspital

..ZonAcuose mare7' laimmdapi

Dintre numeroasele activitap ~ioperapi care implica, in mod curent sau

punctual recurgerea la planuri, harp sau, in general, la informapi geografice,putem enumera:

. studii de dezvoltare economica, planurile de urbanism ~irealizarealor;

. acordarea ~iverificarea autorizapilor de constructie;

. amenajarea ~igestionarea cailor de acces ~ia traseelor de colectare;

. coordonarea lucrarilor publice; gestionarea ~i intrepnerea retelelorcomunale, gestionarea patrimoniului;

· analizele tematice; studii de impact asupra amplasamentelorindustriale;

· analize funciare ~ifiscale.Tinand cont de accelerarea nevoii de prelucrare rapida dar ~ide schimb

rapid de informatii, informatica s-a dovedit a fi singura care sa faciliteze~ste lucruri, ca ~i utilizarea raponala a acestor informapi. lata doar catevadintremotivele pentru care este nevoie de SIG:

· datele geospapale sunt pastrate in stare necorespun.zatoare;· hiirtile~idatele statistice nu sunt la zi;

· datele ~i infonnapile sunt lipsite de acuratete;· nu exista posibilitatea recuperarii de date in timp util;· datele nu sunt u~or accesibile.

Figura 3.2. Functiile minime ale unui GIS

3.3. Datele spatializate ~iinformatiile descriptive

Cel mai adesea, infonnapa geografica este reprezentata sub forma deharp; primele harp aveau doar scop descriptiv (haqile topografice, rutiere,de navigape etc.). Cu timpul au aparut haqile tematice, editate de 0 serie deorganisme, harp care corespund nevoilor specializate ale acestora (haqigeologice, turistice, de rise etc.). Treptat, harta s-a transfonnat dintr-unsimplu instrument descriptiv intr-o unealta specializata de gestionare ~ifundamentare a deciziei.

Numeroase informatii de ordin tehnic sunt furnizate sub formade planuri in care sunt codificate terenuri, retele, echipamente, cladiri,etc. Pentru numeroase aplicatii care necesita calcule ~i folosirea demodele (retele, structuri, amenajiiri complexe, etc.) informatiiledisponibile in aceste planuri sau scheme trebuie exploatate ~i adeseacombinate cu alte surse. Recurgerea la imagini fotografice sau satelitare estedin ce in ce mai ITecventii,deoarece acestea fumizeaza 0 mare cantitate deinformapi in timp scurt.

Informapa geograficli sau localizata nu este constituita doar din dategrafice (harp, planuri etc.) sau iconografice (imagini, fotografii etc.) Unnurnar mare de informapi sunt sub forma de text, cifte, valori care pot fia~ate obiectelor localizate. Astfel, matricile cadastrale permit asocierea deinformapi asupra proprietarilor terenurilor construite sau virane pe planurilede cadastru. Pe baza acestora ~i a datelor fumizate de recensaminte este

20 21

Odata un GIS instalat, sunt de ~teptat UIlIlAtoarele beneficii:rentiate ~ia variab~l~lorre~ional~te: Ca wm~~, GIS.sunt capabile

georef~ a amt spatiul bldimenslonal, cat ~lpe cel tndImenslOnal.sa rep~e;~zentarea spatiului. presup~e, in .p~~ ~d, capacitatea de a

fid I elementele de refenntii spa~aUl:ehpsOlZl,slsteme de coordonate~~ste;e de proiectiec~~~ca. In .plus,rep~zen~ spatiuluireal~l une c;:iredarea caractenstlcdor spapale ale oblectelor ~lproceselor dinpresup 'f . .. ., J': di gh

. .drul aeestuia: pOZltll,marnm, lorme, stante, un mn etc.

ca Din punet de vedere geometric, putem diferentia mai multe tipuri de

atiu: euclidian, cartezian, ftactal, peanian, teseral ~itopologic.sp Spa{iul euclidian. Viziunea euclidiana este punctul de vederetraditionalasupra realitatii spatiale ~is-a apli~t inca din antichitate; distantaeuclidiana este denumitA ~i distanta metrica. In cadrul acestui spatiu, toateelementele din plan, cu exceptia cercului, sunt delimitate de segmente dedreapta; li!liile curbe sunt aproximate tot pri!l segrnente de dreaptA ~i prinurmare orice obiect apare sub forma unui poligon. Consecinta de bazii a

aeestui fapt este ac~ di din cuno~terea unghiurilor unui poligon se potafla laturile aeestuia. In plus, orice obiect din acest spatiu este independent,lara sa aiM nici 0 legatura cu obiectele vecine.

. datele geospatiale sunt mai ~or de pastrat ~i au un fonnatstandard;

. revizuirea~iactualizareadatelorestemult mai u~oara;

. datele geospatiale ~i informatiile sunt mai u~or de cautat, deanalizat sau de reprezentat;

. produsele au 0 valoare adaugatAmult sporitA;

. datele geospatiale por fi oferite la schimb;

. activitatea personalului devine mai productiva ~i mai eficienta;

. se econornisesc bani ~i timp;

. pot fi luate decizii mai bune.Comparativ, sunt prezentate sintetic, avantajele ~i dezavantajele

utilizariimetodelortraditionale~ia celormodeme- GIS (tabel3.1.)

Tabelul 3.1. Arata avantajele GIS ~idezavantajele metodelor traditionale

3.5. Spapul in care opereaza GIS

Obiectele ~i fenomenele lurnii reale se des~oara inte-un spati~tridimensional,dar reprezentareaacestora a implicat, inca din cele malvechi timpuri, hiirtile ~i planurile, care sunt reprezentari in spatiulbidimensional.Metodele cantitative~i tehnologia informaticaau condosteeptatla aparitiaGIS,careau ca menireprincipalaanalizaspatialaa datelor

22

Figura 3.3. Analiza drumului optim

d' In cadrul GIS, atunci cfu1dsunt reprezentate~ezari omene~ti,ISlanta care trebuie parcursa in interiorul acestora nu poate fi dreapta

23

Harti GIS Operatii manuale

SlocareStandardizata i

Fonnate diferite, la scari diferiteintegrata

Recuperare Baze de date digitaleHarti analogice, tabele,recensaminte

Actualizare Efectuata de computer Verificari manuale

SuprapunereEfectuata in mod

Laborioasa i costisitoaresistematic

Analiza spatiala Foarte rapidaFoarte greoaie, necesita multtimp

Afiare Uoara, ieftina i rapida Complicata i costisitoare

specifica dreptei euclidiene, care intersecteaza cIadiri, parcuri etc. De aceeqse folose~te 0 varianta a distantei euclidiene, numita distanta Manhatta(sau distanta taxiurilor), care unnare~te trama stradala a localitatiIo~

respectiv spatiul ~are,,~oate fiAparcurs ~n ~od r~1 ,(fig. 3.~.). Distan~Manhattan are aphcatll 10 GIS 10domemul 1Oteroganlor, al Identificariilocurilor optime, proiectarea diilor de acces cu sens unic etc.

Spa(iul cartezian. Aceasta viziune asupra spatiului are dreptcaracteristica principala utilizarea unui sistem de axe tridimensionale'

. X, Y ~i Z, care permit focalizarea predsa a.oricarui ponct' sau obiec~~

~in spatiu.Datorita valorificarii notiunilor de geometria spatiului ~ide-geometrie analitica, spatiul cartezian a devenit cel mai raspanditsistem de reprezentare spatiala. Localizarea obiectelor nepunctualeimplica insa un ~ir de coordonate care definesc pozitia ~i geometriaentitatii respective in cadrul GIS. Utilizarea acestui tip de spatiupentru reprezentarea suprafetei terestre a necesitat folosirea unorpuncte de reper, respectiv a punctelor geodezice.

Spa(iul fractal. Termenul de fractal a fost inventat dematematicianul Benoit Mandelbrot, in 1975, pomind de la latinesculfractus, derivat la randul sau din frangere: a sparge, a face bucati, azdrobi in forme neregulate. Fractal inseamna deci fragmentat,fractionat, neregulat, intrerupt.

Din aceasta perspectiva, putem considera ca re(2rezentareaeuclidiana a obiectelor, cu ajutorul segmentelor de dreapta, estegrosiera. Daca 0 linie dreapta~are aceea~i lungime la orice scara,--lungimea unei linii neregulate depinde de scara hartii pe care estemasurata. Mandelbrot a propus 0 metoda de estimare aneregularitatilor unei linii in functie de raportul scarii:

D = log N / log r, in care:D este dimensiunea fractala,Neste numarul de pa~inecesar masurarii lungimii,r este scara hartii.

Dimensiunea fractala pentru 0 linie aflata in plan variaza intreI (linia dreapta) ~i 2 (neregularitati extreme), Conceptul se poateextinde ~i in spatiul tridimensional: 0 suprafata perfect plana aredimensiunea fractala 2, iar un cub are dimensiunea fractala 3. Pentrusuprafete neregulate, dimensiunea fractala variaza intre 2 ~i3.24

. ' fractala asupra spatiului considera limitele unui obiectjVlzluneaentate de 0 infinitate de segmente foarte mici, a caror

fiind reprezca, 'nde spre zero.lungune1~catii1efractalilor in GIS se refera la calculul lungimilor, al

, Ap I ~i a altor elemente legate de acestea. La 0 scara foartep~rtfnetretr alitate apare ca un punct; la cre~tereascmi, ea estemidi, 0

t ~sub forma de poligon, iar daca scara cre~te mai mult sereprezen a , ~ ' Id' fnge cladirile, apO! strazl e etc.

vor I~~a(iul peanian. In co.nc~Ptia lui P_e~no,punctul .es~ereprez~nt~JPatrat ale carui laturl tmd spre zero. Drept pnma consecmta,ca un

d d' .

l~ ' . dI' ' dreapta are ~i 0 a oua ImenSlUne- at1mea - care tm e spreIOlab

'd

' 'I

'd. linia curba apare tot I ImenSlOna, ca 0 succeslUne e trepte azero,

A d. . .

-ror inaltime tinde spre zero. oua consecmta este VIZlUnea~~dimensionalaasupra liniei curbe, care apare sub forma de spaghetti,a caror sectiune tinde spre zero. Astfel, spatiul capata caracteristiciextensionale,viziunea peaniana fiind un mod de reprezentare discreUia spatiului. Spatiul peanian este un spatiu rasterizat, caracteristicfmaginiIorsatelitare ~i digitale, care au la baza celula de suprafat!,numita~ipixel.

Spa(iul teseral. Daca tipurile de spatiu prezentate pana acumaveau la baza punctul adimensional sau dimensional, spatiul teseralare la baza forme geometrice regulate (patrat, hexagon, triunghiechilateraletc.) sau neregulate, care prin repetare nelimitata alcatuiesco retea. Din acest motiv, unele pachete GIS utilizeaza spatii teserale,in special regulate, pentru procesarea imaginilor (agregari sau divizarirecursive). Spatiile teserale neregulate bazate pe triunghiuri oarecaresau po~igoaneneregulate (fig. 3.4.) au aplicatii importante pentrugeodezl~sau reprezentarea reliefului (realizarea modelului numeric alterenul~l, exprimarea morfologiei, a pantelor ~i a expozitiei~rsantllo!). Reteaua obtinuta in acest mod poarta numele de retea deI angulatle neregulata, prescurtat TIN (din engleza: Triangulated

i~egUI~r Network). Metoda Thiessen, larg folosiUi in GIS pentrupo~rpoarea datelor punctuale, are la baza spatiul teseral bazat tot pe.

Igoaneneregulate.

ale ob~pa(iult~pologic, Topologia studiaza caracteristicile geometriceSe afl~ec~lor.mdependent de sistemul de coordonate in care .acestea

. ormnd de la considerentul ca relatiile dintre obiectele25

dintr-un anumit sp~ti~ sunt mai importante decat forma acestordeoarece intervine un anumit subiectivism in sesizarea amplasiir~~obiectelor in spatiuf respectiv, coordonatele obiectelor capata Unr~1secundar in cadrul spatiului topologic. Acest tip de spatiu implica"probleme de vecinatate ~i reclama identificarea structurilor de tipUIgrafurilor. Unele pachete GIS au adoptat modul hibrid, euclidian,topologic de reprezentare a spatiului, care imbini aspectele de--localizare precisa a obiectelor prin coordonate ~i relatiile topologicedintre ele.

Figura 3.4. Reprezentarea TIN ~ipoligoane Thiessen

3.6. Modelarea spapului

Bazele de date ~i codificarea sunt elemente specifice ~i comunetuturor sistemelor informatice; bazele de date spatializate ~i problemelecare privesc geocodificarea sunt specifice tuturor sistemelor informaticespapale (SIS).

Daca ne referim la componenta grafica de reprezentare sausimbolizare a datelor geografice, yom utiliza nopunea de entitategeografica sau spatiala. Deducem de aici ca harta digitala este un modella scam redusa a realitapi inconjuratoare, model constituit dintr-o suma deentitati spapale cu atribute descriptive ata~ate (fig. 3.5.). Acesta este unpunct de vedere geografic focalizat asupra informapei conpnute de 0 harta.

Din punct de vedere informatic, yom accepta ca harta digitaIa est~de fapt 0 colecpe de fi~iere. Modul de organizare al acestora precum ~~continutul fi~ierelor care alcatuiesc harta corespunde organizarii ~Icontinutului unei baze de date. Aceste baze de date vor fi denumite ~26

. lizate (BDS), in conformitate cu natura geografica (spatiala)de date spatIa.a datelor conttnute.

y

Atribut4

Juribut 1

A8ribut2

Atn'but3

o

Figura 3.5. Definirea entitatilor geografice (spatiale)

Pomind de la BDS, se pot realiza cu u~urinta modelele spatialede interespentru utilizator. Luand ca punct de plecare lumea reala sauun spatiu concret de la nivelul suprafetei terestre, yom avea nevoie deminimumtreietapepentrurealizareaunuiastfelde model spatial(fig. 3.5.):

1. Prima etapa de modelare consta in identificarea acelorenti~atispatiale care sunt relevante pentru scopul propus. EntitatileSpatlalevor fi abstractizari ale unui obiect sau fenomen observabil.Rezu~tat~leacestei etape ale modelarii sunt colectii de entitati care vordhefinl dlferite tipuri de cuverturi tematice. Suma acestora formeazaarta . ., 10IOtelesulei clasic.

inti 2. .A doua etapa se refera la alegerea celui mai potrivit modelte O~atlc de date potrivit specificului informational al cuverturilormahce r .date '. e~pechv raster sau vector. Astfel, vor rezulta modelele deentitaSt

~latlahz~te adaptate necesitatii de reprezentare a specificitatii

1or Spatlale.

27

3. A treia etapa presupune stabilirea structurilor de date ~.regulilor de recompunere a entitatilor spatiale, respec~'ageocodificarea, in functie de modelul de date adecvat. Rezultate;Vetapei sunt anumite structuri de date spatializate ~i prin aceasteperfectarea in fapt a bazei de date spatializate. a

In concluzie, modelarea geoinformatica se contureaza sub fOl111urmatorului algoritm: lumea reala - harta - modele de date spatializat:- BDS. Acest algoritm este eel mai frecvent utilizat deoareceefectuarea unei aplicatii de tip GIS are ca sursa de date, de cele rnaimulte ori, harta clasica.

Trebuie facuta distinctia intre modelarea geografica ~imodelareageoinformatica a lumii reale; modelarea geoinforInatica are fa bazareprezentarea structurii datelor intr-un format specific, conform cuarhitectura ~imodul de functionare ale computerelor.

Modelarea geografica este procesul de simulare a lumii reale cuajutorul unor procedee de clasificare, abstractizare ~i generalizare, inurma caruia se obtine 0 harta. Utilizarea hiirtilor prezinm 0 serie deavantaje, dar ~i dezavantaje. Hartile sunt relativ u~or de procurat, suntla scari diferite ~iexista numeroase harti tematice. Datele continute deharti sunt deja referentiate spatial ~i exista standarde de productie careu~ureazainterpretarea.

Dezavantajele sunt date de gradul de generalizare a realitatii, dedistorsiunile ~i de erorile inerente reprezentarii in plan a realWitiitridimensionale. De asemenea, constituie dezavantaje sciirile diferite,editanle la date diferite, sistemele de coordonate ~i proiectiilecartografice diferite folosite, uzura fizica ~imorala la care sunt supusehartile datorita stocarii informatiilor in format analog.

Procesul de simulare informatica a lumii reale cu ajutorul unorprocedee de clasificare, abstractizare ~igeneralizare, in urma caruia seobtine 0 baza de date spatializate, poarta numele de modelaregeoinformatica a spatiului. .

Deosebirea dintre modelarea geoin-formatica a spatiului ~Imodelarea pur geografica este data de catre mediul de tip informatic incadrul caruia se realizeaza prima dintre aceste doua categorii demodelare (fig. 3.6.).

Lumeareala

FonnatVector

Pixeli

Casam,Nr.etaje

21 1

Drumm. Eoart.

1011 8.0

Supraf.-Asfalt

Figura 3.6. Conceptul de modelare geoinformatica

29

4. COMPONENTELE SISTEMULUI INFORMA TIONA.LGEOGRAFIC

De~i termenul de GIS este cel mai adesea folosit pentrudenumi doar un pachet de programe, un adevarat Sistem Informationa~Geografic include: personal avizat, un program de pregatire a acestuiaun buget, un program de marketing, componente fizice, datele ~;....componentele logice (fig. 4.1.). Profesioni~tii din orice domeniu SUntcon~tienti de avantajul de a gandi ~i actiona pe baza unui mod degandire geografic.

Continutulcelormai multedefinitiiofera informatiiprivindatatstructura cat ~imodul de alcatuire a acestora. Un Sistem Informational

Geografic cuprinde echipamente hard, programele de prelucrare a)datelor, 0 baza de date spatiale, personalul specializat, metode ~inorme de lucru. Pentru caracterizarea componentelor, unii autori punaccentill pe descrierea instrumentelor de lucru, altii pe legatura dintrecomponente ~i functiile specifice ale GIS, iar altii pe aplicabilitateafiecarei componente in cadrul functionarii.

De~i cele mai agreate par a fi definitiile detaliate, s-a conturatdeja intelesul de soft ca fiind echivalent cu cel de GIS. Astfel,

publicatiile de specialitate sau cele comerciale confera intelesul deGIS doar softului (IDRISI, GRASS, ARC/INFO, ARCNIEW,ERMapper, SPANS, TNT etc.), separandu-I astfel de platformanecesara rularii acestuia (hard). In plus, nu se mentioneaza aproapenicaieri calificarea ~iprofitul specializarilor personalului necesar.

Acest lucru nu este gray atat timp cat se folose~te denumirea deGIS pentru sistemele informatice capabile de a efectua, limitat, do~rcateva din functiile unui SIG adevarat. Se impune deci 0 distinctt~calitativa intre softurile specializate pe cartografie, design saUvizualizare ~icele capabile sa efectueze analize spatiale ~imodelare. .

Suma de componente a fiecarui GIS poate fi divizata deci in tre~parti importante: hard, soft ~i inftastructura specifica. Pentru ca ace~sistem sa functioneze corect, este necesar sa se asigure, inca de II30

chilibru intre aceste componente, acest lucru fiindt un e ." b'l d

incep.u , trU realizarea unUl prOJect via I, eoarece fiecare Sistemesenpal ~en I Geografic este de fapt un caz de unicitate.Inforrnattona

Figura 4.1. Componentele unui GIS

In suma de definitii care exista la ora actuala se regasesc, intr-unfel sau altul, unele aspecte comune:

· datele georeferentiate (spatiale), sau informatiile geografice;· sistemele de calcul (hardul ~ismnn);· procedurile specifice de analiza ~imanagement;· inftastructura specifica (personal, buget, programe specifice de

exploatare). -. Datele geografice (sau georeferentiate) sunt caracteristici ale

obtectelor ~i fenomenelor geografice care apartin spatiului terestru:caracteristici morfometrice, denumiri ~i limite ale obiectelorgeografi~enaturale sau umane, date demografice sau economice dintr-~n anu~rutteritoriu etc. Termenii de spatial sau geografic sunt utilizati

eseOft cu acel.

I d d. . . .

fi IA

se . a~1sens: ace a e a escne caractenstici geogra ceo nexnps.strict, tennenul spatial se refera la orice tip de informatie care

ftmil localiza .b . A . I M

..datel . rea unUi0 lect In spatm terestru. area maJontate aSUnt;r Spatlalesunt de tip geografic ~i tinand cont de faptul ca acesteaGeogr:~referentiate, se explica denumirea de Sisteme Informationale

Ice. Ceea ce delimiteaza GIS de celelalte sisteme informatice

31

este tocmai aceea ca fiecare element din baza de date este legat danumit loc de pe suprafata Pamantului. e 1I

4.1. Componentele hard (fIzice)

Sistemele informationale, inclusiv cele geografice, Sliconcepute pentru a lucra fie pe statii grafice, fie pe caIculatoantpersonale. 0 schema simplificata a componentelor generale de /ehard este prezentata in figura 4.2. Ip

Utilizatorul controleaza calculatorul, perifericele ~i etapele dlucru cu ajutorul ecranului (dispozitiv de afi~are). Unele periferic:sugereaza ca ar fi vorba de un sistem spatial special. Toate manualelede prezentare a GIS mentioneaza inca de la inceput configuratiaminima a hardului, platforma ~isistemul de operare necesare.

~SC~~

I DIGITIZOR I ·I cmTOR CD ,' '1

PLOTTER(IMPRlMANTA)STATm GRAFICA

(PC)

I INSCRIPTOR CD I

Figura 4.2. Principalele componente hard ale GIS

La ora actuala, produsele GIS ruleaza pe 0 gama foarte larga deconfiguratii hardware, de la servere la computere desktop, utilizateindividual sau in retea. De asemenea, exista aplicatii GIS pe toateplatformele raspandite, de la Intel ~iPowerPC la RISe.

In perioada anilor 1990, extinderea aplicatiilor GIS a detenninat

trecerea la sisteme de procesare distribuite in retea, aparand astfel cee~ce a fost denumita "Arhitectura Server Client". Aceste rete1e pot. I

!egare c~ alte re~ele loca~e (LAN = Local A~ea Netw?rk), pr~~ lmtermedrul cablurIlor coaxlale sau al fibrelor optlce, dar ~l de rete;)mai mari (WAN = Wide Area Network) iar mai nou la Internet.

b'~nuit partea fizica a unui GIS este formata dintr-unIn mod. 0 ~afica'sub UNIX), cu memorie ~i capacitate de stocare

serv~r (0 sta~:t: legat in rete~ ~u o. serie de compu~ere ,:~lient",l11arl,~~re d achizitionare ~l vlzuahzare a datelor, dlspozltIve dediSP~ZltIVei:~irilor, linii de comunicatie cu alte retele etc. Figura 4.3.il11prll11areaconfigura tie de componente fizice cel mai des intalnita inilustreaza 0

.J~IIunui GIS.caUl"

Digitizor PC Client

LAN

SetVer

Scanner

'l'.

~:':Z::"~""

r:.-

t.............Plotter Imprimantii

Figura4.3. Configuratie hardware tipica pentru GIS

Atunci cand un proiect GIS are ~i 0 latura educativa,co!"p.o~entelehard vor avea 0 configuratie deosebita, pornind de lapnnc~PIUIca lucrul se va desta~ura in echipa, fapt reflectat inpartaJareaunui PC de catre doi studenti. Prin urmare, pentru 0 grupa

~~_stu.dentid~ marime optima (20 de studenti), vor fi. nevoie de 10un legatem retea cu un server ~itoate celelalte termmale necesare.

U. Daca pentru server optam pentru SUN Spare Workstation subran~xd, alegerea PC - urilor se dovede~te dificila in contextul evolutieipI e a Pe-" I . .

Imini 110rmanteor acestora. Recomandam tOtu~1atentle aProg~Um de performante solicitate unui PC de catre pachetele de

RAM~:e GIS ~procesor cat mai rapid, minimum 1 Gb me~oriefix _ BD~aca ~ldeo performanta, 200 Gb sau mai mult pentru dlscul

, UnltareCD/DVD - RW, monitor color cu diagonala de

33

minimum 17, imprimanta laser, imprimanta color cu jet de cernplotter color, UPS - stabilizator de tensiune). eat

4.2. Componentele soft (programele)

Un program este definit ca 0 succesiune coerenta de instruct"pe care procesorul Ie va indeplini una cate una, in ordinea in car~Uni

fost scrise, pentru a indeplini 0 anumita sarcina de lucru. Program~

sunt cele care detennina modul in care computerul va raspunde e1ecerintele introduse, rezultatele care se vor obtine ~i ce anume Va~

afi~at dupa indeplinirea sarcinii de lucru curente. Exista trei tiPUfidI.programe:

,/ sistemele de operare;

,/ compilatoarele ~i interpretoarele de limbaj;,/ programele - aplicatie.

4.2.1. Sistemele de operare

Un sistem de operare (OS) este un program care controleazamodul de operare al unui computer din momentul in care acesta a fostpomit (engleza: booted); sistemul de operare controleaza toat6intrarile ~i ie~irile, ca ~i rularea oricaror alte programe. De asemenea,el pennite lucrul cu fi~iere sau managementul acestora tara cautilizatorul sa fie nevoit a ~ti modul in care datele sunt stocate saurecuperate. In cazul sistemelor multiutilizator, sistemul de operareeste,.cel care controleaza accesulla resursele procesorului ~i la periferice~i,gestioneaza sarcinile de executat. Cele mai larg raspandite sistemedeoperare sunt:

· Windows, pentru PC-urile IDM sau clone ale acestora (de~i existii

multeaplicapiSIG care se ruleazaincasub MS-DOS);· Mac OS, pentru computerele MacIntosh (bazat pe UNUX ~i foarte

stabil);

· UNIX (sau sisteme de operare similare, ca AIX sau XENIX) este

sistemul de operare dominant pentru stapile grafice;

· multe statii grafice sunt dotate cu sisteme de operare dezvo1ta~:chiar de catre producatorii acestora: VMS pentru seria VAC de

34

RlMOS pentru produsele Prime, CMS pentru produseleDEC, P

IBM etc:'1 Andeplinitede sistemele de operare sunt similare, este~i .func~ferat fi~iere sau programe aplicape de la un sistem la

foartedificiI~IdePrograme sun rulate diferit de catre sistemele de operareulteasue .' tru fi.

te d A

partealtUl;m . . bstantialdifentepen ecareSIS m e operarem .verstUOlsu t"sauau

F" _ni/atOarele ~i interpretoarele de limbaj4.2.2. ",,0...1'

ece computereleopereazape baza impulsurilorelectrice ~i aDeoaf . ., .1 de"I in sistem bmar, toate mstrucpUIlle executate catre acesteaope~tll~te in cod ~ina, ceea ce face imposibiIainteracpunealor, latrebwe Pro I b . . A limba' &'.

acestnivel,cu factorul~. grame e tre Ute ~nse m ~e 10~specializate,numitelimbaJede.~blare,..care pemu~pro~torilor s~sefoloseascade avantajul de a soliclta operaptle de baza m mod direct, folosmdcapacitati1eunui tip anume de configurape hard.

Aceste limbaje sunt foarte criptice ~ideci dificil de utilizat; in plus, elesunt specificefiecarui sistem in parte ~i nu pot fi portate de la un sistem laaltul.Drept urmare, majoritatea programelor sunt create folosind limbaje denivelmalt (un mvel cat mai inalt denota 0 mai mare asemanare cu limbajuluman)cum sunt C, C+, C++, Pascal, Fortran, Basic etc. Astfel de programesunt cunoscute sub denumirea de cod-sursa ~i folosesc expresii in limbaengleza~istructurimatematice familiare.

A U? compilator este un program destinat convertirii unui program scrismtr-un~~aj de mvel inalt in instrucpuni cod-~ina specifice unei anumiteconfi~tIl hard numita "platforma". De exemplu, ie~irile dintr-un

~~mpdatorC ~ntru un PC compatibil IDM nu au nimic in comun cu ie~iriletr-unc~mptlatorC pentru un server VAX.

Iimba'~~I cel~ mai folosite pentru dezvoltarea aplicapilor de tip GIS suntPlatf;~: ~e m.vel inalt,. aceste .pn:'~e sun~ compilate mai inffii penn:uinteresel pectfi~e destmate distnbupel pubhce, cu scopul de a proteJa

o e comer~taleale realizatorilor acestora.

editare ~~tegone aparte din cadrul acestei grope 0 constituie programele deeditarea ~p~sare, realizate special pentru a permite modificarea saueditareaden:nutului ~~ierelor. Acestea sunt eel mai adesea folosite pentruapIicatieare exte ~u Illstrucpuni de programare. Aproape fiecare program

propnul editor, creat special pentru crearea ~ieditarea fi~ierelor35

cu date numerice; acestea au devenit din ce in ce mai transparenteutilizator ~i se bazeaza pe principiu "ceea ce vezi, aceea obtii" (in e:e l

o

WYSIWYG). g eza;:

Bine cunoscute sunt procesoarele de text pentru PC COll1patib'IBM: Wordstar, Worderfect ~i Microsoft Word. De~i editorul este eel II"

important sistem de invatat dupa sistemul de editare, din pacate nu eXis~aJstandardizare avansatii a acestora, ceea ce face ca transferul de fi~ierei ijaplicatii sa fie deosebit de dificil, daca nu chiar imposibil. 01re

4.2.3. Programele - aplica(ii dedicate GIS

Deoarece0 baziide date spa~alereprezintii,in acela~itimp,0 bazad .

date grafice ~i 0 bazii de date atribut, care se integreaza ~i fonneazasingura entitate, pentru realizarea unui singur program de calculator nu essuficient. In general, elementul fundamental al unui GIS este harta digital(0 colec~e de simboluri grafice), caceia ii corespunde 0 colectie dsimboluri atribut. Toate acestea sunt organizate intr-o forma numeric'pentru a fi compatibile cu arhitectura ~i modul de func~onare ai,calculatoarelor. De exemplu: pentru 0 localitate, strazile sunt reprezentaWiprin linii iar cvartalele de locuinte prin poligoane (elemente ale bazei ddate grafice), iar tipurile de acoperamant al striizilor ~i caracteristiei~constructive ale cladirilor sunt stocate in baza de date atribut. Ca U11ll:

chiar companiile producatoare de softuri au fost nevoite sa coneeapachetele de programe ca suma a unor module sau subsisteme care sunl

activate ~i folosite pe masura ce se realizeaza baza de date ~i apnecesitatearealizariianalizeispa~ale.In plus, cum posibilitii~leaeestoiipachete de programe sunt inca limitate de posibilitii~le reale de conee~~i scriere, un singur pachet de programe nu este suficient, utilizatorii fi10<"nevoi~ sa faca 0 analiza atentii a acestora ~i sa recurga la cel pu~n doua. tee

astfelde pachetepentrua-~irealizatoateobiectivelepropuse. IIndiferentde modul internde organizarea acestorprograme,un~

trebuie sa cuprinda urmatoarele componente soft, adaptate date01

georeferen~ate: . 'dosistem de achizi~onare, editare, transformare, verificare ~lvah '

a datelor;osistem de gestiune a bazelor de date;osistem de procesare ~ianaliza a imaginilor;

36

. e cartografiere~om~ute~tii;IJS~ste: ~e analiza statistlca ~l spapala;IJS~sted afi~ ~iredaregrafica.IJS1SteI1l:unt create pentru a fi rolate pe platforme diferite,

DeO~cetabelul4.1. cele mai utilizate pachete de programe GIS,prezentarn1 i doar la cele care sunt relevante pentru scopul acestuioprindu-neapoproiect.

Tabelul 4.1. Programe GIS

Denumire program--=ALLIANCE

APiCARCADARCiiNFOARCVIEWARCODES-3ATLASAUTOCADAUTOROUTECARTES & BASESCARTHAGOCARTO-PCCHOROSCOPECITIX

DATAPKDEMETEREDICARTERDASGDs

QgNASY§~~~EPT~~GE~~ONGIST~

!.V\Ss

PIatforma derulare

PCStPCStlPCStlPCStPCStlPC/APCPCPCPCPCStlPCPCStPCStlPCStStStPCPC/APCStStlPCStASt

Denumire programPlatform a de

rularePCPCStPCAA

~PCStlPCPCStPCStStPCStStStlPCStStStPCPCStPCSt

IDRISIILWISINFOCADMAPBOXMAPIIMACMAPMAPGRAFIXMAP INFOMGEMICROCARINEMOSSMULTISCOPEPEC GISPREFIXRESOCADSICADSAMLLWORLDSPANSSTARSYNERGISSYSTEME 9TOPOLISPURBACADURIAHVIACADVUE3DSt = StariegraficaPC = PC compatibil IBMAD = MacIntosh

37

IDRISI este un proiect non-profit, realizat de Clark Unl'

ver'(Graduate School of Geography, 950, Main Street, Wor 8\Massachusetts, .U~A), concep~t special pentru inteleger~:8te-.dezvoltarea anahzel geografice aSlstatade calculator. Scris in B I ~.~i Visual Basic, este format dintr-un modul central ~i alte pes~ranimodule de program ~ipoate functiona pe platforme diverse. e 15

oModulul central contine urmatoarele submodule: gestisistemului, intrarea datelor, vizualizarea, gestionare~neireformatarea fi~ierelor. ~

oModulul de analiza spatiala este alcatuit din urmatoarljsubmodule: interogarea bazei de date, algebra cartografi~a7operatii spatiale.

oModulul de procesare a imaginilor include: corecrtradiometrice ~i geometrice ale imaginilor, intensificarea safiltrarea imaginilor, clasificarea imaginilor, transfonnare'imaginilor.

oModulul de analiza statistica ~i cartografica are urmatoarelcomponente: analiza de regresie, statistica descriptivaelemente de geostatistica, elemente de analiza a seriilor dtimp/imagini.

Acest GIS lucreaza in principal In mod raster, dar este echipat~~cu proceduri de import ~i lucru cu date reprezentate in mod vector~~

conversie rapida vector-raster. IORISI este conceput pentru a lucracl1informatii tematice, fiecare strat (map layer) continand componentelelementare de harta care descriu 0 singura tema. Caracteristiciltematice cuprinse in baza de date sunt continute de fi~iere imagine~vfi~iere atribut compatibile cu SGOB (dBase, FOXPRO, Microso.ACCES~. .

ARC/INFO este un pachet de programe creat de ES~(Environmental Systems Research Institute, Inc., 380, New Y~B'Street, Redlands, California, USA) ~i care integreaza un sO ..:relational (date atribut) care permite efectuarea directa a unor select{j

multiple. Este scris in Fortran 77 ~i C, fiind independent de plat~o~~~i de sistemul de operare, dar avand versiuni pentru toate tIpUflledinsisteme. Oatele spatiale sunt stocate Intr-o baza interna specIfi.ca'rJltJcare utilizatorul poate exporta informatii spre alte SGOB: ~~s~~l1tftJ.lucreaza in mod vector, iar baza de date este rezultatul asoclefll38

(ARC) ~i cea de atribute (INFO). Arc/Info estede date grafice nor module articulate in jurul celui de baza:

bilZ~tUratsub fO~~~ este modulul de baza ~i are capacitati de importstCU [J~odul~ a fi~ierelorcom~atibile,fu~ctiiprivin~.digitizare~~i

~1~xpoa datelor, fiind mzestrat ~l cu functn topologlce.ed1tar~I ARC gestioneaza ~i baza de date relationala.Moduutul de baza, numit acoperire (coverage), cuprinde: arceE~e~

)e:oduri, puncte eticheta (label points), poligoane, puncte(hnl1, .. d.

( ). binare (tics), spatn e acopenre coverage extent,de 1m ADS (Ar O. . ..

S )'-

adnotari. submodu~ul . . c 19l~lzmg yst~~, aSlg~raacitatea de digitIzare ~l edltare a nOiloracopenn. Functllie

~lEAN ~i BUILD creeaz~ tabele de atribute. ~~reinmagazineaza date tematlce despre caractenstlClleacoperirilor.

oModulul ARCEDIT este un editor conventional de harti careare ~ifacilitatide modificare a atributelor.

oModulul ARCPLOT permite realizarea, interogarea, afi~area~i redarea hartilor. Caracteristicile acoperirilor ~i ale hiiftilorpot fi selectionate,afi~ate~ireprezentate pe baza unei varietatide simboluricare descriu atribute geografice.

oModulul OVERLAY ofera posibilitati de analiza spatiala.oModulul CONVERSION permite modificarea formatului

datelor care sunt diferite de acoperirile Arc/Info, permitandtransferuldatelor in ambele sensuri.

OModululNETWORK este un subsistem care ofera facilitati dea~alizaa retelelor pe baza unei baze proprii de date, derivaHidm caracteristicileacoperirilor Arc/Info.

(TriaAs~ciate de regula modulului de baza sunt ~i modulele TINanali~:uate Irregular Network), care contine functii de elaborare ~ilucreazaa.modeluluidigital de elevatie ~i COGO - un subsistem carecon8truct~~co~rdonate geometrice ~i care are aplicatii in domeniile2000 de u or ~l ~l amenajarii teritoriului. ARC/INFO contine pesteexistaIns~ome?~l~ceea ce deruteaza utilizatorii la primul contact;Unlirnba' POSI~llltateade a crea meniuri ~i comenzi macro folosind

~ propnu d .GRAss e programare (SML - Simple Macro Language).

Laboratory (p~fost creat de US. Army Construction EngineeringB 4005, Champaign, Illinois, USA). GRASS39

(Geographic Resources Analysis Support System) este Un .informational geografic in mod raster capabil de a gestiona ~i SISt6:date spatiale. Primele sale obiective au fost acelea de aana~iresponsabilii pentru amenajarea instalatiilor militare, dar ulterio aSlsadaptat ~i pentru aplicatii civile. Este scris in limbajulr ~fo0

functioneazasub sistemulde operareUNIX.Prezintaposibilitated .

fi cuplat ~i la alte softuri din domeniul public: XGEN - un l~ ~',pentru generarea interfetelor ~i a comenzilor proprli; BPM ~l a(limbaj pentru ma!1ipularea imaginilor); RIM (un SGBD de t~:pseudo-relational).In plus, GRASSeste un sistemcare se distrib~

gratuit. Programul a fost creat pentru date de tip raster, dar areUt

posibilitate~.vizua,lizarii~i integ,rarliunor straturi de tip ~ector,ca ~i~'unor operatll spattale cu vecton: calculul suprafetelor ~l perimetrelpoligoanelor, calcule statistice etc, De asemenea, sunt posibi~digitizarea ~i importul layerelor, importul imaginilor satelitare~procesarea acestora. GRASS poseda ~i un al treilea modreprezentare a datelor, modul pozitional, care se refera la succesiu"de puncte referentiate prin coordonate est/nord, carora Ii se asocidescrierea.

Organizarea intema a programului este destul de simpla:intrarea in program trebuie precizat directorul GISDBASE, iar apoiintra in subdirectorii denumiti generic locations, fiecare dintrereprezentand 0 baza de date independenta, Toate hartile ~i layerel(mapsets) care reprezinta acela~i teritoriu sunt stocate in aceea~ib .de date (location).Utilizatorulpoate lucra insa doar intr-o sing:,

locatiedeoarecenu esteposibilaaccesareamai multorbazededateIacela~itimp. .

Programul este structurat in meniuri ~i comenzi, fiecare fliPdivizate in submeniuri:

o ManaGement cuprinde comenzile de gestiune genera~a;'fi~ierelor, datelor ~i layerelor: deplasarea in inteClOprogramului, accesul la Help, listare, copiere, ~terge.redenumire etc. fi :

oDisplay se refera la comenzile de vizualizare, editare, a I~~iimprimare a unei harti.

, e comenzile consacrate procesarii imaginilor ~ioBaster con~~~r 3D: analize de proximitate, filtrare, functii

reprezentiln alize de teren, operatii spatiale de vecinatate.booleene, aneaza toate comenzile care opereaza cu fi~iere careVector grup d I

0_ tUfavector a ate or.aUstruc errnite procesarea aerofotogramelor ~i a imaginilor

o!rnal~ery ,Pextragerea date lor, introducerea acestora in baza desate ltare, .1

" - .1 d' .,

lasificarea pixeh or ~l a entltatl or e pe lmagml,date, c 1,. . '

I fi'

f! area coordonate or ~l a prOiectllor cartogra Ice,recti IC . I' ,.. "

Itarea "i amehorarea ca ltatllimagmi or.coree 'f .1 J':' 1. .

oPaint/Printgrupeaza comenZIe relentoare a lmpnmare.SPANS creat de firma TYDAC Research Inc., (2 Gurdwara

Road, Suite '210, Nepean, Ontario" K2E tA2, Canad~)~ SP~N~(SPatialANalysis Syst~m) este un. sls,~em~odular. flexlbll a ~arularhitecturapermite prOiectarea aphcatllior m functle de speclficulcerinte10r~ial datelor de intrare:

oModulul SPANS EXPLORER este un sistem informatichibrid raster/vector/quadtree care poate functiona ~iindependent. Include functiile de baza ale analizei spatiale:crearea arealului de studiu, crearea ~i editarea datelor,import/export de date, functii de vizualizare, procedee deinterogare ~i cartare, facilitati de analiza, programare ~imodelarein limbajul EASY+.

O~odulul TOPOGRAPHER contine analize de vizibilitate,~lewer 3D, algoritrni de interpolare ~i spatializare amformatiei,filtre ~ifunctii de prelucrare a datelor raster.

OModul~1Prospector contine procedee de agregare punctuala,

d~de~sltate,kriging, procedee de trasare a izoliniilor ~i creareIJa artdor derivate in urma aplicarii acestor tehnici.

~odUlu,1Pioneer permite analize spatiale avansate: analizeS~°tuIO~lce,agregarea de layere, agregarea datelor atribut ~i a

a nlor quadtreeIJModulul AUT .

Perm' . , HOR este 0 interfata grafica cu utilizatorul,perso

ltanl,d ~l perfectionarea algoritmilor pentru aplicatii

na IZate.

40 41

oModulul OBSERVER este utilizat pentru afi~interogarea hartilor digitale, imaginilor ~i at~~eacorespunzatoare acestora. Utel()'

ERDAS IMAGINE, produs de compania ERDAS Inc 2Buford Highway, NE, Siute 300, Atlanta, Georgia, USA), e~t( 80_dintre cele mai puternice ~i complexe pachete de prograrnee~nl([capabil de a efectua procesari ~i analize foarte rafinate atat p Idatele in mod raster dit ~ipentru cele in mod vector. ent

o Viewer ofera modalitatea principala de vizualizarcuverturilor raster sau. vector, oferind ~i acces rapi~ (instrumentelenecesareoperatiilorcare se vor efectuaasupacestora.

oImportlExport este modulul care ofera posibilitati Qimportare a fi~ierelor din aproape celelalte programe SIG,d~i foarte multe optiuni de exportare a fi~ierelor calmajoritatea acestora. Folosirea acestui modul necesita insatentie deosebita datorita numarului mare de parametri cantrebuie ale~isau configurati.

oData Preparation este modulul care ofera acces la un setdiinstrumente necesare pregatirii datelor inaintea prelucrari'llrectificarea geometrica ~i mozaicarea sau decuparlimaginilor, generarea de suprafete ~iclasificari nesupervizatl

oMap Composer este modulul de pregatire ~i imprimarehartilor sau realizarea unei serii de produse cartografice.

o Image Interpreter ofera instrumente pentru intarirlradiometrica sau spectrala a imaginilor, analiza supr~~etopografice, analize specifice SIG, dar ~i un set de utilipentru operatii cu mai multe straturi de informatie.

oImage Catalog este 0 baza de date pentru managem~n~

informatiilor de tip raster ~i selectarea fi~ierelor pe cote"

geografice. aloImage Classification ofera un set de instrumente ra~~'

1.fi

" . 1'IJ1agll1l

pentru c aSI lcan supervlzate sau nesupervlzate a e I I S~Ica ~i pentru colectarea, din imagini, de semnaturi spectra elspatiale non - parametrice. Spatial Modeler modul s~~l,creat pentru realizarea de operatii cu harti sau mO

42

SIG folosind un limbaj ~i un creator de modele despecifice .~r aproprn.ana IZ te modulul dedicat lucrului cu vectori (crearea,

aVectOr eStrl'butelor copierea sau ~tergerea acestora) ca ~i

d'tafea a ' .e I . i raster/vector sau mvers.ConyerSle 1

.1 1 .. .

1ste un modu specla pentru pre ucrarea lmagml oraRadar e .' RADAR

, te cu senzon de tip .o~~~ este un pachet de programe creat de ESRI

,Arc letal Systems Research Institute, Inc., 380, New York(Envzro:~7ands, California, USA), co~ceput initial ~a mijlo~ des~reei. a datelor din Arc/Info. Cu timpul, a devemt unul dmtreVlzua IZ~~:spandite programe de SIG din lume ca urmare a u~urintei incele mal .. d 1 ~. x_exploatare~i a structum mo ~ ~te c~re accepta pra~~lcun n~~~nelimitatde extensii create de utibzaton conform propmlor necesltatl.Mai mult decat amt, ESRI a creat un adevarat forum pentrudezvoltatoriide aplicatii SIG pentru ArcView, punand la dispozitie 0parte a codului sursa.

Structuramodulata, capacitatea de operare cu fi~iere vector ~iraster~i,nu in ultimul rand, posibilitatile de a crea ~i adauga extensiispecialconcepute pentru anumite scopuri specifice ne-au tacut saalegemArcView ca pachet de programe de referinta, de~i companiaproducatoarea lansat pe piatti un produs nou, ArcGIS, pe care itp~omoveazamai ales pentru segmentul Business. Diferenta majoradmtre,ArcView~iArcGlS este redata in tabeluI4.2.

I,~afarade modulul de baza, care indepline~te cele mai frecvente

~p;ratllnecesareunui Sistem Informational Geografic, ArcView poateotatcu 0 seriede extensii care indeplinesc functii specifice:

Q ArcPress

· ~on~erti~ea de metafi~iere in formate specifice diverselorpun de lrnprimante

· Generarea d' ". Pro e lmagml pe baza datelor in mod raster ~ivectorcesareade dat '

d . . ~... Red e m ve erea lmpnmanl

ucereac tur'

l. 0 sol' os I or externe (de ex. RAM, firmware).Qtiestandard pentru printarea produselor ESRI

43

o Arcview 3d analyst. Generarea de reprezentari 3D. Integrarea datelor din proiectarea asistata de calculator (c. Realizarea de analize statistice in spatiul tridimensional A.. Crearea de suprafete ale densitatii pe baza atrib

, x ' I fiutel

entItatl or geogra Ice. Realizarea de analize asupra vizibilitatii in linie dreapta .".

unor harti tridimensionale ale vizibilitatii ~I. Construirea de modele ~i suprafete tridimensionale pe b

datelor de tip punctual, inclusiv cele prelevate cu ajutorulG~~. Realizarea de modele ale entitatilor din lumea reala a

supraterane cat ~isubterane. Draparea de entitati bidimensionale sau a imaginilor

suprafete sau modele tridimensional, cu acces la dat~e"tabelare prin interogari interactive

o ArcView Business Analyst. Realizarea de prospectiiri asupra clientilor ~i pietei.. Definirea de areale de stocare sau comercializare pe baza

clientilor existenti )

. Identificarea unei locatii asemanatoare pentru cele mai

bune puncte de vanzare. Realizarea de analize asupra comportamentelor de pe piatil. Crearea de modele de atractori pentru previziuni asupra

amplasarii de noi locatii pe piata .'

. Realizarea de analize asupra deplasarilor pe anumite directltermeni de timp necesar parcurgerii acestora,

. Cautarea de areale cu oportunitati deosebite ~i includereaacestora in analize asupra pietei

. Integrarea de date ~i informatii geografice de pe Web

o Arcview image analysis .. Vizualizarea ~imanipularea rapida a datelor de tip irnaglne. Georeferentierea imaginilor cu ajutorul fi~iere1orIII

geometrie, a cuverturilor de date, sistemelor GPS saUaimagini referentiate

44

. a de arneliorari ale imaginilorO eahzare ' 1 ' ~ ' I d

'

. I' autornataa conturun or entltatl or e tip areal

. Cart~~;ea rnodificarilor pe baza cuverturilor de date de tip

. vrrn~ sau carnp (suprafete continue)irnaglOe 'fi

' 1' 1

I' rea de clasl lcan mu tIspectra e pentru cartarea· ~~d~~i de utilizare a terenurilor ~i extragerea de informatii

e aceasta baza. ~ealizarea de ca~cule,a~upra indicil~,r d~ v~geta~ie. Mozaicarea de lmagml cu rezolutll dlfente ~i/sau provenite

din surse diferite

"!(Ii

o ArcView Network AnalY,st , .. Aflarea celei rnai scurte dlstante dmtre once numar de puncte. Identificarea celei rnai apropiate utilitati fata de 0 anumita

locatie. Generarea de areale de servire pentru 0 anumita locatie. Construirea unor directii clare intre diverse locatii folosind

puncte ~ietichete.Folosirea entitatilor existente in ArcView ~i a retelelor dinArcInfo

· Producerea de date pentru retele· Construirea de instrumente ~i solutii specifice retelelor· Dezvoltarea de aplicatii complete

[JSpatial Analyst

· Co~vertirea cuverturilor (temelor de tip punct, linie, orpohgon) in cuverturi raster

· Crearea de buffere raster pe baza distantei sau proximitatiipentru t ' x '

en Itatl vectoriale sau cuverturi raster· Crearead h~ ,. C e artl ale densitatii pentru cuverturile de puncte

rearea d ~ .punctualee campun continue de date pe baza de entitati

· Crearead . r"de Sup fie IZOmil, pante, expozitie sau umbrire pentru astfel

ra ete

45

TabeluI4.2. Comparatie ArcView - ArgGISArcGIS 9.x.xVBA formsInclusa in nucleul versiunii 9 ArcGISInclusa in nucleul versiunii 9 ArcGISInclusa in nucleul versiunii 9 ArcGISArcGIS 3D Analyst extensionInclusa in nucleul versiunii 9 ArcGISArcGIS Business Analyst extensionInclusa in nucleul versiunii 9 ArcGISInclusa in nucleul versiunii 9 ArcGISArcCatalog: Database connection

oft I Inclusa in nucleul versiunii 9 ArcGISArcIMSInclusa in nucleul versiunii 9 ArcGISInclusa in nucleul versiunii 9 ArcGISModelBuilder

oft I Inclusa in nucleul versiunii 9 ArcGISArcGIS Network Analyst extensionInclusa in nucleul versiunii 9 ArcGIS

ArcToolbox: Desktop ProjectionWizardInclusa in nucleul versiunii 9 ArcGISArcGIS Spatial Analyst extensionInclusa in nucleul versiunii 9 ArcGISArcGIS Tracking Analyst extensionInclusa in nucleul versiunii 9 ArcGIS

necesI?;~iacest subcapitol are, aparent, 0 extensie deosebita, an consideratUldacordarea . . . I

aplicatiesunt unUisp~tlUmal vast deoarece~tele despre.pro~e eprinpatente extre~ de d~slpate,aceste programe fimd foarte bme proteJateprOducato c~merclale ~l preturi consistente de licentiere de ditre firmele

tnasura c::ti~? pl~~ c~cteristicile programelor in sine se dezvaluie pe~regatirepreal ~tonl aJung sa lucreze concret cu ele, nu insa :tara 0Jucatoripe Pia; ~ a ca~'. de obicei, implica ~i costurl ridicate. Principalii

" £SRI I e solutncomercialeGIS sunt, la ora actualaurmatorii:Plata, deti~a:' (Redl~nds~California), este incontestabil lider de

aprOXlmatlv 0 treime din totalul vanzarilor.47

. Realizarea de analize pe baza de celule pentru hiirtile'

raster In. Realizarea de interogari de tip Boolean ~ide calcule I

pe mai multe teme simultan a gebti:. Realizarea de analize de vecinatate ~ide zona. Realizarea de clasificari ale temelor in mod raster

[J ArcView StreetMap. Aflarea unei adrese ~ifocalizarea harpi asupra acesteia. Aflarea locatiilor pentru mai multe adrese in acela~itimp. Zoom catre orice areal pentru vizualizarea de: grani

drumuri, lacuri, raun, parcuri, aeroporturi ~ispitale. Click pe orice entitate din harm pentru a obtine inform,"

referitoare la aceasta. Efectuarea de analize detaliate pentru un anumit areal

crearea de seturi particularizate de date despre trama stradal

. Extragerea de informatii despre orice strada pentru efectuade analize ulterioare

[J ArcView Tracking Analyst. Prezentarea~ianalizade informatii "

. Vizualizarea fadla ~i manipularea de volume mari de dat'termeni de timp real

. Integrarea capabilitatilor tehnologiilor GIS ~iGPS

46

Ir

!I!

f::'

Inceputuriledateazadin 1981,dind a lansatArcInfo.COl11 .detinuta de Jack Dangennond, 0 legenda in domeniu, fiin:anl~domeniile guvernamentale, educatiei, afacerilor ~i logisticii. actly'

Maplnfo (Troy, New York), este un mai nou sosit, inc .anii de inceput ai perioadei 1990. Daca la inceput a avut 0 p~r~nl.l.t~piata foarte agresiva, la ora actuala compania are 0 POZit~bcastabilita,mai ales pe segmentulde afaceri,in domeniileseleI~a~;

marketingului de locatii ~ial telecomunicatiilor. c o!Intergraph (Huntsville, Alabama) este proprietara de ori .

aplicatiilor de tip CAD, pe langa produsul mai vechi MGE (M~~GIS Environment bazat pe UNIX), evoluat din CAD are ~iun pr,din "noua generatie" GeoMedia produs bazat pe NT, orienta:;design, lucrari publice ~imanagementul utilitatilor.

Bentley Systems (Exton, Pensylvania), este detinat~pachetului MieroStation GeoGraphies, dezvoltat initial in colabolcu Intergraph. Compania i~i promoveaza programul mai alessegmentul "geoengineering"

Autodesk (San Rafael, California) a fost la inceput orientataS'softuri de tip CAD pentru PC dar in prezent ataca puternic piata~1odata cu lansarea (1996) a pachetului de programe AutoCAD ~destinat in principal companiilor mai mici sau colectivitatilorurbane

4.3. Califiearea ~i profilul specializarilor personalului necesa

Aceasta componenta a Sistemelor Infonnationale Geograficede obicei trecuta cu vederea. Avand in vedere cele mentionat~t

paragraful precedent, este destul de dificil de dat 0 reteta: fiecare ~ro,...GIS este unic ~i de aceea ~i personalul aferent realizarii ~i gestlOnproiectului este particularizat. Ceea ce este sigur insa este fapWIcaGIS este totdeauna realizarea unei echipe multidisciplinarei.,transpunerea lui in fapt este uneori anevoioasa tocmai din caUZatP:unui personal macar avizat, daca nu pregatit in domeniile la~1proiectul face referintil. Ceea ce este sigur este faptUl ca a~cJ~componenta atama greu in balanta bugetului de timp ~ibani a art .

proiect GIS ~i ca in mod sigur geografii pot juca un rol hotaratOr.

48

5. MODELVL ~I STRUCTURA DA TELOR

Modelul datelor5.).

I I datelorreprezinta un set de reguli ~i instructiuni necesareModeUverti lumea reala (fonnata din entitati) in obiecte

pe.ntrlla cO~patial ~i logic, obiecte caracterizate prin geometrie ~iPrezentate . d . .. . ~

re . Atributele sunt gestlOnate e structun temance ~l semannce, IIIatnbute. ..x... 1.

. eometriaestereprezental4pnn structun geometnc-topo oglce.lunpC;~te obiectelespapalepot fi descriseprin trei clase de proprietati:

.t' a lor fatilde suprafata Pamantului, relapile spapale pe care Ie au cupcrZlt d

..fi (

.b )alte obiecte ~i caracterele escnpnve nongra ce atn ute. De aceea,

oricare ar fi structura de date adoptata pentru realizarea unui SistemInforrna~onalGeografic, aceasta trebuie sa pna seama cu corectitudine deacestepropriemp.Cum atributele unui obiect se pot schimba in timp, taraa.~ischimba pozWa ~i forma, este necesara separarea codificarii datelorgrafice~ia datelornongrafice (descriptive). In plus, se intiiInesc ~isituatii incarelimiteleunor unitati spapale pot fi modificate tara ca atributele acestorunitatisa fiealterate. In practica se lucreaza cu doua moduri de reprezentarea datelorspapale:modelul raster ~imodelul vector, ilustrate in figura 5.1.

IiI"

Figura5 I. . Reprezentarearealitatiiin mod raster (a) ~iin mod vector(b)

49

5.2. Datele cn referinte spatiale (bazele de date)

Bazelede date,numite~ibaze electronicede date,su t 'de date sau informatii care sunt organizate pentru c; cole..,extragerea rapida a acestora folosind un computer. Bazele de~tarea.

structurate pentru a facilita stocarea, extragerea, modifi ates~tergereadatelor pe baza unor operatii de procesare adecvate.ca~eastocate pe suporturi magnetice, discuri optice sau alte sUP~~r~<stocare adecvate. I

o baza de date este formatadintr-unset de fi~iere.Infonn .

din aceste ~~iere su~t al~atu~t~di~ dlm~uri, fiecar~ camp COnti~~~una sau mal multe mreglstran.Campunle sunt umtatiledebaza'stocarea datelor ~i fiecare camp contine informatii referitoare laIaspect sau atribut al entitatii descrise in baza de date respectiva.~-folosirea cuvintelor-cheie ~ia diferitelor comenzi de sortareutilizat,pot cauta rapid, rearanja, grupa ~i selecta campurile ~i inregistr;pentru a extrage date sau crea rapoarte asupra unor anumite agrede date.

Campurile ~i inregistrarile de date sunt organizate de 0 man~care sa permita recuperarea de informatii. PrimeIe sisteme de fi~terau secventiale, adica inregistrarile succesive trebuiau procesateordinea in care fusesera stocate, incepand cu prima ~i mergand pan:

ultima. Aceasta era singura structura de fi~iere posibila deoa.fi~ierele erau stocate pe benzi magnetice ~i nu era posibila realizunui acces aleator la acestea. Acest sistem se mai folose~teincaa~ocand este necesara tiparirea datelor intr-o anumita ordine (alfabe~sau numerica, de exemplu), ca in cazul notelor de plata ale abonatlunui sistem telefonic sau extrasul unui cont bancar. -.

b'l acc~Dezvoltarea de procedee de acces direct a tacut p~SI I ~.

aleator, pe baza de indexuri. Interogarile au devenit princlpalul.J110care utilizatorii pot extrage informatii din bazele de date. Incurent, utilizatorii de baze de date furnizeaza un ~ir de carac~er'computerul cauta in baza de date secventele corespunzatoare ~Ictlla dispozitie materialele sursa in care apar respectivele c~raarl

utilizatorul poate cere, de exemplu, toate inregistrarile refef1~O~i.

continutul campului in care altitudinea este cuprinsa intre 10metri.

50

trebuie remarcat este acela ca memoria principalaUn lucCUcare inta doar un mediu temporar de stocare ~i datele

to- . coJ11puterreprez pierd la oprirea computerului. Pentru stocarea~. 1lIIe in aceasta l

ser se folosesc medii auxiliare de stocare, mai ales~a "date o. ~

_rI11anenta~ d tipul discunlor. Datele sunt stocate m astfel de~- eUce e . .. I(;tileJ11agn . ~ndlrcate in memona pnnclpa a pentru procesare.J)1ediidar tr~buI~Iprincipal al arhitectilor sistemelor informationale a

Un oblecUvde programe capabile sa localizeze anumite date infost dezvol~eaare ~i sa Ie incarce eficient in memoria principala.naediilede s ~cfica a unui sistem informational consta intr-un set detura speci .' .SI~C te intr-un medm auxlhar dar remanent. Programul carefi~lerestoc:agementul fi~ierelor trebuie sa fie capabil a suporta ~iaSlgura

tam:ea logica a fi~ierelor in inregistrari (engleza: records).fragmen . . I ... ~:. inregistrare descne un anumlt ucru, numlt entltate, ~l constaFlecare ~.

( I - fi ld ) fi ~

d~

ddintr-unanumitnumar.decampu? e~g eza:!~ s, .lecare camp .~n..valoarea unei anumlte propnetatl, numlta atnbut, al entltatnrespective.

Odata cu inventarea a~a-numitelor medii de stocare cu accesdirect(engleza: direct-access storage devices - DASD), a devenitposibilaaccesareadirecta a unui anumit bloc de date de pe disc. Unblocde date este 0 unitate de transfer intre memoria principala ~i~ediul auxiliar in care sunt stocate dateIe. Fi~ierele pot fi apoimdexate,astfelca 0 inregistrare oarecare poate fi localizata ~iadusa inme~oriaprincipala.Indexul unui fi~ier se aseamana cu indexul unei~aI1l;~lconstadintr-olista de identificatoricare fac distinctiaintre'ate ~Ilocatiile acestora. Deoarece indexurile pot avea lungimi marie e SUntd b' . 'navig e 0 IceI structurate de 0 maniera ierarhica iar pentru(loCat~~ed~efolose~c indicatori (engleza: pointers) care contin adresaindex poI~ mem~ne) a anumitor itemi. Nivelul cel mai de sus al unuiindexuril: i~ c~ntme, de exemplu, locatii ale (sau indicatori catre)~ate sa n:101l0r.care incep cu literele A, B, C etc. Indexul A insu~iItemilorcare ~COntmalocatii de date ci indicatori catre indexurilecAIre inregis~ncepcu Aa, Ab, Ac etc. Ajungerea la indicatorul finalarbor rarea dori~x' . ~

~d escentaest d 14 pnn navigarea m aceasta structuraSil~x~rilepot fie. estul ~e rapida. Sistemele de fi~iere care folosesc

Ie Intr~oan~ l~tegral.lOdexate,caz in care inregistrarile nu trebuie10ltaordlOedar fiecare inregistrare trebuie sa aiM un

51

index de intrare care sa indice catre locatia inregistrarii res '

mentine astfel 0 anumita ordine, ca ~i indexurile, iar infectiveintrare trebuie doar sa arate locatia unui bloc de inregistrar~xUtil.secvential. I ordolt

Cautarea unei anumite inregistrari este ajutata de rn '

unor indexuri secundare asupra unor atribute arbitrare, ca e,ntln~

index primar asupra aceluia~i atribut conform caruia fi~i~1~sortat. De exemplu, un fi~iercu toponime poate fi sortat pe cri;U, .

mentine un index primar bazat pe) clasei de referinta, da~nu~contine ~i indexuri pe criteriul numeric sau al unitatii adrninistl'J,. . I

ratentona e.

Un sistem de fi~iere secvential-indexat suporta nu nU'comenzide cautare~imanipularede natura secventialasaubaza"indexuri, ci ~icrearea automata de noi indexuri. Informatiile dinmubaze de date constau din texte in limbaj natural sau documente;bde date orientatenumericcontin mai ales informatiide tip stati&{i~tabele sau date ~tiintificeprimare.

Multitudinea de utilizatori ai unei baze de date de dimenSTIlliilmari trebuie sa poata manipula informatiile din aceasta rapid Imomentdat. Mai mult, organizatiilemari au tendintade a eon~

multe fi~iere independente care contin date inrudite sau ch1suprapuneri de date ~i activitatile de procesare a acestora soliciobicei legarea datelor din mai multe fi~iere. Pentru a satisfacea~cerinte au fost dezvoltate mai multe tipuri de sisteme de manage~al bazelor de date: ierarhice, tabelare, in retea, relationale ~ioriepe obiect.

5.2.1. Modelul ierarhic

Principiul de baza al acestui model este acela de a stabililegierarhice de tip tata - fiu intre mai multe inregistrari sau fi~ierecontin datele. De exemplu, 0 unitate administrativ-teritorialaatmulte subunitati, fiecare dintre acestea avand anumite atrib~te :.numar de personal, atributii specifice etc.). Modelul ierarhlc :efapt un ~l d~ structura ar~orescenta, (fig. 5.2.). ~n tfIJ'instructiuni face legatura intre toate inregistrarile acestel Sarborescente.52

Figura5.2.

Avantajelemodelului ierarhi~ su~t viteza.m~r: de acces la se~i. de date ~i u~urinta actuahzarilor. EXlsta msa dezavantaJululart . I

. .l~ ~

d.

l~

tegaturilordoar pe ve~tIca a, nu ~~~e onzon~ a ~au.l~ lag.ona a, cee~oe inseamna ca nu eXlsta legaturl mtre arbon dlfentl aflatl pe acela~lnive!daca ace~tia nu au acela~i arbore-parinte.

Strueturile arborescent-patratice (quadtree), folosite pentruaccesareauneipaTtimai mari sau mai mici ale unei imagini raster saua unei portiuni dintr-o ham sunt tot un tip de model ierarhic.Suprafatatotalila imaginii (hiirtii) este divizata la inceput in 4, 16, 32,

, paseu pas. Se construie~teapoi 0 structura arborescent-patratica,ceeace face ca accesul la 0 anumita portiune sa fie foarte rapid.Numerotareaeu 0, 1, 2 ~i 3, cunoscuta sub denumirea de ordinulMrt " "

o on,' permite codarea unui bloc de pixeli din modelul rasterrespectIv.

5.2.2.Modelul relational

fOIOSi~~el~de date relationale constituie cel mai raspandit modelprograrneed~S. De exemptu, foarte raspandite sunt urmatoarele

e aZe de date relationale:

-INFO-DB (pentru ARC/INFO)'

ASE III (,

-ORACLE pentru ~~joritatea GIS pe platforme PC);(pentru utIhzatori de GIS in retea).

53

Principiul fundamental al acestui model este de aspatiale complexe intre obiecte ~i a fost derivat din teoria ~rea t~ra ansamblurilor, conform careia reprezentarea oricarei s~telt\adate poate fi redusa la un tabel bidimensional. ctutil

Obiectele cu referinte spatiale sunt inscrise in tabele s bde inregistrari cu seturi de atribute, ca in figura 5.3. Ufo,

. d ele proprietarilor de parcele, atribut cheie poate fiI <:1a res

. mee '(

~r<;.

. n~). J n/a _ orice atribut cheie selectat ~i tabelat trebuie sapo- redunua ~ fiNon . . tea cheii (de ex., varsta nu poate I dedusa din nume., lelta. '~,streze un .b'litatea de a fi mal multe persoane cu acela~i nume ~i, "nd POSI I_LSla )i varsta .b t I

.ta I . ~ .

8Ceea~. IePrime - un atrl u IS t ce putm mtr-o chele.Atribute

CLASAc1C2C3C4C5C6C7C8

CLASS LABEL68 -100i1iQ:2OO200- 300300- 400400- 500500- 600600- 700700- 750

1

COUNT8825972643227234905382570581147969260125214305314444

1NTERVALE ALTITUDlliE .

atribut

Figura 5.3. Elementele unui tabel din baza de date

In acest context, termenul de tabel sau relatie se define~tea~date fiind ansamblurile C., Cz, ..., Cg,0 relatie R este un ansambl,8 tupluri ordonate (a), az, ..., ag)astfel incat a. E C), az E Cz, ...,.a:Cg. Fiecare tabel (numit re/a/ie) consta dintr-un numar difen.t,atribute, numar numit grad (respectiv numaml de coloane)~I_anumit numar de tup/uri (numaml de linii, care arata cardinaltta,

re/a/iei). Pentru cazul ilustrat de figura 5.3, gradul relatiei intel'!altitut{ine este 3 (trei coloane), iar cardinalul este 8 (8 linii). f~

Intr-un model relational de baza de date (fig. 5.4.), tT'importantesunturmatoareledoua concepte,care trebuiedefinitee~~b'

Cheia de re/a/ie, reprezentata de un subset ?e a de~'Identificarea unica, adica atributele cheie trebuie eontlfiuteuanumit director (de exemplu, dintr-un set de atribute eU n

54

Figura5.4. Modelul relational de baza de date

. Aspectul eel mai important al proiectarii unei baze de daterelatlonaleeste construirea unui set de atribute - cheie cu atribute prime,~~tru a perrnite dependenta dintre atribute ~i a evita pierderea generala

e mfOnnahe atu . ~

d .1 ~ . ~. P Ide~ I . t' nCIcan sunt scnse sau ~terse une e mreglstran. rocesu

Pri~n ~ulre ~ le~aturilor ierarhice sau a altor tipuri de legaturi dintre datetIonnQ~.tetJpun de relatii, reprezentate prin tabele, se nume~ted IZQreQhazei A A' . . ~ druliSCutieid ue uate ~Iasupra acestw aspect yom revem m ca

Av esp~e baza de date a proiectului care face tema acestei lucrari.antaJeleac t . .o nue . es UItIp de baze de date sunt:~ Xlstaredundanta'"'un atrib '

celelalt ut P?ate fi modificat tara a distruge relatia sa cuo e atnbute'POatefi . ,I Inseratun nou tip de atribute.

nome de relatie . NumeA I ICODI N1UIIeBCOD

nume domeniu :: =I I I

==linie (n-tuplu) I. rl56- = I r-I56 I BRAD-. t:element

COOl ClasaX I 11....-1 ClasaY-

I IBRAD=1

--- §

5.2.3. Modelul orientat pe obiect

Abordarea obiectuala regrupeaza toate informatiile co anumita data geografica intr-un ansamblu, astfel incat uare p.r~lumii reale va fi reprezentat in baza de date de un singu; oble:informational (fig. 5.5.) numit obiect. Obiectul este un tot ua~sacontine atat descrierea datei ~i valoarea efectiva cat ~i pr~It~r"acesteia. Prtetatj,

Principiul fundamental al acestui model este folosirfunctii pentru modelarea de relatii spatiale ~i non-Spatia~a.obiectele geografice ~iatributele lor. Un obiect este definit ca0euI.,incapsulata, caracterizata de atribute, un set de orientari ~ireguli.nl

, 1, 0o .o .! Lumea rea/a ;o ', 0I I I I I:

Baza de date

1-_.. - -.. --,Figura 5.5. Abordarea realitatii orientata pe obiecte

Modelul orientat pe obiect are urmatoarele caracteristici:.

v"Proprietati generice: trebuie sa existe cel putin 0 relatlemo~tenire a unor atribute. "

v"Abtractie: obiectele, clasele ~i superclasele sunt generate1clasificare, generalizare, asociere ~iagregare. .' t,t

v"Interogarea ad-hoc: utilizatorii pot comanda operatll.sp:pentru a obtine relatii ale obiectelor geografice, folosind un 11111a~~~~ ~

o baza de date orientata pe obiect este un }ll~del ~;;ilustrat de figura 5.6. ~i este, de obicei, construit cu un lUl1baJde~iacest tip de limbaje nu este pe deplin dezvoltat.

aPartinede

aPartinede

este parte a

aPartinede

Figura 5.6. Modelul semantic al bazei de date orientata pe obiect

5.3. Structura datelor reprezentate in GIS

I .: In mod traditional, data, dateIe cu referinte sp~tiale au fo~tstocate~iprezentate sub forma de harti. Pentru reprezentarea digitala af!atelorgeografice s-au impus trei tipuri de structuri:J, ·raster

· vector

· imagine

,,~ Acest subcapitol este dedicat celor doua tehnici curente de~i~~~~datelorgeo~rafice:raster ~ivector. Datele de tip imagine suntSatelitii~ celor de tip raster, mai ales imaginile furnizat~ de catrellUaginileed:bs~rvarea Pamantului s~u de fotogra.~etrie. In sc.h~mb,l>entruanal' ~h~ fotografie nu cupnnd formaffinle mteme Sohcltate

E Iza~Imodelareste destul d . .

PaChetelord e dlficil sa comparam sau sa apreciem calitatea~prezentaree lrograme GIS care utilizeaza modele diferite ded~I~~escpen:.u :~~?~..Un~le~rezidente in computere personale (PC),

Ip Vectori IZltla~l vlzualizarea ~i editarea datelor structurilear pentru analize convertesc aceste date in structuri

- ~,,[I

raster. Alte pachete GIS, mai complexe, folosesc simulttipuri de structuri de date, permitftnd utilizatorului sa ~n astructura pe care 0 considera adecvata necesitatilorsa~eaga,analiza. Folosirea integrata a capacitatilor de procesare a e reatde tip raster sau vector este unul din dezideratele tara de cstrucflexibilitate pentru manipularea ~ianaliza datelor nu este po

a~be.0

SI tla.

5.3.1. Modelul raster

Acest model folose~te 0 ~e cel!ll~distribuite regulat'c_

~ita ~ucces~une. Un element al retelei d~ celule se nume~ l!.(engleza: picture cell). Succesiunea conventional a a pixelilor e~edupa rand, de sus in jos, ~i coloana dupa coloana,de la standreapta. Fiecarei locatii ii sunt atribuite doua coordonate dimensiin imagine; numaml pixelului ~i numarul randului, fiecare loE!""continand 0 singura valoare.

Suprafata de teren care este acoperita de un pixel din imael'aferenta marimii celor mai mici obiecte identificabile cu mijltehnice respective, caracterizeaza imaginea din punct de ved.rezolutiei. Nu inseamna, insa, ca fiecarui pixel ii corespundeun~'"

obiect deoarece distributia areala implica reprezentarea mai milproprietati diferite: cai de comunicatii, paduri, sol descoperit,vegde talie mica etc. Relatiile spatiale dintre obiectele din imagineimplicite, conectivitatea fiind 0 proprietate inerenta a acestuimcreprezentare.Oatoritavolumuluimare de date care trebuiestoe,-procesate, costurile echipamentelor specializate cresc, fiindneees:<analiza prealabila detaliata a aspectului financiar (care poate dev _inconvenient major, chiar daca avantajele ~tiintifice sunrnecontestat). Aceste mari cantitati de date au determinat d~z~~unor metode de compactare adecvate pentru reducerea coos1de .taliei fi~ierelor. ," i a

Geometria datelor raster este data de puncte, holl ~conform principiilor de mai jos (fig. 5.7.). itt!

. obiectele punct: un punct este dat de identificatorul sau (pO

coordonatele(i,j) ~iatribute; _ (litt~. obiectele linie: 0 linie este data de identificato~l saU'fo~

seriile de coordonate ce formeaza linia ~i de atrlbute.58

I' eare este data de 0 succesiune de pixeli care formeaza, telor 10 ,

Oblec 1 lioieirespectIve.segJ11eote :""11 1' un segment areal este dat de identificatorulsau

, tele <u"" .. OblecD) grupul de coordonate ce formeaza arealul ~ide atribute.

(area) ,

..L"".N.

J .

obi~te hnie---I» i

1i

(13). (2.Z.t (3.2); (4.3).

(5.4); {6.5}. (U}.. <tI.4}

Obieueareal AAAABBBB

AAAABBBBAAACCUBRAAACCCBBI\ACCCCCCLA ACe C C C C

(41.,41\)(4A,4J:,). OA,2C.3B);

(3A"C.:IR). QA.6Q. {2A.6C/

(a) Oeomttria (b) Topologia

Figura5.7. Geometria ~itopologia datelor raster

59

Obiectele areale sunt redate in modelul raster prin 8trearanjeaza rasterul intr-o succesiune de lungimi (sau nUtn~rUctu~pentru fiecare clasa, conform exemplului ilustrat in fi;r dePiTopologia modelului raster este relativ simpla compara~~aS.~a modelului vector, fapt ilustrat in figura 5.7.b. ~i este redv c~,structuri Run Length, ca in exemplul urmator: ata t\].

_ {start linia no., (start pixel no., numarul de .

_ {adoualinieno., (startpixelno.,numamlde pixeli)}p1x~r-------------------------------------------------------------------

_ {end linia no., (start pixel no., numaml de P. ~.

"

IXel~

Eficacitatea metodelor de compactare a datelor raster depi .mare masura de structura ~i talia medie a obiectelor contin~;imagine, ameliorarea fiind legata de volumul de celule con;',existente: '

. codificarea tip lant (engl. chain code): ITontiereleregi(multime contigua de pixeli) sunt codate sub forma unei lisvalori indicand orientarea limitelor (nord, sud, est, vest),

. codificare pe linie (engl. run-length code): fiecare linie este c

sub forma unei liste de dubluri (valoare, numar de celulecorllavand aceasta valoare),

. codificarea tip bloc: extensie in spatiul tridimensional a c'run-length,zonareprezentatafiinddivizatain blocuripatraltalii diferite.

. arborescenta patratica (engl. quad-tree): regiunea este decupjll

mod regulat in patrate, fiecare patrat fiind divizat la rand~l .'mod succesiv, pana cand toti pixelii unui patrat au ace~1 vArborescenta patratica constituie un mijloc eficace pentrUs:datelor foarte omogene facilitfuld incruci~rea ~i co11lIdatelor cu rezolutie spatiala variabila (in special harti).

oa;.

Avantajele pe care Ie ofera aceste mijloace de stocare ~uce rproducatori de software sa structureze produse de finna P"e

t:ut e" .

acestor metode de compactare a datelor. Cel mai cunose ceste SPANS, unul dintre cele mai raspandite sisteme de pro

60

rmite 0 buna sinteza a datelor raster ~i vectoreare pe A . 1 ft.

" .aliilor, h rd modeste m comparatle cu a te so -url.. ;lnd (11ijloaeet

~ll'zarea acestor structuri pentru codarea datelor

I'ta ;; ate u I 1.

,.,.,.' vin PilC. a inilor clasificate .sa~ a mode elor numence ale~.gene, a 1mg comandata atunci cand se dore~te elaborarea unor

4fP10 . u este re ., ~ 1 1. H

I d;"'a:.

. nulu1,n Peeifice recunoa~tefll lorme or sau ap Icatn or e.,.,.- oluate, s A I

' ,

Ix~lize eV 't in mod frecvent mana Iza spatia a.

~jn{Jtate foloSI~nformatiilor satelitare in sistemele informationale. Integrar~a:eesara dar realizarea acestui deziderat nu se face lara(lStetentantj ~~:devar, software-ul pentru procesare de imagini ~i(p:obleme,I ~ rmationale Geografice s-au dezvoltat in directii diferite,~iBte~ele ~i~ii ani, datorita progresului industriei hard marii,dat-. I~t ~ au fost capabili sa depa~easca bariere care pareau'p'fOOUCil 0

Itnsurmontabile, . . ," Unul dintre neajunsunle modelulUl raster, comparatlv cu cel;ector,este difieultatea de a efectua analize de retea ~i analize spatiale.

eexemplu,de~i0 linie este u~or de identificat ca fiind un grup de

i'K:elicare 0 formeaza, va fi destul de dificil de urmaritsuccesiunile. 'grupuridepixelicareformeazalinii conexe.In cazulpoligoanelor

~orise in model raster, fiecare poligon este u~or de identificat, dar'J0rtrebuitrasate sau detectate limitele poligoanelor sau nodurile (inQaZulincarese intersecteazacel putin trei poligoane).

5.3.2.Modelul vector

~ir- Mod~1vector raspunde necesit~tii qe a reprezel1!a un obiect~untOC

mla~l

fiera exacta. cat mai aproape de realitate. Obiectele spatiale''i aSI Icate' b

'

lIneteoroloice In 0 I~cte pUl1stuale (ca de exemplu statiilednurnUrileg sau postunle hidrometrice), obiecte lineare (cum sunt

sau rete h'

dr--

parcelele ' aua I ografica) ~i oblecte area.le (cum suntagnc 1--

teprezentate.. . 0 e sau supr~f~te.e 30nstruite).iY Acestea sunttala ~nsi~l~ puncte, res~ectiv linii ji p2[go~ne Pen~ ana!i~a0lJ:'a ~I Ina' u Sunt suficlente doar datele de geometne (pozltla,1.i1!j1.ecteleSpat:~ea); mai trebuie creata ~i folosita ~i topolo~ia.~ ~aupOligoae pot astfel sa fie reprezentate pe 0 harta prin puncte,

'- aleintreObte, ac.esteelemente fiind descrise prin pozitie, relatii, .. ecte ~Ide caracteristici non-spatialei(atribute}.) ,..

61

IIIII

Spatiul coordonatelor este presupus a fi Contin '

obi~nuit, obiectele pot fi localizate intr-un sistem deUu. Ingeografice (latitudine, longitudine) sau carteziene (in ~Oordijsistemul de proiectie considerat optim pentru zona de 1ueru~n~un punct este desemnatprin coordonatelesale geografiee(In~fttrectangulare (x, y). q>,~

o linie continua este codificata prin aproximari SUe .. . d I eesl\1segmente caractenzate pnn coor onate e punctelor de ea _,"acestor segmente. Un alt mod de reprezentare a liniilor p~parametric printr-un numar limitat de puncte ~i 0 funetie est,(

.Co' I. . Ix I

.).

IA asO]1cerc, patrat, lunctte po momia <1,sp me. n cazul unui p l~.

suprafata este descrisa printr-o linie poligonala inchisa (fig. 5.8.5.t

Hartil nnnlogicli

ok origine

Nr..Wlet ITlinie 21

poli\1.on 31Harta nwnerica

cxpri1l111ti\ in

coordonatt cartezieru:.

Figura 5.8. Codificarea pozitiei(dupa Marble, Calkins ~iPeuquet, 1984)

Geometria unui punct este data de doua co?rrllmdimensionale (x, y), in timp ce geometria unei linii, a unui stflQr IIunui areal este data de 0 serie de coordonate ale unor pun~~

figura 5.8.

5.4. Comparatie iotre modul vector ~ieel rasterJ

Modul in care SIG gestioneaza Cl.ire prezinta informatia spa'f rog..

ca ~ipaleta de operatii propuse, difera foarte mult de la un p~~. 3

62

. tel1luluiin mod raster (imagine) gestioneaza mari, Abord~reast~tie_ dar e~ista ~i !ehnici.efic~e~tede arhivare-:..ati de Informate stoca mformatia contmuta 10 toate celulele

,..,,)Uteceac.estapo fi apoi scopul urmarit. Cel mai mare avantaj al,.","~ar flCare ar d.

d- A d I

.

c;",~- ginii,0 I ca zona de stu m este ecupata 10mo regu at ~I~tora este~:~ arbitrare de observatie. Al doilea avantaj al acestuiftSnifortOin unt Intarea informatieispatialeit constituiestructurasa,t.steJ11derepr~~ecturaintema a ordinatoarelor,permitftndastfef 0pnilara cU ~ trapida a problemelor prin apelarea la combinareacr,Y8luare.f~a emai multor imagini (grile). Aceasta abordare estem8t~rnatlC~n:"aplicarea modelelor ~umerice as~pra ~ediulu~, ca d~dc'enta p tentialul ~i risculla erozmne alAsolunlor, 10ventanerea ~I~~pIU po resurselor zonei de studiu. In plus, cum datele dinIfPJltlonarea . .J~etectie au aceasta structura raster, ele ar putea fi 10tegratedIrect'~n astfelde sistem. . . .,.

Capacitateade memone a ststemelor este un 1Oconvementmajoritutilizarii fi~ierelor raster cu talie mare, chiar daca, a~a cum s-a aratatiIt;;isus, prin mijloace hard ~i/sau soft pot fi realizate compactariJQnsiderabileale volumului de date. Se pot aminti ~i alte dezavantaje'iIf\portantelegate de utilizarea formatelor raster : precizia redusa apozitionariipunctelor ~i a masuratorilor de distante (eroarea fiinddependentade talia pixelului), dependenta calitatii documentelorfinalerestituitede calitatea perifericelor utilizate (de obicei foarte~ump~),imposibilitateaefectuarii de operatiuni topologice.

t Ststemele de abordare in mod vector (obiect) permitI~z~ntarea obiectelor mai conforma lumii reale. Spatiul definit de<fimen:~at~lest~ continuu (~i nu discret), localizarea obiectelor,rllaim~~~e, dtstantele sunt calculate cu precizie. Ele se apropie ~i,Qarecore e aeeasta logica prin conceptul de cuvertura (strat, layer),Ob'iectelorspun~e unui ansamblu de haqi ce contin descrieri alePerforrnant:pattale~i tabele de atribute asociate lor. De~i foarteQapaC~tatirna~entru a~alizele de flux ~i de retea, ele nu ofera insad In cee~ de an~hza a distributiilor spatiale continue.~te':'Itinatad ee pnve~te marimea bazelor de date, aceasta estel!Dl~ltatea Pune eomplexitatea arcelor (dependenta in special de

Igoa etelor .nelor.Me . care servesc la reprezentarea lor) ~I a

. mona necesara pentru stocarea informatiilor este, de63

fapt, legata de modul mai simplu de definire a cpunctelor. oordoQ

Analiza datelor ~i combinarea straturilor de intibazeaza pe algoritmi sofisticafi ~i implicii 0 topologie p ~l111at1

impun~ eliminarea pr~liminara ~ e~oril~r de tipul :~Ct~nemchlse, a arcelor dupltcat, nodunlor m vant , etc. gOa

Niciuna din aceste doua structuri de date nu poate fiintregii game de aplicatii caracteristice Sistemelor Info~:d~,Geografice. De aceea, modul de reprezentare se alege in fu tlijtipul de procesare pe care il impune proiectul respectivnet,alegerea este simplificata prin utilizarea algoritmilor de c~reciproca a datelor vector-raster ~iraster vector (fig.5.9.)

rin l110delare tematica in baza de date cu referinte. sirnilare pufl d

.I.

,tillie,. e din baza .de, ate spatiaIzate su~t definite ca- Ob1e~tel nor entitatl dm lumea reala, carora It se ata~eaza 0

/'::"!;,prezentAfI~~etu in general, datele cu referinte spatiale au trei. .' ~e de a:1;aj~re: pozitia, atributele ~i timpul. Atributele sunt

~. ['Iilponent 't e date tematice sau date non-spatiale ~i sunt legate dedenurnl .a1Iesea ' I' te sau date geometnce.

Palla Iza ' . x d fi.

flBteS 'but este 0 caractensttca ce e me~te 0 entttate din lumeaOn atfl I.fi A I d

.I

'butele pot fi c aSIIcate m norma e, or ma e, numerice,rewa:.Atflleetc, Valorile atributelor sunt adesea listate in tabele de~l1dlllona ., I

"I d

. .b'

d.~.~, care vor stablh re atll e mtre atrl ute ~I atele cu referinte

fbute, I

. " I d ' A .

..

..

.

..

..

.

.

. a

...

iale, respectiv pun~te, I~II sau area e, ar ~I mtre ~~bute. Figura

;\'/ ' Q,prezinta schematic 0 dlagrama de modelare temattca.'..'~ ...

., :' T"b.t...' deatribule

~,....:r.

~IFigura 5,9. Conversia vector-raster (stanga) ~i raster-vector (dreapti

Datorita simplitatii algoritmilor de conversie, trecere~modul vector la modul raster este, de asemenea, simpHi,cu 0 rei~portanta referitoare la faptul ca, in practica, conturUrilepoligqsunt alterate (echivalent cu 0 pierdere de informatie). [

Conversia de la modul raster la modul vector este [Jl~delicata, complexa ~i consumatoare de resurse (in special tIcalcul), dar prin utilizarea unor functii-program adecvate con ,crenelate pot fi optimizate.

"'"

Figura5.10. Diagrama modeliirii tematice

Obiectele '.

CUverturi (l Spatlahzate reprezentate digital pot fi grupate pe~ernplu,°a~:re, terne, straturi etc.), fapt ilustrat in figura 5.11. DeCUrbeled ' Ita poate fi divizata intr-un set de straturi care redau~QJ , e nlvel r t . . -' dunlCaties :, e eaua hldrografica, areale de vegetat1e, cal e

. ' patu construite etc.

5.5. Modelarea tematid a datelor

Entitatiledin lumeareala sunt atat de complex~incat~~~

putea fi reprezentate, trebuie ordonate in clase de Oblectec

6465

, MEGEODEZICEDE REFERINTA ~I SISTEME, SIS1E DE PROIECTIE

6,1. Sisteme geodezice de referinta.II

C' ra pamantului, geoidul # elipsoizi de referin(a6,1,1,rig"

:'. d'

Perioadaantica, ca unnare a observatiilor, masuratorilorlncii In . Th I d'

M'I E

.

I I efectuatede Pltagora, a es m let, ratostene etc. aalcueor c.' P ~ ~I

.Ob

"1 c.

' . - ipoteza formei Slence a amantu UI. servatll e au Jost~~:I:;imbunatatite substantial, in sec~I~1 ~VII sub impulsul- peririia noi instrumente (Gahleo Gahlel - mventeaza luneta),dedecalcul(Snellius- punelapunctmetodatriangulatiei)~ilegiton- legeaatractiei universale). Secolele XIX ~i XX marcheaza

ofundareastudiului formei Pamantului pe baze mult mai precise,j~andnoile descoperiri ~tiintifice ~i tehnologice din domeniile~grammetrie~i teledetectie, toate acestea pomind de la aparitia ~i

oltarea aparaturii de zbor (balon, avion, rachete, navete. . ale",), a aparaturii~i senzorilorde captare ~i a platformelor

:t.~toare (satelitiartificiali).

~:"I. Ob~ervatiileefectuate au dus la cunoa~terea formei ~ia valorilorf :vel~nlor suprafetei topografice, care in raport cu dimensiunile

h etelpotficonsideratenegliJ'abile.-.{ Pamiit Ifbnnad n ~, a fost apreciat a fi un corp omogen de rotatie, cu 0l~i:&ura:eechllt?ruale carei axe sunt inegale datorita fortei centrifuge.tlYPsoiduto dmetrlca,de care se apropie cel mai mult aceasta forma este

e rota/Ie.. . Detennina 'I '

pr.eelzariasu n e g~o"?etrice, astronomice ~i gravimetrice aduc

~olUI xv8~aformel ~..dimensiunilor Pamantului, astfel, inca dines:antului ca fi~e consldera ca forma proprie, fundamentala a~nol11U1englund~e~idul. Denumirea de geoid a fost introdusa de"e~?r ~inStaree~,~IS~tng~i define~te nivelul mediu al oceanelor ~i

I dIn sUpraf:~nl~tttii)prelungit sub continente. Dupa cum doua; a a este OCupatiide oceane, se poate considera ca

67

Figura 5,11. Suprapunerea hiirtilor tematice (overlay)

Partea central a a unui sistem informational geografic este:care i~i diversifica intelesul, capamnd noi valente. Acestea'deduse u~or din multiplele avantaje pe care Ie ofera utilizatonIharta introdusa pe calculator:

. este nedeformabila, u~or de modificat ~i relativ u~or de tipariij

. contine oricite informatii dorim ~i afi~eazii ceea ce dorim; .

. reprezentarea se poate face la orice scara, la nivelul de detalid"'"'sistemul de coordonate dorit;

. fiecare element continut de harta poate fi descris in amanOi!I

prin atribute a~ate;. regasirea informatiilor dorite se poate face prin interogari

sau complexe, aplicate fie elementelor grafice, fie atributelo~~. existii posibilitatea efectuiirii de calcule cum ar fi distante,

diversestatistici;. constituie cadrul pentru realizarea de analize specifice ~i

ca suport pentru optimizarea deciziilor.

H d"

I~ . ' '

h'

I' t~

Poate fidearta Iglta a, numlta uneon ~I acta mte Igen a, , a'

intuitiv ca 0 multime de date introduse in calculator ~I org j

structural dupa diverse criterii geografice ~i informatice.

66

nivelul acestora definesc forma Pamantului. Din pu

gravimetric forma Pam~ntul.uieste.de~~ita ca un mUl~c~d: ~suprafete tangente pe dlfect1a gravltat1e1fiecarui loc Gp u lnfil1igeoidul ca figura matematica a Pamantului. . auss ad:"

Potrivit observatiilor satelitare, utilizate incepand .Pamantul este mai bombat in zona tropicala australi'i~i d~nPolul Sud (cu circa 23 m) ~imai ridicat la Polul Nord (cum~ltu-diferente aparute ca urmare a distributiei ~i densitatii ne~r~aI

1. . I

nlfouscatu Ul~loceane or.

Datorita complexitatii formei geoidului, proiectarea ac I:,o suprafatii ce poate fi desfa~urata in plan (cilindru, con ~s:pentru a putea fi reprezentata plan sau harta, este inadecvatadi '

de vedere matematic. Suprafata formei Pamantului mai susdefin..poate reprezenta numai daca se apeleaza la 0 serie de generaliconventii care pot genera reprezentari riguroase. Atilt formagecat ~i a suprafetei terestre se apropie foarte mult de formalelipsoid de rotatie ce poate fi definit matematic, de aceea in pgeodezica ~i in cadrul Sistemelor Informationale GeograflGiutilizeaza elipsoizi de rotatie. Un elipsoid de rotatie aproximease poate de bine forma unei anumite zone a planetei, in vremeczona nu este la fel de bine aproximata. Din acest motiv, odaimbunatatirea in timp a tehnologiei de masurare a formei Pamas-au creat ~i calculat 0 varietate de elipsoizi de rotatie, ~acestora fiind dat de regula de numele celui care I-a propus~rocalculat. Pe anumite suprafete elipsoidul de referinta poate fi asau inlocuit de 0 sfera. Ca suprafata de referinta, elipsoidul este .

de 0 serie de parametri dintre care cei mai importanti sunt s~,mare ~iturtirea. In tabelul 6.1. sunt prezentati 0 serie de eli~so~Zau fost sau sunt utilizati pentru teritoriul Romaniei ~I algiparametri sunt implementatiin majoritateapachetelorde pro.

dedicate Sistemelor Informationale Geografice. _ ct:La suprafata elipsoidului de referinta se raporteaza pU~o..

sprijin din reteaua geodezica determinandu-se pozitia aceskYproiectare. Romania se raporteaza la elipsoidul KrassOV~tiliElipsoidul WGS 1984 (World Geodetic System) e~t\ dinprezent pentru aproximareaformei intregii planete, In~restr8.motiv nu poate aproxima mai bine 0 anumita zona mal68

. eoidului fata de elipsoidul WGS 84 variaza intrei. jna1tt~ea g-100 m in Oceanul Indian ~i +60 m in Atlanticul

Ie . se tfitreoricoprln- d.

I6 1 EJipsoizi utilizati pentru teritoriul RomanieiTabe10 .'

Perioada utilizArii inRomaniaAnul

determinarii

Utilizat in

Europa Centrala, Chile,Indonezia

Franta, 0 parte din AfricaInternationalFosta URSS ~i tIlrile dinestul EuropeiInternationalInternational rezent

1873- 1916

1916-19331933 -1951

1841

1s8Oi9091940

19721984

1951 - prezent

6.1.2. Coordonate §i sisteme de referinfii

. Pozitionarea unui punct presupune, din punct de vedere. metric,stabilirea pozitiei lui cu 0 acuratete prestabilita, data~tr-unset de coordonate care apaqin unui sistem de coordonate~t, la randul sau, de un sistem de proiectie utilizat pentru

-~[ezentareasuprafetei terestre (Bo~, 2007). La nivel global'~.f!Vzltionareaunui punct pe suprafata terestra este data de coordonatele.~~ografice(Fig.6.1.):

;S~..bl

....-Figura. 6.1. Coordonate geografice

_ 2L____fItId. Incadl1llC . .. .

I1d)din1924 ongresulUlUniunii Internationale de Geodezle ~I Geofizlca de la4 WordGe~~os~adoptat ca elipsoid International.

WordGeo et~c System of 1972..,. detlcSystemof 1984.

69

. Latitudine (q» - definitAca unghiul fonnat de vertipunetulrespeetiveu planulecuatorului. cala IOQI

. Longitudine (A) - definitA ea unghi diedru format' 'meridianului punetului eu planul meridianului de origi Intre

. altitudinea elipsoidala - segmentul din vertieala loculn~, '

sta~ilit"euprins i~tre p?ziti~ pun~tul~ pe suprafa~l;~,P'"prOleepapunetulwpe ehpsOld,AltItudmeafurnizatade '

(Global po~ition System), este inaltimea,deasuprae~:~'"WGS 84, m vreme ee, pentru determmarea altitud'.l~

, 1'

1 1 d.

1Inio

folosese slsteme raportate a lllve u me lUa marii obse ..:, ~~

un anumtt punet.Oriee sistemfolose~teeel putin doua suprafetede referinta- g~

ee define~te suprafata terestra ~i elipsoidul ee define~te modelul geo'':Oal suprafeteiterestre(Fig.6.2.). .

erea se face prin eonstruetii geometrice) sau analitiee

'ee (tfII11SPUOprin caleul matematie).

,onere3.se :Ografica asigurii corespondenta dintre coordonateleproiecpa. ')..ale punctelor de pe elipsoidul terestru ~i coordonatelenee q> ~I . Y ale acelo~i punete de pe harta. Ecuatiile care defioese

. gWare)( ~~entiisunt: X == fl (q>,A)~iY ==f2(q>,A)(Fig. 6.3.).

,~ta eoresPO'j ty

I¥'11/

x

Suprafa¥iTerrei~Geoid

Fig. 6.3. Corespondenta sistemelor de coordonate

,..........-................

"..::.- - - - - - - - Elipsoidl~ Printranspunereasuprafetei eurbe a Pamfu1tuluipe suprafata plana a'i se produe 0 serie de deformiiri asupra lungimilor, suprafetelor ~i'urilor. Deformarile sunt proportionate eu suprafata teritoriului

,-'. . fiat~icu valoarea scarii de reprezentare. Elementele unui sistem de'}1IDlec~e sunt:

, :: 8 planul de proiectie

8 punctul de perspectiva

8 punctulcentral al proieetiei8 reteaua geografica

8 reteaua cartografiea8 reteaua kilometriea

6.2.2. Datulnul

~ D~~~~~~il~~te rela~a exi~tentii intre ~eoid. ~i elips?id ~efinind~IT1UIUide UOllePamantulul preeum ~l ongmea ~l onentarea~~fice, Da:rdona~ utilizat pentru reprezentarea suprafeteinta. ul devme astfel sinonim eu Sistemul Terestru de

Figura6.2.Suprafetede referinlA

Sistemul de referintii stabile~te legaturile existente iotre.s~st~teoordonate~i Pamant,oferindposibilitateapozitionariioncarul.printr-unsetuniede coordonate. ,

In prezent la nivelul Europei se utilizeaza doua sisteme conven,de referintii: WGS 1984 ~iEUREF5,

6.2. Sisteme de proiecpe

6.2.1. No(iuni generaleUfI'

Proiectia cartografiea reprezintA procedeul d~ ~nspuoere alee i

de pe suprafata terestra pe 0 suprafatii plana. PrOlecptle cartOgra

5 European Reference Frames70

Dupa zona acoperitAse disting:1. datum geodezic global- caracterizat de elipsoidul d

aproximeaza ce1 mai bine geoidul. Acest datum prezin~ referilr'caracteristici: unna!

. sistem geocentric de axe

o originea sistemu1ui de axe este considerata in centr Ial Pamantului U d

o axaz estedirijatAde directiaPoluluiNordo axa x este paraleHi cu meridianul zero (Greenwich)

. elipsoidul de referinta este WGS842. datum local - este utilizat pentru a reda cat mai fidels '

globului pe un teritoriu limitat. (Fig. 6.4.). u~in prezent toate datumurile sunt raportate la WGS 1984,dife!

de pozitie fata de acesta fiind exprimate printr-un set de ~aptePat"trei translatii, trei rotatii ~i factorul de corectie de scam intre eel:sisteme carteziene.

Datumul WGS 1984 este utilizat ~ide sistemul GPS (GlobalP.

System), motiv pentru care este esentiala intelegerea modului in .'realizeaza conversia intre datumul WGS 1984 ~i datumul utilRomania.

rvatorul Astronomic Militar de la care s-au tacutlenta ~i ObseOIIlice in vederea constituirii retelei geodetice

P . astron,cfJiniifl Co d

.. .. .nale. ania au lost etermmatl cel trel parametn depentru RO~ica intre datumul Dealul Piscului ~i WGS 1984

'S'!atie geo~e~etodei de calcul Molodenski pentru determinarea;:'~"punzatO!1t e cei doi elipsoizi dintre longitudine, latitudine ~i

'"ente1orInrpra elipsoidului. Utilizarea celor trei parametri confera. d'ne deasu d

A .1'1~ I recizie IIlai scazut ecat utI lzarea c~ or ~apte parametri

~i .gra~n~:t~riIIletodei ~eAca~cul Bursa- W.ol~e. In urma proiectarii",r.sp I ' Dealul PisculUl m slstem de prOlectle Stereo 1970 eroarea

IUJJ1UUI 1..,..

~ ta metodeide calcu cu cel trel parametn este estlmata la CIrca;;~ metri,datorandu-senu doar fap~lui ca s-a ~onsiderat ca cele

a datumuri au axe paralele ~l acuratetel formulelor densformare,ci ~ideoarece cei 3 parametri determinati in anul 1997oacurateteestimatAla 3 m pentruAx, 5 m pentruAy ~i3 m pentruAz.

Cei trei parametri de translatie utilizati in transformarea de tip.~Iodenski (tabeluI6.2.) intre cele doua datumuri WGS 1984 ~i Dealul

:.Iuisunt:

Tabelul 6.2

Fig. 6.4. Datumuri ;A' i al

Ambelesistemede proiectielarg utilizatein R~IIlaOl;:i-Gauss-KrUger ~i Stereo 1970 au la baza unul ~1 a~;~as,orizonta1,0 variantAa datumu1uiPu1kovo 1942 pe ehpsOI mit r.

1940 (utilizat in fostul spatiu a1 tarilor socialiste), denUe at1-Piscu1ui, dupa numele dea1u1ui din Bucure~ti pe care s ,

72

transformat in plan inseamna circa 125 de metri. Ind'unui punct este insuficienta daca se precizeaza nurnailCtt~aplongitudinea, fiind necesara ~i indicarea daturnului 1:t1tudiraportate coordonatele. Cat,

Conform rezultatelor calculelor de transforrnare p ,fformulelor lui Molodenski ~i Abridged-Molodenski tI~ aplt.

Rominiei, datumul Dealul Piscului 1970 este deasup~a~ :'WGS 1984 ~i se situeaza in intervalul 29,7 m (Sulina) §i43 0at~Veche), diferentele crescand de la est spre vest pe ' 11l.aproximativ Vest Sud Vestica. Diferentele pe verticala intreO11~datumuri variaza ~i in lungullitoralului, ajungand la 32 0 mC~Veche. Inaltimea geoidului EGM 19966 deasupra da~mulu~1984 este de 31,1 m la Sulina, 34,2 m la Vama Veche, 43,2 mIVeche, conform modelului publicat de Agentia Statelor Unitela 0,25 grade (1441 x 721 puncte - precizie ~ 1 m).

_ dupa pozipa planului de proiecpe: Cll1sif'icl1(eariteriu,proiec~ilecartografice,pot fi: proiectiinormale

.' [)Up8ac~st~i transversale sau ecuatoriale ~i proiec~i oblice sau de" ,are,protect>

,t ~(Fi.g.:;.). ormale sau polare (Fig. 6.5.) sunt proiec~ile in care axa, Pro~cid:; axa conulu~ scn:.cilin~rului, in cazul proiec~ilor conice

"ufor c~mc in cazul prOlecpdoraztmutale,planul de proieclie seti cnindricesa~,in pol ~i deci paralel cu planul ecuatorolui.

.'~lWilPe-~fe fangen

,""-

'-/~;~~'t~l",,-. -.J

6.2.3. Clasificarea sistemelor de proiect;;

Clasificarea sistemelor de proiectii se poate realiza:urmatoarele criterii: deformari, pozitia planului de proiectief~sfera, modul de constructie §i utilizarea proiectiilor in conshartilor.

Clasificarea dupa deformari ,

Dupa deformari, proiectiile cartografice se impart in tre.grope: proiectii conforme, proiectii echivalente ~i proiectiiafiisau arbitrare.

Proiectiile conforme (echiunghiulare, ortogonaf,ortomorfe), sunt proiectiile care pastreaza nedeformate ung,

elementel~ d~!ormat~ sunt suprafetel~ ~i.~istantele. edeflProrec(iile echlValente sunt prOlecpde care past;reaZAn .

suprafefele. as.,Proiec(iile arbitrare sunt acele proiectii care nu ~i~To

nedeformate nici unghiurile, nici suprafefele. Din acest grup d~tJU1

parte proiec~ile echidistante, in care raman nedeformateanurnitedirec~i.

Fig.6.5. Raportul Conului, planului ~i cilindrului fata de sfera

:' Proiec{iiletransversale sau ecuatoriale (Fig. 6.6.) suntiectiilein care axa cilindrului sau conului face cu axa sferei

, Ireun unghi de 90°, iar in cazul proiectiilor azimutale, planul deleclie s~ giise§te tangent la Ecuator ~i, ca atare, este paralel cu

,.' unulmeridiansau se confunda cu planul meridianului (cand.JIde proiectie trece prin centrol sferei pamante~ti).

" 1) ""'1;:"' /\

~ , (=w !t-~.~. ~i1'~

.

~~1 '::~iu,; ,.../ I, ~::. '~.' -.

6 Earth Gravity Model

.,)-r;

2)$'~[

_~".

~...

'.' J- I 'I~. ....

fl' . ~ - r -t' . . .--!g.6.6 Pr ' . . ,

. Oleqii' I) .a - azil1l' nOtmalesaupolare;2) transversalesauecuatonale

. utalii,b - cilindrica,c - conica(dupaNastaseA.)

"1)1

7475

Proiectiile oblice sau de orizont fig. 6.7. Suntacel '

cilindrului sau conuluiface cu axa polilor un unghi rna~a~n C(j

unghi drept. iar in cazul proiec{iilor azimutale, planul ~ rnlc de.'confundii cu planul orizontului punctului considerat. e Proi

Suprafata pe care se face proiectarea mai poate fi ' ,

secantii la sfera terestra a~a ca putem grupa proiectiile ,,~a~ge~. . .. ...1InPr:tangente ~Iprolec{ll secante. "

.' azimutale neperspective sunt. proiectiile. in car~,ProieCftll~ retelei cartografice, se stabIlesc anumlte reguh,Irea b . x 1 ~

d 1. ..

conSt1~d'tiile pe care tre me Sa em ep measca prOiectIa.ddelacon It

Distribu~iadeformarilor

[:::J mici

c:J medii.. mari,.. foane mari

Plansecant

a b c

Fig. 6.7. Proiectii obiice sau de orizonta - azimutala, b - cilindrica, c - conica (dupa NastaseA.)

~Iasificarea dupa modul de construcpe IIn acest caz se deosebesc: proiectii azimutale,PPff

cilindrice, proiectii conice, proiectii policonice, proiectii GOtionale, proiectii poliedrice ~iproiectii derivate.

Proiec(iile azimutale se pot grupa in: proiectiiperspective ~iproiectii azimutale neperspective.

Proiec{iile azimutale perspective sunt proiectiiproiectarea se face dupa legile perspectivei liniare, iar pU~"vedere este situat pe unul dintre diametrele sferei sau pe pre~acestuia. Planul de proiectie este dispus perpendicular pe.?ial1l~'

In functie de pozitia punctului de vedere, proiectlllea;f'~perspective se pot clasifica in: proiectii ortog~~fice,io J~'stereografice, proiectii centrale (gnomonice) ~iproiectll exte~pd

La randullor, dupapozitiaplanuluide pro~ectie,fiec~efo'polara, ecuatoriala ~i oblica sau tangent respectlv secant. ,introduse cresc de la interior spre exterior (Fig. 6.8.).

Fig.6.8.Distributia deformarilor specifice proiectiilorazimutale perspective

Proiec(ii/e cilindrice. In cazul acestora, se considera suprafatatel pamante~tiinconjurata de suprafata unui cilindru.;-Reteaua geografica de pe sfera se proiecteaza mai inmi pe

~ata cilindrului, care dupa aceea se taie dupa 0 generatoare a sa ~i'

,

'

,

D

f:ate desIa~ura in plan, obtinandu-se reteaua cartografica pe 0"~~f!Ia ata 1 ~

." ~ei Pana. D~pa felul cum suprafata cilindrului atinge suprafata" ~~e~tcar~reprezIntaglobul pamantesc, proiectiile cilindrice pot fi:

~iOre (t~ secante. Deformarile introduse cresc de la interior spre~ 9 Ig.6.9. )In fl . .

=:;ectiile~~~.tle.de pozitia axei cilindrului, fata de axa polilor," ectiiecua;n~ncese pot clasifica in: proiectii normale sau drepte,;: onale sau transversale ~iproiectii oblice.

76

Cilindru tangentfl' Proiectia Grinten, proiectia sferica sau globulara

111ar '. e cU~8r" Lagrange.

iecpa

Distributia deformarilor

Distribu\ia detorm.;rilo,

c:J deformari reduse

"lyE1 deformarimedii.. deformari mari

Cilindru secant

~,Figura. 6.9. Distributia deformarilor specifice proiectiilorcilindti . Figura6.10.Distributiadeformarilor specifice proiectiilor conice

Proiec(iile conice. Se numesc a~a deoarece planul de pm

este suprafata desfii~urabila a conului. Ca ~i in cazul proiecilindrice, reteaua de meridiane ~i paralele de pe glob se proi"pe suprafata conului, care apoi se taie dupa 0 generatoare~isdesfii~ura in plan, Dupa felul cum conul este tangent sauproiectiile conice pot fi tangente ~i secante. Deformarileincresc de la interior spre exterior (Fig. 6.10.)

Dupa unghiul pe care-I face axa conului cu axa,proiectiile conice se pot clasifica in: proiectii conice nonna1e,,ecuatoriale sau transversale ~iproiectii oblice. ' -

P~oiec(i~/~ policon~ce. Pentru ~roiectarea suprafete~a~..

globulUlse utlhzeazamal multeconun, care sunt tangente (foarte apropiate. Varfurile acestor conuri se gasesc situate pe ~r. .d I

. . 1'1

' tul de PersP "

ce comci e cu pre unguea axel po lor, lar punc '

considera in centrul Pamantului. . t de s.Proiec(iile conven(ionale. Sunt cons1n!ite prtn 01~~ se ~

care difera de la proiectie la proiectie. In. cadrul ,o~iproproiectiilepseudocilindrice~i pseudoconice,lar uneort :

" Proiec(iilepoliedrice. Se aseamana oarecum cu cele policonice,. rata Pamantului impartindu-se dupa meridiane ~i paralele inlatere foarte mici, care sa fie asimilate unor planuri tangente in

~llor. Pamantul nu mai este considerat sfera, ci un poliedru cu un~r foartemare de fete.:' ~~oiectiilederivate. Din grupul acestor proiectii fac parte unele~~ectl1,care deriva din aItele; de exemplu, proiectia Aitov, care

Iya ~m proiectia azimutala ecuatoriala echidistantii. Tot din aceste. . _J~~l~ d fac parte ~i proiectiile intrerupte ale lui Eckert-Goode,

",It-:1b el e,-Goodeetc.

, " ~~aSlficareadupa utilizare

~fjc~~n~c:~, P~?ct. ~e vedere, proiectiile cartografice se ~ot~sferelor p lectu utthzate pentm hartile universale, pentru Mrttle

OrPal1idi:e lntru hartile continentelor, pentru Mrtile tarilor ~i aleD' e e

~ Intre '.

~Ctiile G .prOlectiile utilizate pentru haqi universale citam:f ferelor ~nt~n~Mercator, Aitov, Mollweide etc., pentru hartile

Il1lnttll1 proiectiile: azimutala ecuatoriala Lambert,

7978

azimutaHistereografica ecuatorialii, azimutala ecu t '

sferidi sau globulara, Mollweide, azimutala ortogra~O:lala. h~ .1.

1 . lea eeetc., lar pentru artl e contmenteor, azlmutalaorizo t ' 11

azimutalii ecuatoriala Lambert, Bonne, Sanson, azil11u~~~al,aPostel, azimutala polara Postel etc. a Orl

Pentru harti ale tarilor se intrebuinteaza proiectii d' ,functie de scopul propus. De exemplu, pentru harta de b Ife

noastre se utili:ea~a proiectia cilin~ri~a~ansve.rsalaGauss_: ,:Pentru hartl ale unor portmDl dm tan se foloses gl,

diferite, in functie de marimea teritoriului, de destinatia ha' rt~' pra.

.

.tll ete,

6.2.4. Sisteme de proiec(ie utilizate in Romiinia

In Romania s-au folosit in decursul timpului l11aimulte s

de proiectii: ;'

. proiectia pseudoconica, echivalenta Bonne, pe elipsoidBesS611873 pentru harta Moldovei. '

. proiectia cornca Lambert - Cholesky pe elipsoidul Clartt1917 -1930. \

. proiectia stereograficain diferite variante, pe elipsoidijintre 1930- 1951.

. proiectia cilindrica transversala Gauss-KrUger,pe eKrasovski,-intre1950- 1970. l

. proiectiastereografica1970,pe elipsoidKrasovski,din197:,"

6.2.4.1. Proiec{ia stereograficii '70 pe plan secant unicPentru executarea lucrarilor geodezice, topo.

fotogrammetrice ~i cartografice, de interes civil, pe teritoriul ROo~a fost adoptata in 1971 proiectia stereografica 1970 impre~sistemul de cote referite la Marea Neagra. , I 'yir~

Proiectia stereografica 1970 a fost aleasa in domenlU CIpt1to ate sistemele de proiectie utilizate in Romania deoarec~al.diferentele cele mai mici intre suprafetele calculate pe su~r~tie;-..

a pamantului ~i suprafetele calculate intr-un sistern de p~~~ 197'""

D~pa modu! de ~on~~ctie. proiectia stereo~ra In fut1parte dm categona prOiectlllor aZlmutale perspective.

80

a ute proiectia face parte din categoria proiectiilor

arHe:~~ulare: Pastreaza nealterate valorile unghiurilor, darIeeC imiIe ~I suprafetele.cala lung

, ellte1ede baza ~le pr~i~ctiei ..EJe~ 'dol de refennta uttltZat este ehpsOidulKrasovski 1940. £hpSOI 45 000" .

',,"a mare - 23782, , turttrea -1.298,3)(se\11l- .'Planulde prolect1e

.. Planulde proia:tie tangent (~~ntrul tiirii)plande proiectle secant umc - mtersecteaza suprafata la

- 1389,487 m fatade planul tangent la suprafata.,proiectianu este una.ste~eografica obi~nuita (in care planul dectieeste tangent la ehpsoldul de rotatie), pUt'mnddenumirea dectie dublu-stereografica (in cazul pachetului ArcGIS) sau

, grafic-extinsa(cazul pachetului ERDAS) (Fig.6.11.).

Figura6.11. Proiectia Stereografica

· PolulQ '.

geografiOnunut ~I centrul de proiectie se gase~te la coordonatele

detange~~~ =::46°N, 1.0= 25°E - diametralopus fata de punctul

81

Raza medie de curbudl detenninata pentru PunproiecpeiesteRo= 6.378.956,594m. ctu}

Intreaga tarnse reprezinta pe un singur plan de pro' . f

are un cerc de deformare nula (locul in care sfera confo~:tle.proiectie secant se intersecteaza), detenninat trigonometric a ~I,PIde 201,718 kIn fatil de punctul central al proiecpei in Plan: aVande acest cerc deformapile sunt negative in interior ~i poziti ac~stei

(fig. 6.12.) fiind prezentate ~iin tabeluI6.3. ve In eXi

I r de coordonate plane este definit de centrulS'steJ11ula~ o(orientata spre nordul geografic) ~iOy orientata1: ~ia)(e1e '~oriulnational are zone cuprinse in toate cele patru~.j\Stfeltef1u exista valori negative masurate in planul de

.ne.pentfU~~uit punctului central al proiectiei coordonatele- . s~aUa

.tle,

ezice: 0000 en~i Yo = 500.000 m. to ""5~ . roiectie stereografica 1970 Romania se incadreaza in~ AStfel?Inforicuprinseintre 130.000m ~i870.000m in lungul.,-nulI ~Iv~iVintre 230.000 m ~i 750.000 m lungul axei Oy.

I Oxre:pe~rnplanul de proiectie nu este tangent la elipsoidul de. "Du~ ~te secant (polul proiectiei fiind situat in interior la 0pexCI:Hl cu 1/4000 din diametrul ce trece prin punctul central aliBl'an(aeg , I I fi

. ..d A

-"c(iei)distanteleprOiectatepe p anu sec.ant vor I mal mlcl ecatproiectatepe planul tangent cu un coeficlent de reducere la scara

" ko= I -1/4000 => ko = 0,99975Pentru a obtine coordonatele X sau Y din planul secant este

,."saradeterrninareacoordonatelor in planul tangent ~i inmultireatoracucoeficientulde reducere la scara ko.

Cuno~tereaplajei de valori pentru diferite proiectii este importanta,erearecuno~terii proiecpei in care au fost fumizate fi~iere vector

Ire 0 tertapersoana,in !ipsafi~ieruluicaracteristicde proiecpe.,

Par~m~trii proiec(iei stereografice 1970 - ArcGISProJectIon:Double_Stereographic

~alse_Easting:500000,000000alse_Northing: 5000000000 00lo . ,

Scngltude_OCOrigin: 25,000000ale]actor: 0 999750

Latitud 'LI' e-OCOrigin:46 000000

nearU ' ,G nit: Meter (1 000000)eograph' .'A.ngUlar~c .Coordmate System: GCS _Dealul_ Pisculut 1970Pril11eMe ~I~:Degree (0,017453292519943295)Datul11:Dr~lan: Gre.enwich (0,000000000000000000)SPherOid'Kr ealul_Plscului_1970Semi'" " asovsky 1940

'''a.JOrA. . -XIS:6378245,000000000000000000

TabeluI6.3. Valori ale deforrnatiilor relative ale Proiectiei stereo1"1

in

Figura 6.12. Deforrnari ale proiectiei stereografice 1970pe teritoriul Romaniei

.' ' aflalela to:7 Pnn unnare dlstanta masurata pe teren mtre doua puncle I deprol

suprafata Pamantului in centrol proiectiei, va fi reprezentata pe pla~UavaJ1d9implicit pe harta in sistem de coordonate Stereo 70) de un segrneJ1flalela 1Distanta masuratii pe teren la extremitatea tiirii intre doua punct~\ e de uJ1exemplu in ora~ul Sulina va fi reprezentata pe planul de pro1ecIavand 1000,65m.82

83

t I transversal poarta numele de proiectie conformaSpec u . ..x . d

.. fapt, II Deoarece eXlSI.a 0 mare vanetate e executle a

1fI_ f{rii.ger.tOtU~i,in anul 1950 la elaborarea unui sistem de~r s.a. IIJunsl al intregii lumi, introdus pentru hartile topografice

'Einlaun1ve~lsa~eIDbre N.A.T.O. ~i numindu-se U.T.M. (Universalde tart e

te I Mercator).sversa

"'5' MC1idiaJl nmtmlAD. en . linii secanUifonllale de inlerset~liacililldrolui ell suprafalaetipsoidului

Figura6.14. Proiectia UTM (dupa Constantin V.)

Oeosebireafundamentala intre sistemul U.T.M. ~i alte sistemeionale(Gauss-KrUger)consta in faptul ca proiectia U.T.M. nu se:rcitanumai asupra unui singur elipsoid, ci la 5 elipsoide de~.

:C!.IiJnla in scopul de a ajunge la 0 unificare mondiala. Ace~tilSoizisunt Clarke 1886 (pentru America de Nord), Clarke 1880..tru Africa), Bessel 1841 (pentru fostele tan sovietice, Japonia ~i~ de sud-est a Asiei), Everest 1830 (pentru India ~i partile

~U::0a!e sud-estului ~~iei) ~i Hayford 190~ (p~ntru c~lel~lte p~iolta :. In urma cucenm de catre om a spatmlUl cosmic ~l datonta

.UAOJta~aprecedent a tehnologiei in anul 1984 tacile occidentale

:~S._84a~lDtrod~s proiectia U.T.M. pe elipsoid asociat sistemului

~(tiii rnetode:~ermJ?~tcu ajutorul sate"itil~r artificiali ~i P~~antului:,: asociats' POZ1t~onareglobala. EhpSOldul de rotat1e utlhzat este[~":!'I0~El'ICJ;~~UIUJ de refe~nta intem~tion~~ W.G.~.-84 (W?~D:.11b1Itarea sistel11T~M 198~~ IOtrodu.s pnn .utlhzarea 10 scop~ .cI~de'1 '%).l'oate v ~IUIde POZIponarepnn sateht G.P.S. (Global Posltionmg

, . anantelesaleau acel~i caracteristicide baz1l.

l1I!Ura6.16.Zonele ~i fusurile de meridian pe care se desfa~oara teritoriulRomaniei

· Este0 proiectieconforma (piistreaza unghiurile nedefonnate).t:f Fiecarefus beneficiaza de propriul sistem de coordonate planeinitde:

· axeleOx (orientata spre nordul geografic) - reprezentata deproiectiameridianului axial ~i Oy orientata spre est - reprezentatade.P~oiectiaecuatorului in planul haqii.

· ~gInea sistemului de axe este ales astfel incat intotdeauna sa se

5~~ cu valoripozitive.Origineaeste deplasataspre vest cuN m.

c."'L Ol11enclatu c..";':o.u.U~de 4°-6°. ra..1otlor de plan pleaca de la scara 1: 1000000 cu'. . N_' ~l.notattldetipul:NL35-08

. l l?dlcaemisfera

cu~Indi:aZonalatitudinala(pentru Romania zonele K, L ~i M.35 nse Intre 44° ~i 480 )-numiiru· 08nun,>;_ I fusului (34 sau 35 pentru Romania)

-"<I.( ul tI ..ou de harm ce compune harta cu scam 1: 1000000

87

Atentie deosebita suporta proiectia cilindricacilindrul este tangent pe un meridian dat (a fost descri ~transvetj1772 ~idezvoltata de matematicienii Gauss ~iKruger)sade la\1i}'

Proiectia Gauss-Kruger este 0 varianta a proie t' .Mercator utilizata in ~omania .din I?? 1, o.d~tacu adop~a~:lal'~a~de coordonate 1942, 10d~memul mlhtar ~l10tari precumfI SiStiSovietica, Iugoslavia, Germania, America de Sud etc. osta

In sistemele de proiectie UTM (datum WGS84) ,

Kruger (datum Dealul Piscului sau Krasovski) Ro ~Ia~poate fi reprezentata in intregime pe 0 singura harta in~ ~

v A b I. A d

' rucanoastra acopera m am e e cazun cate oua zone 18 _24 - 30E.

T;

fi

I..I ..,,

,.;,"-,..' .I, ,'\...: :

Tabelul 6.4. Parametrii de proiectie

ProiectieMeridian Latitudinea FactorCentral ori inii de scara

A.o k,o 0 9996o 0.9996o Io I

Latim~aI

Estulzonel Fals

Xo18 - 24 E 500.000 024 - 30 E 500.000 0:18- 24 E 4.500.0000:24 - 30 E 5.500,000Q'

ura6.17. Defonn1iri ale proiectiei Gauss-KrUger pe teriloriul Romaniei(dupa Nastase A.)

Parametrii proiec(iilor UTM

WGS 1984 UTM Zone 34NPro' ,

leqle: Transverse MercatorEstfals: 500000,000000

~or~ fals: 0,000000j(.' F endian central' 21 000000" act d .,

,c" L .Or e scara: 0 999 600ahtud' ,U' Inea de origine: 0,000000a" nltatede x

Ji: Sisternd masura: Metrul (1,000000)',

' at Unitatea~~oordonate geografice: GCS _WGS _1984. 'f17453292 5 masura pentru unghiuri: Grad'; Prj 19943295). rnuIM' .

. eOdlan:Greenwich(0,000000000000000000)

:=J VHPI'I17.id17,,1'-'../ min,;;"? UB.!l"'}IdKM

B.oP/dNAA'Y'l17eP',,;()t!.1m _ J,.U.m//(lKm

E0t-h,.-mJ,../ m",I';m~;$,.1.R7_7,.s,mlh:..rm

Deoarece estul fals in proiectia UTM pentru ambe~34Nord ~i 35Nord este egal, reprezentarea ce10r doua zone,'(una la est de meridianul 24 E ~i a1tala vest) pe una ~iaceea~iIvor suprapune. in cazul proiectiei Gauss - Kruger a eelord~ale tarii pe una ~i aceea~i harta va exista un spatiu intre c~~reprezentari. Deformarile introduse de proieetia Gauss ~J!!,prezinta in conformitate cu Fig.6.17. Reprezentarea uneiad~o~in sistemu1 de proiectie al celeilalte zone nu este de dOflt.~,deformatii1erelative ale lungimilor ~i suprafetelor eresCseJIlOI

89

Datum: D_WGS_1984Sferoid: WGS_1984

Semiaxa mare: 6378137,000000000000000000Semiaxa midi: 6356752,314245179300000000Inversul turtirii: 298,257223563000030000

'. asovsky_1940Sferol.d.I<r are: 6378245,000000000000000000seiJ1laxarnica' 6356863,018773047300000000

seiJ1iaX~~irii: 298,300000000000010000I"Versu

\'0 1942 GK ZONE 5pV~K~. Gauss Krugerprolec

,tl.eS500000,000000Estfa s.Nordfals: 0,000000.d

'an central: 27,000000

Mert Ifactor de scara: I.'~OOOOOLatitudineade ongme: 0,000000Unitatede masura: Metrul (l,000000)Sistem de coordonate geografic~: C?CS_Pulkovo _1942Unitateade masura pentru unghmn: Grad

~7453292519943295)'. PrimulMeridian: Greenwich (0,000000000000000000)

Datum:D]ulkovo_1942Sferoid: Krasovsky _1940Semiaxamare:6378245,000000000000000000Semiaxamica: 6356863,018773047300000000Inversulturtirii: 298,3000000000000 I0000

~~ pot intalnii ~i variante ale proiectiei UTM care utilizeaza:/, Is~emde coordonate geografice: WGS 1984; Pulkovo 1942;lu'PIscului1970

',. ~;tu~: was 1984;Pulkovo1942;DealulPiscului1970erold:Was 1984; Krasovsky 1940

_ 6.3. Sisteme de poziponare globalaSiste

~h' tnele de . .f.,I:ylectelorstatic POZl!lOn~reglo~ala ~olosesc tehnica .de pozition~r~,,, SUprafataPa : sau 10ml~care, 10 once momente, onunde s-ar gasl

'~II.~cesta furn~ntului, in apa sau in aer (fig. 6.18.).- ~IprecisePfDlzeazautilizatorilor informatii actuale in timp real, caentrunay' ~.

19area 10 slguranta.

WGS 1984 UTM Zone 35NProiectie: Transverse_MercatorEst fals: 500000,000000Nord fals: 0,000000Meridian central: 27,000000Factor de scara: 0,999600Latitudinea de origine: 0,000000Unitate de masura: Metrul (1,000000)Sistem de coordonate geografice: GCS_was _1984Unitatea de masura pentru unghiuri: Grad

(0,017453292519943295)Primul Meridian: Greenwich (0,000000000000000000)Datum: D WGS 1984- -

Sferoid: WGS 1984Semiaxa mare: 6378137,000000000000000000Semiaxa mica: 6356752,314245179300000000Inversul turtirii: 298,257223563000030000

PULKOVO 1942 GK ZONE 4Proiectie: Gauss_KrugerEst fals: 4500000,000000Nord fals: 0,000000Meridian central: 21,000000Factor de scara: 1,000000Latitudinea de origine: 0,000000Unitatede masura:Metrul(1,000000) 1942Sistem de coordonate geografice: GCS_PulkovO_Unitatea de masura pentru unghiuri: Grad

(0,017453292519943295) 000000)Primul Meridian: Greenwich (0,000000000000Datum: D Pulkovo 1942- -

9091

Un sistem de pozitionale globala GPS est

sistemului global de navigatie prin sateliti, uti1iza~ dun Slifurniza informatii necesare determinarii pozitiei uno~ar pe-suprafata terestra. PlI.",

e de pozitionare mentiona~e sunt indepen~e.n~e, d~~au inSistentel lea~i componente, fimd astfel poslbda unhzarea,~ lor aC~orapentrU ridicarea preciziei masuratorilor.iJilitaIIa~~sm de pozitionare globala este compus din treiOeice SIS: segment cu functii bine definite.c:nte,fiecaf

SITuetura sistemu/u; GPS6.3.1.~.A~~~~

.~,.:"",.Mft:wtU ~A~$:

, /

Figura 6.18. Constelatia satelitilor G.P.S.

Primele realizari sunt in domeniul radionavigatieimarineodata cu aparitia sistemului LORAN (Long Range Aid to Navi'_ este primul sistem care folose~tepentru pozitionare diferentifdintre doua unde radio receptate simultan.

in anii '60 devin operationale sistemele TRANZIT (STSlKADA (URSS) care au folosit ~asesateliti cu orbitepolarejreceptori la sol capabili sa sesizeze schimbarea frecventeilaapf,0:sau indepartare (efectul Doppler). Precizia masuratorilor .moment era de :t 0,2 - 0,310.;

Ca sisteme de tip GNSS (Global Navigation SatelliteSysfolosesc urmatoarele trei tehnologii: i '

. NAVSTAR - GPS (Navigation System with Ti~ng and_ Sistemde navigatiepentru urmanre ~idistributle- GP~'~,. ~ . trolata mdezvoltat de SUA fimd dat m folosmta con 'a(disponibilitateselectiva)iardin 1995in folosintadeph:ii,

. GLONASS - realizat in fostul URSS ~i declarat ope1986 ' lem'

. GALILEO _ EGNOS - este 0 incercare in curs de l1UP '0

myel european.

Figura6.19. Planurile orbitelor GPS

Segmentul SpatialNAVST AR - GPS

· cuprinde24 sateliti disp~i cate patru pe ~ase orbite la 20350, altitudine(Fig. 6.19.).

· au 0 perioada de revolutie de aproximativ 12 ore.

· durata de viata a satelitilor sistemului este de aproximativ7,5ani

· si.stemuldispune de cinci sateliti cu functie de rezerva ~i controldlsP~iintre planele orbitale,. . ,

pnnclpalafunctie a satelitilor este de a genera ~i ernite in

r~. . ~~anenta semnale pe doua frecvente diferite. Semnalul transrnist,

~ naP, nd~ &ecventa purtatoare, codul de acces la date, mesajul deVlgat.

" GLONA~~~Isemnatura satelitului..ClI .

.. pnnde 24 satel't

'

di . ~ .rb

. ..1 1,," 19100 \..~ . I I Sp~1 cate opt pe trel 0 lte cvaslClfCUare a

,~ Segl11en1\.111altitudine.NAVSl'tul de Control

AR - GPS

93

. compus din mai multe statii de monitorizare '

impreuna cu antenele de receptie; ~l de COOtti

. are atributii in mentinerea ~i reglarea orb' .

implementarea tehnicilor de protectie a datel Itelo~

selectiva asupra datelor pentru diferiti Utilizato~ (dlSPo~ftecventeiceasurilorsatelitilor~itransferulrnesaj'1sUpra~catreconstelatiade sateliti. e or de

GLONASS

. 0 statie principala de monitorizare~i contro (la M ..~ ' d h

' , OSCOV

numar nepreclzat e ec lpamente pe tentoriul Rusiei.Segmentul ntilizator

. receptorul ,sist~mului GPS este principala compOi'segmentulm pnn faptul ca operatorul vine in contactacesta.

. Rolnl receptorului este de a capta ~i prelucra semnaleisateliti oferind utilizatorului pozitia spatiala In functiedede referinta,

Principalele componente ale receptoarelor GPS sunt:. antena - poate fi antena intema sau extema aparatului

rolul de a receptiona ~ifiltra semnalul. microprocesorul - are rolul de a controla modul de ope.

decoda ~i procesa dateIe primite in vederea stabilirii'vitezeide deplasare,timpuluietc. ;.

. sursade energie .~.

. componentelededicate comunicariioperator- receptor~I

~idisplay)

t utilizate in activitati de recuno~tere a terenului,f re'vent Sl~lor vizibili la un moment dat, traseul parcurs, viteza de

f sateItJ , d I.

,

'!.I1.Ari'.a , ' d:rI>i'hade ep asare etc.1JiI'~~zif1a~l uw\"

re topograficeRece?t~areciziide masmare bune (:is m in determinariautonome,

. ~Zl~taPreal- diferential~icca ~.cm~prinprocesarepostiferentiala)..10I11.1~urnp u precadere in domemde 10 care ete necesara 0 buna

~.t11aat: ~ozitiei. P~z,i~ta capacitatea de, a proce,~ codurile C/A. Inare'sition-codelC1vdlanAcces-code)~IP (PrecisionCode) cu 0. . ~~~ rnaibuna decat C/A , executa masuratori pe unda purtatoare'::enta-1575,42~, 1..-19,05cm).

Receptoare geod~z~ce. . ,. ~ ~-Prezinta caractenstl ~I preClZll de masurare foarte bune (::1::5m 10

inariautonome, cca. 5 mm prin procesare postiferentiala) sunt

1!U~tecu precadere in domeniile in care este necesara 0 foarte buna:nninarea pozitiei. Prezinta capacitatea de procesa codurile C/A

e Aquisition-code / Civilian Acces-code) ~i P (Precision Code),t3 masuratori pe unda purtatoare Ll (ftecventa - 1575,42 MHz,19,05 cm) ~i L2 (ftecvente - 1227,60 MHz, A. - 24,25 cm)

l!zand 12 pana la 40 canale ce permit comunicarea cn satelitii dinl d'

fi'

erne I ente.

6.4.Clasificarea receptoarelor

In functie de marimile cu care opereaza ~i in.~ctie ~~~..oferitase deosebesctreicategoriide receptoare:de navlgape,to ).geodezice.

Receptoarede naviga{ie prec§lAu caracteristici~i precizii modeste fiind util~~ate~~einfo!

domenii de activitate in care sunt suficiente pozttJ°niifl(navigatie terestra, navala ~i aeriana).

94

7. PRELUCRAREA DATELOR GEOGRAFIC '

INTERMEDIUL SIG - ANALIZA SPA TIAt!.R.1

1 Tipuri de date ale mediului GIS7. (date vectoriale ~i date raster)

. a entitiitilorgeografice care compun 0 harta digitala, Reprezentarelizeazaprin intermediul elementelor de tip vector ~iIjgentA)se re~titatilorde tip vector pe ecran (de catre software) se

r. Ati~a~ea~trni matematici (geometrie, trigonometrie, algebra),pe a goordonatele carteziene ale punctelor sale determinante, d dela co. .

[I . .a sa geometnca, dupa cum urmeaza.ladetin~1estedeterminatde coordonateleabsoluteale plasarii sale· ~nclanlspatiu (X, Y/Z). Se afla la intersectia a doua dreptetnP dim

' .E d dilrdonate), nu are ensmlll. ste recunoscut e me u

~CAD datoritiispecificatiei interne a fi~ierului ca este vorba de

punct.In cadrul ~IG p~. punct se reprezintii: cote, v3rfuri, foraje,sta~imeteorologlce,stiilpi etc.

. Linia definitii ca segment de dreaptii pe baza coordonatelorpunetelorextreme, este alcatuita dintr-o multime de puncte ~i arenumai 0 singurii dimensiune (lungimea). Este recunoscuta deaplieatiidatorita specificatiei de tip linie. Exemple de linii sunt:reteauahidrografica, reteaua de transport, em de comunicatie etc.

· Cereulva fi constituit de catre software pornind de la coordonateleeentrului~irazii;

· Areul de cere necesita pe langa coordonatele cercului ~i raza,Coordonatelepunctelor de capete sau un capat, unghiul cuprins ~isensu! de constituire;

· ~uroe.1espline (NURBS8) necesita coordonatele punctelor deI eXlUne/tangenta~ianumite conditionari globale (Fig. 7.2.,7.3.).

Figura 7.2. Curbii spline.Forma depinde de pozitionarea

punctelor de control tip pod/nod

Scopul principal al implementarii Sistemelor I tI 'I

Geografice este Analiza Spatiala a datelor ~i an o~a,georeferentiate ~i regionalizate. Un SIG este un medi v~~itJf

pentru analiza spatiala (Haidu, I., Haidu, C., 1998). Mediul i~tl1n ,in care se realizeaza analiza spatiala este harta, alcatuita diorrn.informatie (layers) ~i date atributare. n s

Efectuarea analizei spatiale in cadrul SIG presupune pspecifice care combina sistemele de gestiune a bazelor de i'd'metode de analiza statistica, cu tehnici de procesare a imaginiJ.aprocedee de cartografiere computerizata. Metodele ~i proeedanaliza spatiala se pot grupa in mai multe categorii (Fig.'~trebuie sa indeplineasca simultan urmatoarele cerinte: examiR:interpretarea datelor, evaluarea cantitativa ~i calitativa a enti:rproceselor ~i fenomenelor din spatiul analizat ~i oferireaunu'i.concret pentru luarea unei decizii corecte.

OPERA TII SPApALESpatializarea inforrnatiilor(interpolarea, agregarea),Crearea ~iAnaliza MDE,

Filtrarea

ANALIZE SPA 'flALEAnaliza infonnapei

punctuale, Analiza de retea,Analize de veciniitate,

Analiza de vizibilitate etC.

" METODE ~ PROCIDEE .JI~ DEANAUZA.SPATIALA.~

MODELARE SPATIAL.AOverlay vectorial, rnatricial,rnullicriterial, de agregare a

datelor, vector/raster;rnodelare rnaternalica

MODELARE

SPATIO-TEMPDRALADeterrninista. sta1is1ic3.

stochaS1ica 8

, Non_u 'r.bl.~~e(dacan~oem Rational B-Splines - rnetodli precisli de reprezentare a liniilorlitate rnate~nt,sub forrnlide retea Pot deterrnina 0 suprafatli). Beneficiazli de' ...ahcli'

Inf1uenle ~1este U~orde modificat deoarece fiecare pod/nod al sliuazlisUprafaiadoar pe 0 portiune limitatli.

97

Figura 7.1. Metode ~i procedee de analiza spatiala(dupa Haidu, I., Haidu, c., 1998)

96

Control Point . wi textual, fontul ~i manmea literelor, alinierea ~icontlnU

(1~' alstocarea entitatilor grafice se face sub forma deJ~eprezentaj~acest mod construirea/afi~area unei entitati se faceiJ1erasterI ' te amplasate pe toata suprafata acesteia, rezuItand 0COora I

. .d

.1JU(1ct~d linii ~i co oane, mtersectIa mtre acestea genereaza',(J1Iatrlce)a: rasterului:pixe/u/. Spre exemplu, un segment de9 de baz une din puncte/pixeli care au 0 culoare distincta fata

ptase ~~rn~ginii,densitati ~i dimensiuni care pot diferi de la 0.(1dalut1~laalta. In imaginea raster, 0 entitate grafica nu este 0}oei\r:~n~ulara,pentru ca punctele de culoare care 0 disting sunten!, oniuratede puncte ale fundalului ~ieventual de al celorlaltet mc ~ d

,' . I ~

~i existente.A~a ar, lmagmea raster este 0 matnce rectangu ara!eli ~i doar cromatica acestora ajuta ochiu/ uman sau;:'e-ulsa distinga entitalile reprezentate (fig. 7.5.).

Control Polygon

Entitatile mai complicate fig. 7.4. secelor de mai de sus, astfel:

. Polilinia: succesiune de linii sau arce adiacente (concatenai'

. Poligonul: succesiune de linii sau arce adiacente (conca'la care punctul final coincide cu punctul initial, rezultfu1dcontur mchis.

.

Figura 7.4. EntiUiti de tip vector (puncte, linii, poligoane). . de;

Pentru etichetarea entitatilor descrise mai sUS(den~e :.vfufuri, loealitati, sWzi etc.) se folosesc adnotari/e (te~tepunYi'reprezentarea grafica) ~i care sunt definite prin: eoordonate e :

Figura7.5. Reteade celule de tip raster

~:? mediulGIS,fiecarepixel al unei imaginide tip raster are eel putin:C:~ neta.(eoo~don~«:X, Y) ~i0 informatie. de atribut (culoare~. C~

'~Qte . ~tonlor, nDaglmle raster pot sa conpna elemente defimtom!!Ire,fn~nInfo.~atiile de tip atribut. In afara de specificatii eu privire lal)aratne~nnatitlede tip atribut pot sa fie date referitoare la altitudine, sauline attncarac~ristici pentru tipul de raster (temperatura, precipitatii,

'Ografice:sfef}ca, raporturi intre suprafata ~i lungimea reteleiIIId fi repe.). In acest caz, imagineade tip raster are trei dimensiuni,. mOdele :zen~ti1 ca atare de catre prograrnele mediului GIS pornind. Utnence.

98

Imaginile tip raster pot proveni din:. Scanarea (copierea) unor planuri/haqi existe te

(barrie,carton,film,ozalitsau calc)- numitsun Pe Sllanaliticasauarhivatraditionalii. !portQI1Qli~"

. Fotografiereaaerianaa teritoriului.

. De la sateliti specializati.

. Alte surse (import/export, desenare explicitii etc.).

7.1.1. Meto!!.e §i procedee de analiza spatia/a. - .- -.. j

Sistemele Informationale Geografice au la baza I '.Geoinformaticii,tehnicide reprezentarecomputerizataeentePamantului (Cartografia Computerizata) ~i metode a~ ~

Spatiale. Geoinformatica reprezintii 0 disciplina inspecializata pentru lucml cu bazele de date spatiale ~i clfcolectie de aplicatii ale tehnologiei informationale in vederea.~informatizate a suprafetei Pamantului ~ia entitatilor acesteia. .

Un program SIG care nu poate efectua analize spatiale.~un program de Sistem de Cartografie Computerizata. .

Metodele ~i procedeele analizei spatiale care se baz;.<

tehnologia informatica aflata intr-o deosebita dinamica,se de'mod continuu prin aparitia in permanenta a unor alte nOF'odatii cu dezvoltarea tehnologiilor ~i puterii de calcul har~software. Din acest motiv, in faza actuala de dezvoltarea'Spatiale, limitele dintre operatii, analize ~i modelari nu sun.t.definite. S-a adoptat astfel, 0 maniera de prezentare de tlP.1!(Haidu, 1998), de la operatii simple, la analize profunde ~modelare spatiala."

Operapi spapale singulare. Se refera la problemeprimul rand de aspecte cartografice, cu adresare asupra .

spatiale de baza incluse in stratele de informatie (laye1.c fitema. Aceasta categorie cuprinde metode care prelucre~~ ~Iii;existente intr-un singur strat sau transforma in~~rmat~ll~d6;obtinerea unor informatii noi. Principalele operatll spatt~eili

se ~ ~ ~~tializareain~o~atiei ~riii ~etod:filt~(ModelulNumencal Terenulm)~loperatllspatlaled- .

tia1e singulare. Acest tip de procedeu se..Illite s~~r_unspecific aparte al analizei ~i anume ca noilerizeazapon sunt rezultatul prelucrarii unui singur strat derii de ~a!ese remarca analizele spatiale ale informatiiIora(ie. A.IC~ormatiilorliniare ~ianalizele de vecinatate. ")

jU~e,ale~e JIlodelare spatiaHi. Sau met?de d~ analiza spatiala. etode bazeaza pe metode matemabce ~l pe modelareala,. seadaptatela entitiitile spatiale cu care se lucreaza (punct,_at1~a ~i la cartografie. Aceste metode se implementeaza cu

~.o.9hgon)pachetede programe (extensii) ata~ate programului de£IIIunorlimbaj de programare care utilizeaza ca algoritmi de

... ,eu U~lgebra cartografica ~ ~i booleeana, statistica cartografica,l~.rar~functii matematice. In aceastii categorie intra tehnica de

'y ~~suprapunere~e harti) ~i dive~s~ proceduri deri~a~e ?in,- :- overlay vectonal, overlay matnclal, overlay multlcntenal,

lID'de agregare. etc. P.roced~ul este d~ tip IN/OUT in caremlede informat1e trebUle sa alba acelea~l coordonate, sa suporte

PJlrenta.Se urmare~te aflarea relatiilor intre stratele care ocupai spatiugeografic. In sistemul ESRI ARCGIS acestea se numesc

',~',ede geoprocessing. Ele opereaza date spatiale care apartinau mai multor layers, prin analiza de hp intersection, combine,

union,merge,clip, modifY sau updatefeature,_'. -odelarea spatio-temporala. Se realizeaza prin apelarea mai0r straturide informatie ale aceluia~i teritoriu, dar prelevate lant~ ~iferitede timp. In acest caz este vorba de incorporarea"Toglelspecifice seriilor de timp deterministe sau stochastice.I rebuie . -

'HAeI mentlOnat faptul ca alte operatii singulare precum:t de editare vectoriala, de editare a atributelor, calculele

I~lilor~ce . (~a~uratori privind distantele, ariile ~i perimetrele'atarii : tIp ~lnle~i poligon care apartin unui layer) sunt specifice

Cate~rn~~late.a bazelor de date ~i cel putin ultimele pot fi~eideda~lClde Interogare a bazei de date. Tehnicile de interogare.'nivelde~ nus~ntprocedeeale analizeispatiale,ele constituieun

nVeStIgarea datelor.

100

7.2. Modelul numeric al terenului (l\1N'f)digital terrain model (DTM)

. ale caror variabile sunt date de diferite",atlce . I ~ ."T1lale Itand 0 reprezentare vlrtua a a aces tela.1I, l'rezu I t I . .~'e,.isllC, uprafete or es e procesu pnn care se reprezmtaModelarea:naturaHisau artificiala prin intennediul ecuatiilor

_, 0 .sUP~~~elarea supra~etei terestre e~te d~eciun. caz particular- atlce. suprafetelor m care trebUle sa se tma seama de_.odelarea ifiee ce tin de reprezentarea Pamantului sau a unor'e-IT1el.espec ta (sisteme de proiectie, sisteme de coordonate).'unidtnac~sdeModelul Numeric al Terenului include pe langa

Te[11lenlt~tudine 0 serie de elemente suplimentare cum ar fide a 1 .

( b . .d ~

) I.

~ inuitatiale terenu~u~.c~es~~,a rup~? cursun .e. apa , va onntI aspectului, Vlzlblhtatll,parametru atmosfencl etc.

~nteor,I

.ModeJulDigital de Elevatie (MDE) sau Digital Elevation1~1(DEM) este un MNT sau DTM unde variabila caracteristica

tiide altitudine. Este un model numeric al suprafelei terestre ceie aflitudinea reliefului prin intermediul valorU altitudinale a

et de puncte e$antion sub forma unei matrice dispuse dupa 0'Idecefufe cu forma rectangulara. Reprezinta punctul de plecarepentru calcularea unor elemente morfometrice ale reliefului ~i

Iiareahartilor tematice digitale cat ~i pentru analiza spatiala ~iJla~ea ~atematiea. Modelul Digital de Elevatie se poate realiza, in

elplU,pnn doua metode:

; · POmindde la 0 harm topografica prin culegerea datelor altimetrice:, subfonna vectoriaIa de tip punct (cote) sau linie (curbe de nivel);

· ~ baza imaginilor aeriene sau satelitare prin stereoscopie,tterferometrie radar (metoda relativ noua) sau radioclinometrie.

· dncadrul sistemelor informatice DEM-urile pot fi reprezentate inouatnoduri'·

repin Inodul ;ectoriaf, unde curbele de nivel vectorizate suntrezentatePrinte . d ( ) ( ) ( )(X) '-0Succeslune e puncte XJ,YI , X2,Y2 ... Xj,Yi ...

Si:;:~dcare au altitudine constanta ~i pot fi identificate printr-un. . e eoordonate.InInOd 'Undefi~ raster?prin in~ediul ~ei ~retelerectangul~ de.pixel~,Printr-un~e dtntre aee~tIa reprezmm un punct fix IdentIfieabd

Sistem de coordonate ~i care are memorata altitudinea.

Necesitateaacopeririicu dateomogenea unui . .eadrul unui proiect SIG, imposibilitatea de a cOlec~at~uCalidatele necesare unei analize spatiale de tip SIG ~i dIn.tere!infonnatiilor au detenninat apelarea tot mai freev~r~~nle ~spatializare a informafiei. Aceste metode repre~' t~ lIIel:. i': " I d" i': 10 a emlonnatll or spora Ice eXlstente, conlonn unor algorit .spatiu al arealuluide studiu,obtinandin acest fel info:' I~~

punct d~n:espectivu~ areal. Prin spa~i~lizare,i~treg arealu~t~~~beneficia m mod umfonn de date ~I m!onnatll, alcatuind'sau un camp de infonnatii continue. In aceasta eategOri:ioperatiile spatiale singulare realizabile prin metoda interpolare ca rezultat realizarea Modelului Numeric al Terenuluicud@'"Model Digital de Elevatie (MDE) ~i a trasarii izoliniilor-metodele de analiza a morfologiei MDE, metode de filtJ:.:influentare a variabilitatii datelor care lucreaza eu structuri:raster.

In cazulanalizeiGIS dinpunctde vederegeografic,treb~

in vedere faptul ca exista 0 distinctie clara intre suprafata tereS~i reprezentarea ei digitala. Atat modelul raster cat ~i eel vect~pot reda cu fidelitate realitatea din teren. Din aceasta cauzacela~i teritoriu se pot utiliza mai multe modele, alegerea~~

rncandu-se dupa criteriile scopului urmarit, acuratetea dateloruJvolumul de date etc.

Tennenul de Modelul Numeric al Terenului (M .. Prima/1

Digital Terrain Model (DTM) a fost foloslt pentru . d~1958 de catre Miller o::iLaflamme care I-au deftnlt.f

' .~

'f f . /II

reprezentare statistica a suprafelei continue ~ terenu Ul u~ i~jJ.,

numar mare de puncte a caror coordonate ortzont~le r:i:tr-uni .cu altitudinea (z) sunt cunoscute, reprezentare realtzala ;de coordonate arMtrar. 'C ",0

Modelul Numeric al Terenului define$te gen.er:a ,.e,.

digi/ala a suprafelelor prin aproximarea numerlf~ons'iluifJ~inconjuratoare, cu ajutorul unor algoritmi de calcu .

103

Apropiindu-ne ~i mai strict de prelucrarea d .

Modelul digital al terenului (DEM) este 0 reprezatelor g,

sistem 2D sau 3D a suprafetei topografice, a relie~~~e (fgeneral multiple utilitati: UI, Ca

wi dezvoltarii aplicatiilor de modelare matematica a.' 50, incepuI

,ei terestreb' tiwie altitudinea sau se adauga, pe hinga aceasta,e SUs d' ~ I '

paca.s Ie factorilor de me 1Us~u a ~enomeneor ce ,varlazariabllea. ~ica atare reprezentablle pnn suprafete contmue, se

UUinspaJ~~italecu 0 larga aplicabilitate (modele digitale ale~~~del~lu~ntilor, mod~lul ~igi~1 al ~empera~i aerului,,rsle!"P presiunii, al mvelulUl piezometric etc.). In acest caz,itatulor,re se pleaca nu mai reprezinta altitudinea reliefului, cidela ca . ~ I .

. fenomenulUl10puncte e respective.itudlOe~ungultimpului, importanta analizei spatiale prin'e

d~al modelelor digitale dar ~i metodele noi de achizitie ae IU .I

..d'~ x ~ I. dus la utilizarea unel termeno ogll care hera astle :

rJ:ites States Geological Survey's (USGS) distribuie patrude modele digitale de elevatie cu anumite particularitatiute sub denumirea generica de DEM (Digital Elevation

I), derivate din harti topografice la sciiri diferite, obtiniind astfel!entariale DEM cu latura de: 7,5 minute, 15 minute, 30 minute ~i

· Digital Terrain Elevation Data (DTED) este folosit de U.s.NationalImaging and Mapping Agency (NIMA) pentru modelestandardde tip raster ale altitudinilor. Aceste produse ofeca unminim de date pentru aplicapi care necesita informatii desprealtitudinea, panta ~ilsau ,,rugozitatea" terenului. Standardul~e~can DTED reprezinta 0 retea de puncte cu cota cunoscuta cu

~elOlv~lede acuratete (.dtO,.dtI, .dt2), realizata in scene de lOx10,DezolutI~este de 30 secunde de arc (aproximativ I kIn) pentru

D~D n~vel0, de 3 secunde de arc (aproximativ 100 m) pentruni lD Ol~ell ~i de 0 secunda de arc (aprox. 33 m) pentru DTEDSi~ 2 (Fig, 7?,), in coordonate geografice pe elipsoid WGS84 ~iLev~ de refenntii altimetric nivelul mediu at marii (Mean Sea

ex~; MSL~.Pe~n:uD!ED nivell .~i2, datelealtimetrices~tiarPre ~~pe lII1agllllaenene sau satebtare prelucrate StereoSCOpiC,

(verti~~a absoluta trebuie sa fie de :1:50m (orizontala) ~i:1:30m(vertical:) pentru nivelull, respectiv:1:23 m (orizontala) ~i:1:18m

pentru nivelul2.

· vizualizarea configwatiei suprafetei studiate in eda confi~wapei d~ ansa~blu a reliefului, corel:te e~ea .structurn geologlce, unhzarea terenului, identifi UeI<tipuride peisaj~ielementeleantropice; Catea:

. determinarea ~i vizualizarea cartografica a u..s:: . (hi

'd

' normOuometnce psometne, ensltatea ITagmentari.adiincimea ftagmentarii reliefului, pantele, relie1expunerea versanplor etc.) determinatoare de peisaj;

. determinarea lungimilor ~i suprafetelor specifice uno

geografice ~ide peisaj (Iungimea ~i lapmea bazinelorhi,lungimea segmentelor de riiu, lungimea ~i ina1timea'altitudinea ~iraspiindirea suprafetelor de nivelare etc.); i

. trasarea de profile cu diferite scan verticale pe diferitealii'[sub forma de funcpe y = f{x), in vederea dete'evidentierii unor fenomene ~i procese geografice ~ii(aspectul interfluviilor, ~ei, aspectul vailor, suprafete demglacisuri, profile longitudinale ale talvegurilor, pragurfrupturidepantaetc.); .

. vizualizarea anumitor componente ~i tipuri de peisaje,cfi vizualizate in teren sau care cu greu pot fi repera~

(suprafete de nivelare, creste, cueste etc.); ~. desemnarea unor atribute de tip temperatura co~l~te ~u ;u'I

~i folosirea unui gradient termic pentru vanatta Inpermite realizarea hiirtilor repartizarii spatiale a tern],medii anuale~ilunare. 11

d baza itIl'MDE (DEM) reprezinta componente e. te sub

Sistemelor Informationale Geografice, fiind cons!der~eoar~'t1ale acestora (Digital Terrain Modelling systerns~ t realiabsolut necesare in aproape orice tip de analiza, au OS'I,

105

. Shuttle Radar Topography Mission (SRTM)international coordonat de ditre NGA (Nat' este Uit

. . . lonal,-,Intell~g~nce.Age~cy) ~I NASA ~attonal Aeronautic '-I ,

Admimstratton). In luna februane a anului 2000 san,

ENDEAVOUR a .petreeut ~ 1.zile i~ spatiu fiiod ~~~ta I

sistem radar special care sa-I permlta realizarea ~I

. R I.

b . unUl I)jreliefului uscato Ul'. e~o upa 0 tmuta este de 30 .'

teritoriul Statelor ~mte ~I 90 ~ p~ntru celelalte teritorii~(Se pot descacca, amt pentru tentonul USA dit ~ipentru -.

regiunilor globului de pe site-ul USGS: http://seamless.~aj'j

. odele numerice ale inaltimii obiectelor de la suprafata

. f;)(ista~~@e exemplu c1adirile) care poarta denumirile de DigitalterenuluModel (DSM) sau Digital FeatureHeighModelSurface(praM>'

rile GIS complexe (ARCGIS) sau programele

softwa:e-~rnagine, ENVI, ERMapper etc.) permit elaborarea de,ate(Br a~ce ale terenului ~i utilizarea ulterioara a acestora prinde numenrrnatoarelor etape complexe prin care se urmare~te.gerea,Uculegerea datelor de intrare, prelucrarea acestora ~i'hrea ~l

j8arearezultatelor:

'. Figura7.7. ModelDigital de Elevatie de tip DTED level 2DepresiuneaBra~ov,Culoarul Rucar-Bran, M-tii Bucegi, M-tii Piatra

Craiului,M-tii Postavaru, M-tii Per~ani).

106107

.u~zisa a modelului ~i la alegerea structurii deroprl TIN)rea P d telor (raster sau .

~eJltar~~!ate/or reprezinta procesul prin care se obtin date de la,4chiZ'(uz.ra Sistemului Informatic Geografic ~i convertirea

uJ:S~extertoaformatdigital specificSIG. Aici trebuie sa se retina10raintr~u~ileintrodusein faza de achizitionarea datelorse vor

lid~~~ivor compromite intreg procesul de analiza spatiala.iin I de obtinere a datelor spatiale sunt de 0 mare varietate,Sursee care este necesara 0 distinctie intre achizitia datelor noi

'v Pentru . tx - h...

d I . fiistente. Om aceas a cauza ac 'z'l,a ateJor nOI se ace cu:celorex ~ cadru1

.di - .1 fi

I, aratede masura 10 n can or topogra ce (pentru date· a~ovenitedin masuratori in teren se folose~te statia totala -P .

)tahimetru electromc ;

. metode ale teledetectiei ~i aerofotogrammetriei (interpretarea

imaginilor satelitare ~i a fotografiilor aeriene );. GPS (sistem de pozitionare globala prin satelit);. scanare cu laser (realizeaza direct modele digitale ale terenului);

Figura 7.8. Model Digital de Elevatie de tip ASTER

. rea/izarea MNT: achizitia datelor ~i construirea modelulu

. corectarea MNT: corectarea erorilor ~i eventual ac'modelului,opemtiunide filtmre, combinareamaimulto:provenite din surse sau perioade diferite, transfonnarea:,""'"modelului(TIN- raster~iinvers);

. interpretarea MNT: analiza modelului ~i extragerea infqutile;

. vizualizarea MNT: redarea grafica a MNT (reprezentari 2~

animatie,etc.),etapastranslegatade ceaanterioara;" '

. exploatarea MNT: dezvoltarea aplicatiilor spectf'ice,domeniul dorit. J. "ace

Oe~i parcurgerea tuturor etapelor este obhgatone, "~. e~~

poate face 10 ambele sensun. Astfel, rezultatul care s" - Prb_ antertoara, .

etapa poate reprezenta un feed-back pentrU etapa 'se reia obtinandu-se un nou model corectat.

7.2.1. Realizarea Modelului Numeric al Terenului . J

/ a anurnitoT"Pentru a genera MNT este necesara parcurge~~ / dateA.

care se refera in principal la modul de achizl(le a

108

, Achizi(iadate/or existente se face cu:

f . tableta digitizoare (pentru hArti, planuri etc.);

· scanare (pentru hArti topogmfice pe suport clasic, fotografii,. imaginisatelitare, desene etc.);

· digitizarepe ecran (tmnspunere in sistem SIG a elementelorgeograficereprezentate pe hArtile topografice, imagini satelitare,aerofotogrameetc.);

· manual(prin introducerea coordonatelor).1

-i Dintr .. . _ .grafi e toate aceste metode, cele mal exacte sunt ndlcanle

ICi'>l"

alce (nu se aplica in zone foarte accidentate), ridicarile GPS<. este r .

'~a1Ulu" Imltata de performanta GPS-ului ~i de ecranarea~,~ef~i ~l~~~~enitde la sateliti de catre zonele impadurite, forme de~tare (e In), metoda stereoscopica ~i interpretarea imaginilor'~tizarea roareacre~teodata cu fragmenterea reliefului ~icu panta).i _w1lOrind:urbelorde nivel are 0 acuratete medie spre mica, datorita

Se de generalizarea elementelor hartii la scarl mici,

uniformizarea reliefului intre curbele de nivel ~i lip' 'cazul crestelor, abrupturilor sau ~eilor. sa Infol111~

Avantajele ~i dezavantajele acestor metode'A 1

- SUntsuccmt m ce e ce urmeaza:

Ridicarile topograficeAvantaje:. se obtin date foarteexactecu ajutorulcarorase pot b . (.

o tIne"

precise; t" "

. surpri~d in .de~~lli~partic~arimti al~ reliefului (abl11Pturl!~alte dlscontmUlmtt) care, mglobate m algoritmul de c ~modelului, due la cre~terea calimtii reprezentarii terenuI:~

Dezavantaje: '1'. costul foarte ridicat al instrumentelor folosite;l

. timpul relativ indelungat in care se fac ridicarile topo'posibilitatea utilizarii acestei metode doar pe spatii restran'se!

. foarte greu de efectuat (uneori chiar imposibil) in zone~cum ar fi unele regiuni montane sau regiuni in care ~.interzis(conflictearmate,de exemplu). '

'e'

opeZ(lV(l":e' de~i mai mic decat eel al unei ridicari topografice, prerul ~~i suprafatA,ramane inca prea mare pentru multi

pentJU ~" utili~~~telor care poate fi diferita in functie de relieful suprafetei

, precJZI~erorile sunt mult mai mari pentru regiunile montane careteres.U::~marl oscilatii ale valorilor morfometrice (in special panta)PreZln... . 'I d A '

Parahe cu reglUOl e e cample.incom t'

dele fotogrammetrice ~i ale teledetectiei tind sa devina,'~~~~emodalitati de culegere a date,l~r,altimetrice A necesare-II'.. MNT. Acestea sunt metode de achlZltle a date lor 10 care se

r~1minimalizarea efortului de culegere a date lor simultan curea acuratetei modelelor rezultate. Folosesc atat aerofotograme

.~~imagini satelitare. Sunt utilizati senzori pasivi (echipament.rafic sau radiometre) precum ~i imagini obtinute cu ajutorul0riloractivi cum ar fi sistemele RADAR: Radio Detecting Anding~iLIDAR: Light Detection And Ranging. Exemple de MNTteprin teledetectie: ASTER ~i SRTM.

Digitizarea de pe hartile topograficeAvantaje:

· haqile pe suport de hartie sunt foarte raspandite, au un pretac~esibil~i sunt realizate intr-o gama larga de scari;

, · eXlstentahartilor editate in perioade diferite de timp perrnite,pentru acel~i teritoriu, realizarea studiilor din perspectivaevolutiva;. '

=s~nta a ,numeroase haqi tematice care, de~i nu sunt folosite111:mI ~llZarea MNT, pot fi foarte utile in cadrul analizei

/) 0 oglce cu ajutorul SIG'eZavl'''' ' ,Oje:

· curbelede mYel '..x 1.

d"

1 di tul' ,.

1dedatee .reprezmw va on eJa mterpo ate n se lOlttao a do ~trase dm teren. Cum pentru obtinerea MNT se folose~te

telativ~lnterpolare (intre curbele de nivel), se explica acuratetea· PtOdur USaa modelului digital;

cereaerorilor in momentul digitizarii curbelor de nivel;

La momentul prezent, ridicarile topografice, prin '~rdatelor furnizate, constituie una dintre cele mai importante~I~metode de achizitie a datelor la scara locala ~i in specia~icompletarea cu date de detaliu a setului de date existent. >

Teledetectia §i aerofotogrammetriaAvantaje: :. suprafata mare ~itimpul relativ scurt de achizitie a datelor;. relativa ~urinta cu care se obtin datele ~iobtinerea unor ,,t' I

o acuratete medie sau mare; 1 c

. posibilitatea eliminarii datelor redundante in momentUP311!ii=- la com '~

datelor, densitatea acestora putfu1d fi adaptata ~ 111I"'"reliefului; se pO"

. se pot obtine date ~i pentru regiunile pentrU car,enU graf\Gicelelalte metode (zone pentru care nu exi~~ hartl to~wre~'in care accesul este interzis din cauze pobt1cesaUm1 '/1cu teren foarte accidentat),

110III

. concentrarea datelor de-a lungul curbelor d .acestoraintrecurbe; e nlvel

. lipsadatelorin cazul abrupturilor,crestelorstan '" .1 coase V1O~eu3.rior; , ,

. hartile topografice nu surprind suficiente elern ~ '

pentru a putea fi folosite la realizarea unor rnod len~ d" e e dlgita

pr~ise absolut necesare 10 procesele de sirnulare (d .reahzarea modelelor culoarelor de avala~a, ravenelor~,necesaredatesuplimentare. '

GPS (Global Positioning System)iIiZlI(ea

t 'e: .;A.,lltlta! d aparate performante se pot obpne date de calitate ce duc la, fo1~slnea unor MNT cu acuratete mare;bt1ner .. . ~o !'fAposibilitatea memoraril unw numar mare de date ~i chiar a

, eXiS tariiGPS - ului la PC pentru descaccarea datelor direct inconecSIG; . . datel l:~x...:' MNTtJU achiZIponarea or necesare rea I.UUd este 0

, ~~rnativamai economica a ridicarilor topografice clasice.Dezavantaje: ..., lafel ca in cazul ndicanlor topografice metoda se poate apliea pe

suprafete restninse;, GPs-urilenu se pot folosi decat in spatii deschise. In cazuI

suprafeteIorimpadurite, in vaile adanci, in apropierea versantilor,inpe~teri~ichiar in apropierea cladirilor semnalul de la satelip esteecranat,receptoarele GPS fiind inutilizabile.

Hartile topografice constituie una din cele mai utiliza

achizitie a datelor. Exttagerea datelor de altitudine de Ntopografice se face prin digitizarea manua/a, semiauto.automata a curbelor de nivel ~ia punctelor de cota. (fig. 7.9.~,'

Generareamodelulu; consta in crearea unei suprafete continuemetodainterpolarii pledind de la datele existente sau noi, culesenasau mai multe dintre metodele amintite anterior.

Interpolarea reprezina calcu/area unei va/ori intermediaredouiiva/ori cunoscute, cu ajutoru/ unui a/gorUm. In cazullu~uiDigital de Elevatie se aplica modul de interpolare

&ietricapri? c~l~ularea altitudinilor u~or puncte situate intreIecu altltudml cunoscute. Acestea dm urma sunt reprezentate

~ctelede aceea~ialtitudine din lungul unei curbe de nive!.~te~olarease refera la identificarea de noi date cu caracter

uia1cA.ln.perirnetrulzonei in care se detin date sau in afara_I. dlca, pomind de la observatii inregistrate se genereaza cu

ihnin~no~"algoritmi noi informatii in puncte sau locuri bine. Din e~lln care nu exixta masuratori.

funct~~ctde vedere matematic interpolarea consta in obtinereae-'anUrnitx) c~e aproximeaza 0 alta functie pentru care se cunosc

fe, 199:).valon dintr-un interval considerate corecte (Imbroane ~i

Algoritmii de interpolare sunt pu~i la dispoziti d '.

software-ului GIS, numiirul lor crescand cu complee, e pro _, Xltatea:

de software. Spre exemplu, firma ESRI pnn pachet I Pa~ARCGIS, pune la dispozitie un numar de cinci algoritm~dd~'de baza plus d~rivatii aces~ora sau .pa~hetul SUrfer~(:~ngenerare DTM ~l curbe de myel) prezmta nu mai putin dde interpolare. e 12

(vectori) astfel incat influenta valorii unui anumitoncte . 1 d . .

1de P lorii unUl a t punct sca e mvers proportlona cu- IIs~pra::e (influenta se mic~o!ea~a~u dis~anta). .

_ IIIdtntrede e~antionar~sunt.dl~~bUl~eu.m.form:nu sunt .v~lon- Plll1ctel<:tvalorile maXlme ~l mCI mal mlCI decat cele mmlme,(1I:Jfi~eca olata nu trece neaparat prin punctele de interpolare.fllill tntle1va a celulelor pe baza distantei fata de punctele

(II re a . 1.)

.el1 terea e~antlOnu Ul se poate aJusta.

late.(PUIDWinterpoleaza oferind 0 mai mare pondere punctelor~ehnlc~piereacelulelor ale caror valori sunt interpolate. Prine

. 111a~litate nu se pot reprezenta viirfuri sau vai dadi acestea nutAroo . 1, e in Punctele mterpo ate.nns

Spline este 0 meto~a de int~rpolare determini.sta, local. s~o~~stic~oate fi considerata ca echlvalentul matematlc al reahzam unelfetebidimensionaleflexibile pe mai multe puncte cu 0 distributie

glilatitAltfel spus, suprafata creata trece exact prin punctele de,ionare.~Valorilecelulelorrasterului sunt create printr-o fi.mcpematematica celsaIeuniformizeze,rezultand astfel 0 suprafata curbata care trece prinJmncteleintroduse. Metoda este mai putin exacta, rezultiind 0 serie deI.Estefoartepotrivita pentru crearea de modele numerice cu suprafete

talina(modelulnumeric al distribupei temperaturilor)..Existadoua variante ale acestui algoritrn implementate in produsul". : regularizata ~i tensionata. Prima varianta produce suprafeter'cupante line. A doua varianta produce suprafete mai putin netede ~iICred

I a mai bine variapa suprafetpi terestre modelate, valorile rezultate!/'Illut.. t'". malaproplate de valorile interpolate.

Trelld tiHzfatarasu eaza 0 fi.mcpe de regresie polinomiala pentru a realiza 0

Uniform~rdup~punctelede referintade tip vector.Suprafatarezultata,_",Iede.a, obtmuta prin minimalizarea diferentelor valorice dintre~Pentrulntrare,deci nu trece in mod obi~nuit prin punctele e~tion,~teI11ic~ares: folose~tein cazul interpolarii suprafetelor mari. Pentru

In fun~:ot sa a~ara erori sub forma de martori sau forme negative.:eBractuI~de. ~pul. aplicatiei exista oppune pentru utilizator de

ctIelpohnomialede interpolare.Acest tip de interpolare115

7.2.2. Metode de interpolare

In cazul SIG interpolarea se realizeaza asupra entitat'

l'

. . 1. A . ~. I o~

~I a SpatlU Ul m care acestea eXlsta, motlv pentru care se C

terme~ul de. inte~pola~e spatialii. Spatiul geografic ~i\~acestula cupnnd 0 mfimtate de puncte. De aceea, interpolare~se aplica la nivel local (interpolare localii) sau global (inglobala) - interpolare completa la nivelul intregului spatiu teresaici se na~te 0 problema centrala a interpolarii spatiale lidentificarea celei mai adecvate relatii sau metode mate~interpolare, in functie de natura datelor ~i de obiectivele;Functia de interpolare trebuie sa fie reprezentativa pentru ft.

sau entitatea pentru care se dispune de observatii.Din punctul de vedere al tipului de date care rezul~

interpolarii, acestea sunt de doua feluri: TIN ~igrid. TIN ~Tr,Irregular Network) reprezinta 0 retea de triangulatie de tip ~igrid-ul este 0 metoda de analiza spatiala prin care se ~O:fenomene continue, rezultatul fiind 0 imagine de tip raster(F~

Daca exista informatii suficiente ~i se cunoa~variabilitatii spatiale a fenomenului, iar fenomenele s~ntg~inlantuiri de cauze ~i efecte, prin conditionari ~I legltf!

interactiuni necesare ~i repetitive, functia de interpolare _v~lI,fie de tip deterministic. Caz in care suprafataestec~~ataa ,"

punctelor de e~antionare pe baza extinderii ase~anaOl :~S) i

de nivelare. Software-urile SIG ale ESRI (ArC~lew? i: lId. (fialtecazuri,interpolarilesuntde tipulIDW, Splme ~l re,,,

~ d'a pondera~~.IDW (Distanla Inversa Ponderata) sa.u rn~ In r pornll1.

tehnica de interpolare care estimeaza valon Ie plxe I 0114

genereazasuprafetenetede care respecmdestul de far dis ' .

punctelor. tributia j'.

Daca fenomenelegeograficese producintfunplato

hazard,~ctia ~e interpol~~ ~plicacal~ul~lprobabilimt~io~~ lejsunt o~tmute pnn ge?s~~stica avansam.In acest caz, fun' ~arr~~u" "".

stocastic sau geostatistica. Suprafata este cream printr- ctI~~s . .'\.modelamprintr-unproces de distributiecu autocorelare~ V~~tle c ~1de interpolare creaza 0 suprafata a erorilor - indicavalabil~a:la. A~pow denumirea de interpolare Kriging. Predf~d.'~

Kriging este 0 procedura geostatistica avansati'i car }....... _ r. d

. d. ' e gen

estimeaza supralete 10 puncte lspersate, care au val---:dimensiunea z, folosind tehnici avansate de mediere pondera~metoda masoara dtstanta dintre posibilele perechi de control U>1lf1i

interpolare), informatie pe care 0 folose~te in modelarea aU~1spatiale pentru suprafata ce se dore~te a fi interpolam. ~.

Metoda se bazeaza pe teoria variabilelor regionalizal.presupune ca variatia spatiala a fenomenului este omogena din fivedere statistic pe toam suprafata. putfu1du-seastfel afla valori~i~

punctelor de control.Aceasta este ~i cauza principala pentru care seturilede1rdii

anomalii mari (abateri mari ale catorva valori fata de celelalte)~interpolatecu aceasmmetodade interpolare. >6E

Exism doua tipuri de metode pentru interpolarea Kriging:~,(sferic, circular, exponential, gaussian ~i liniar) - in cadrul carel~valoare este tratam individual (nu face parte dintr-o strUcturll!,~_ T ~. al - IOJlI

presupune ca valoarea medie este necunoscuta. vnlvers, .presupune ca variatia spatiala a lui z este dependenm de.trel ~O;::iirstructuralset de date, un component aleator, dar coretat ~l0 e~atefi _ ,

Se presupuneca existaun anumittrendal datelorcareP ....folosindfunctiipolinorniale. \~.. .'1"'-

,1tf1f1

bit';-tJP

IDW Kriging

TIN

Figura 7.10. Tipuri de interpolare

, Un caz particular al metodei kriging utilizat de programul~GISal finnei ESRI este Topo to Raster. Aceasta metoda este~atarealizarii suprafetelor topografice locale, in mod eficient, tarai~r~a,continuitatii suprafetei. Acest tip interpoleaza cote ~i curbe

.sc~ lrnpun,andconstrangeri pentru a asigura 0 structura conectataipect[~ere~l ~eci 0 reprezentare corecta a culmilor ~i vailor,. Ecuta~vegurdor,creeaza 0 suprafata hidrologica corecta.iOterp

altla modelului matematic utilizat pentru a descrie metodeleo are kri .

." 'DocforA. glOg sunt redate in cele ce urmeaza (dupa ESRI,rcGISWorkstation,1983-2001):

a) Sferic

h

b) Circular

h

c) Exponential

118

V(h) = co+c(~~-~(~)j)(h)=co+c h:>a

\(0) = 0

v(h) = Co + c( 1- ~cos-1(~ +O<h:sa

)(11)=co+ c h>a

)(0) - °

V(h) =cO+c(1-eJlil(~))

~O)=o

y(h) = co+c( 1-exp( -~) h> °,"0) = 0

y(h) = Co+c(~) 0< h'1Oa

~O)=o

h

o anumitaimportantA in studierea altitudinii terenului 0 reprezinta_e~e de ~nterpolarede tipul triangulatiei, in unna carora se obtine 0

, aa de tip vector (Fig. 7.12.), TIN (Triangular Irregular Network),e'l COllSacratade modelare a suprafetelor 3D. C~a J;l1aibOlla este

-j~ctQ~eQDelaunay (Fig. 7.11.) care permite obtinerea unor triunghiuri" fo~lCcurns~rise,unor cercuri, lucm prin care distanta dintre punctele

ghj eazaviirfuriletriunghiului este intotdeauna minima. Pentru fiecarelogiase rnernoreaza coordonatele ~i atributele celor trei varfurl,

tle~recurn ~i panta ~i directia de inclinare a suprafetei triunghiului.

letrice)entel:, ~e intrare folosite pentru crearea TIN-ului (ex. cote

.~e~~ ,10 acee~i pozitie ~i dupa crearea acestuia, motiv pentruIe,Pes e triangulatie TIN este folosita pentru modelari de mare

UPtafete mici.

119

Figura 7.11.Triangulatie Delaunay

ClasiflCarea metodelor de interpolare7.Z.3,

newl de vedere al tipuluide date care rezulta in wmaoinpu

~~ (Triangul~ lITegular Network) reprezinta 0 retea de'angula~ede tip vector,

_ ~rid - imaginea rezultata este de tip raster (IDW, Spline, Trend,J(rigeetc.

f func~e de gradul de alterare al datelor initiale:~exacte(modelulob~ut pastreazavaloriledatelorinitiale),TIN,

IDW, Spline;

_ inexacte(valorile datelor initiale sunt alterate), Trend.Alegerea metodei de interpolare

~. _ Dupa cw.n s-a r~marcatdin d~scriereatipurilorde interpoln~eXlstii un algontm de mterpolare unIversal, bun pentru realizareatutipurilor de suprafete. Fiecare metoda de interpolare are 0 sene de avamajt~i dezavantaje care vor influenta rezultatul finaL Cu toate acestea,de}1b

~ai multe ori, ~tili~atorul .este cons trans la fol~sirea. ~etod~l~t.mterpolare de tlpunle de mterpolare puse la dlSpozltle de cai~producatorul software-ului. '~Pentru alegerea celei mai potrivite metode de interpolare,in gen . .

se utilizeazAmetoda comparatiei prin incercarea diferitelormetodl~interpolare ~i compararea rezultatelor pentru obtinerea rezultatd<r

adecvate.Totu~itrebuiesa se tinaseamade urmatom:eleas~ecte: ,~~i11. daca valorile ce urmeazA a fi detenninate pnn reahzaream~~

numericdep~esc valoareah a punctelorinterpola~enu~metoda IDW, ci mai de graM metoda Spline(valonl~rezunGI6l;urma interpolariiprin metodaIDW nu dep~esc valonleP .~

de intrare);. . de altele'~~. daca punctele de mterpolare sunt aproplate unele, ,II' . .

diferente mari de valoare, se folose~te metoda ID~, unifo(l'!1'-d. 'bUltene. daca punctele masurate sunt pu~e sau IStn

folose~temetodakriging. '.

Infunctie de numarul valorilor luate in calcul:

_ globaleclnd se iau in calcul toate valorile simultan (Kriging);-locale ciindpentru calcularea noilor valori se folosesc doar valorile

cunoscutedin imediata apropiere (TIN).

7.3.Obtinerea informatiilor din suprafetele primare prin analizaModelelor Digitale de Elevape

Scopulrealizarii suprafetelor de tipul modelelor numerice este acela

I,ageneradatenoi folosindelementede analizaa suprafetelor:panta,enlareapantelor in raport cu punctele cardinale, zona de vizibilitate dinICt:de observatie etc.

, In analiza spatiala a suprafetelor virtuale create dupa realitatea din

,.vn!s:t utilizate do.ua tipuri de atribu~ ~~grafice.: p~mare (~eneratedtnare ~ DTM) ~I secundare (care Imphca combman ale atnbutelor:uracte~S~t .c?nstituitedin indicatori fizici sau empirici care pot-Colab19Vartablhtateaspatiala a proceselor specifice unui areal) (Moore

" 91) .OJ .

~Psorne~treatributele topografice primare cele utilizate mai des sunt:~entari~ P?Dta, expozitia versantilor, densitatea ~i adiincimea

1 reIiefuIui, curbura profilului etc, iar dintre cele secundare:

120

repartitia areaH'i~i in altitudine a temperaturilor,preci' "atmosferice,harti ~imodelarihidrologiceetc. Pltatulor,prl

~ Ha~ hipsome~ca, denumita~ih~ tr~PtelormOrfo . ~.mtr-o mamera generahzata formele de rehef m ansambl ~etrice,~hip~om~trice, a~ese ~e~ obicei dup~ .tip~le genetice de rei: de ni'IIQithreal~l acestelh~ m formatdigitaltm de posibilitateaef~A.v~td~anahze asupra harpl rezultate (calcularea automata a supra£;~aol l1IiiDrtrepte hipsometrice) ~i de integrarea acesteia in noi ete:.fi~(determinarea suprafetelor de nivelare, profile). ana lZe G~

Calcularea hipsometriei presupune reclasificarea Modelul . D' ,de Elevatie, prin alegerea valorilor ~i ecarturilor treptelor hip

USI !&t&ll

omef6ce(Fig.7.13.). .~.

Figura 7.13. Reclasificarea MDE in ArcGIS, pentru obtinerea harti~.,hipsometrice ','

.' 'unplMPanta reprezmta unghml format intre un plan tangent ~IedeI6!11

orizontal intr-un punct de pe suprafata terestra. Din punet de ~ \1l;W&'

analizei geografice de tip GIS, reprezinta un parame.tru m~ °ta fide!un element de analiza a reliefului. Inclinarea versantJlor. re e:ractefilll

constitutia geologica ~i structura, stadiile de evolutl~' : pri)11i1S-

modelarii trecute ~i actuale, dar ~i cantitatea de radiatie SOarAltitudinea este 0 functie:

h =f(x, y),

iY sunt coordonatele carteziene ale punctului, panta sede X'~

un _ u fOfl}1ula:leaZac ~ 2 2ilcl! A =arctan p + q sau A = arctan LlHID

unde: ah ahp=-,q=-

ax By

suntcalculatedupa metoda lui Evans.

.. Acestalgoritmsimplupentrucalculareapanteieste implementatgramele de analiza GIS, reprezenmnd nivelul maxim de

/r~are a valorilor pentru fiecare celula ~i vecinii ei. Exista insa ~i, ~i maicomplexe pentru calculul pantei, asfel ca aceasta poate ficulatadirectin grade sau procente (metoda Horn sau Zevenbergen

~'fhome).

Ca ~i in cazul treptelor hipsometrice, valorile pantei pot fioIasificate~i alese in functie de scopul haqii (geomorfologica,'dologicaetc.) ~i exprimate la alegere in grade sau procentePig.7.14.).

oPanta % = LlHID x 100

122 123

inarea expozitiei versantilor se face utilizand formula:oetert1l q

B == arctan -p

unde: 8h_ g}! q == - sunt calculate dupa formula lui Evans.

P- ax' 8y

a generarearasterului (gridului) care reprezinta expozitiaD,U

,Pr aceasta poate fi reclasificata in functie de necesitatile

rsal1!10 , ,. toru'ui (FIg. 7.15.).hza

Figura 7.14. Realizarea hartii pantelor prin intermediulMDE

Expozitia versantilorOrientarea versantilor fata de razeIe soarelui are un rol imp:

in diferentierea proceselor de modelare asupra dirora actilindirect factorii radiativi. Radiatia solara este sursa de en'I"tuturor proceselor climatice ~i celor la nivel terestrU.,In~radiatiei solare directe, durata, repartitia regimului calonc,~~-conditioneaza regimul precipitatiilor, umiditatii aeru1ui ~1s@repartWa solOOlor~ivegetatiei ~iutilizarea terenurilor. d

In sistemul GIS expozitia versanti10r in format ra~terneA,. I

~ d. 1 onentar i

onentarea pante or ID raport cu punctele car IDae. . va.calculata pentru fiecare celula in raport cu celule1e veclne.urnJdate celulelor sunt cuprinse intre 0 - 360, dupa cu~ pantaNord _ 0, Est - 90, Sud - 180, Vest - 270. Celule1e care a(0), vor avea atribuita - 1.

124

reliefului, conditiile litologice ~i, intr-o oarecare ~ ,

an~opic.. Valoarea ~ces~i. i~dice refle~ta gradul d~~ura, .rehefulUl, dar ofera ~l poslblhtatea apreclerii resursel ragmeuanumit areal ~i permite determinarea zonelor d~rde apa djscurgerii. Cu cat densitatea retelei hidrografice este m ~oncenf

arealul respectiv disp~ne de .res~rse mai bogate de apa. al mare,Elaborarea hartll dens1tatll.fra~mentariireliefului (Fi '

bazeaza pe calcularea raportulUl d10tre lungimea totala g.7.cursuri de apa permanente ~i temporare exprimata in ~.ret~~unitatea de suprafatii (km2). La fel ca ~i in cazul clasic al d~t~'!tacestui indicator metodele de reprezentare pot fi.

c~rtogramelor ..~i me~oda izoli?iilor (la care .insa trebui~' efccateva operatll suphmentare 10 ceea ce pnve~te modalit 1relief are a caracteristicilor: transformari grid - poligoane, intelllpunctelor prin diferite metode etc). '!~-

Pentru realizarea practica a acestei harti (metoda cartograrm:

se parcurg cateva etape:. realizarea OTM printr-una din metodele de interpolare;. crearea ~i stabilirea dimensiunilor caroiajului (suprafete]

analiza);. suprapunerea celor doua teme anterioare;. crearea sau importul unei teme de tip vector a retelei hided

(extragerea talvegurilor din O~ sau prin digitizarea de i1

topografica); , ::

. transformarea retelei hidrografice vectoriale in raster de tip' I

(suporta taOOlde atribute);

. intersectarea grid-ului OTM cu grid-ul retelei hidrografice.

A . . ie SO]'t.In ultima vreme au aparut extensii sau scnptun a J11a'

urilor de tip GIS care urmaresc in mare aceste etape, auto ;_I~,

urilord~f9 Avantajele utilizarii acestei metode constau in id,entifi,carea1lc~~UprafJl~1

cu lungime mai mare sau egala cu rezolutia DTM-u,IUI.EX.,d~c ap1lcele(118!ii'"reprezentata printr-un DTM cu rezolutia de 10 m atonci cursunle e ,fl11"care vor fi identificate vor avea dimensiune de 10m lungime etc. -

, ul proces. Re~ulta as~fel0 simp~ificarea metodologiei ~i0ellptreg nificativa a tImpulUl de executle.

re seJI1lice

Figura 7.16. Densitatea fi'agmentariireliefului(metoda izoliniilor ~icartogramelor)

Energia de relief ~i adancimea fragmentirii. Ace~ti parametrileliefului indica 0 relatie directa intre reteaua de drenaj, tipul de~ogie, tectonica ~i stadiul de evolutie al regiunii, reflecta gradul de~ncireal vai/or in functie de nivelul de baza local. Energia de relief

,i\'dica diferentade nivel (amplitudinea) intre altitudinea maxima ~iIIima pe 0 suprafatii data iar adancimea ftagmentarii reprezinta;erentade nivel dintre cumpana de apa ~i talvegurile unui bazin

'ografic.

Adancimea ftagmentarii (Fig. 7.17.) se calculeaza in metri,rtati la unitatea de suprafata (km2, ha), folosindu-se ca areale

l~n,cartogramele (energia de relief) ~i bazinele morfohidrografice'p~C1meafi'agmentarii); de asemenea, ea poate fi calculata ~i. n~~tiip~inmetoda izoliniilor ~i metoda profilelor transversale.difi gontmulde calcul, de~i relativ simplu, prezinta unele aspecte

I!igitall~Ultatein. momentul generarii acestei hii£ti de pe un model~iIor d~~Ievatle.Ca ~i in cazul densitatii ftagmentarii, realizarea"levaet19ltaleale energiei de relief ~i adancirnii ftagmentarii suportiv ape:t · rear

. c 12areaDTM printr-una din metodele de interpolare;

~~); ~i stabilireadimensiunilorcaroiajului(suprafetelorde

126 127

versal, profillongitudinal, profil hidrologic, profil complexI tranS )

6, 1 18.- 7.20. .jC(fIg ~eaceste tipuri de profile se realizeaza pornind de la cel mai~ ro~ment- profilul topografic,definitca liniacare rezultaprin

phIe ~eareliefului cu un plan vertical, profilul topografic se poatete~ec:arteu~or~rin tehnicile de i~terpretare ~i analiza a OEM, prin

..tIBhza tarea acestula cu un plan vertIcal.

IlersiCfigurile de mai jos se pot urmari cateva tipuri de profile,, ~ de la 0 linie de profil trasata pe OEM.

~J1Iln

.....10("

.. "

Figura7.18.Profil morfologic al cumpenenelor de apa pentru raul Barsa

Figura 7.17. Harta energiei de reliefA ' . roftle.lor

ProfIle morfologice. In practica geografica Utlltzarea.Pulari~:este esentialii pentru scoaterea in evidenta a anurnitor partl,CraportU1structura geologica, structura geomorfologica, structur~ ~'adanc~suprafetelor plane cu cele indinate, tipuri de pante, gradu ~IprofilUl,\IIfragmentarii, suprafete de nivelare etc. in functie de natur~orfolOg(c;,acestea sunt denumite ca atare: profil geologic, profil geo

~.s.:;o..1m,?..

! Vt~wnH.

j

p'

IgUra 7.19.Profillongitudinal al talvegului ~icumpenelor vaii ~imon

128

.....

129

a interogare unnare~te detenninarea marimii suprafetelorA.d~uanterior rezuItand astfel ponderea ~i clasificarea acestor

ete[111J(18euprafete, pe trepte altitudinale. Rezultatul este harta ~i. de SrlpLlrJIdin figura 7.21:~

6cu~_.-:-;;, ¥~~ ~.~. -- ." ~~, ,r;: :./-'" .' \._. .

, ( .1.,,,,---.~. ~.' > '-.. ~Y"

.;/1. ,0::,,, "'C~"M~'fJ

.J;. . . .(.. .~ Ct~8 ' ..,...y"'. ;. ~." .'19',,1. .,.'. /,p' /_,... /.. ... .. (/'.r;:-f'-,::"~/,~.

.. "~'

.

' .

..

.. '" 'I'"

.'

~ {\· fP\Ij'" . vf!'~~\~ -,.,;, ~ ,"

vf#,i,rP ~_~~1~16!« tF. __./~. "1.'-:!Y':.~,iY. '''';;'' ._)8,' n..."'~~\ :y* _~ .. ~_";,...,,..« '..- ... ... " .., :."

Harti ale distribupei temperaturilor. 0 alta a I', '

prelucrarea date lor ,geo.~rafic~ prin. ana~iza spatiala spe~i~~!le Priviiji!GIS, ~ste cea a realtzarn hartll?r cltmatlce (fig. 7.22.). a l11edtulu1

In acest caz, date Ie de mtrare ale realizarii modell' ., ,sunt date de evolutia ~i repartitia temperaturilor aerul~'UI nut.%qcrezultata este un model numeric ce nu mai poate fi nl. ~UprafataVariabila care se modi fica in timp ~i spatiu este temperatUl11ltDEbt(,. .1 d

"I ura aeru\u'

respectlv temperatun e me n unare multianuale sa I,multianuale. U medii

Realizarea acestor harti este posibila datorita faptuluica va' ,temperaturii aerului se gase~te in stransa legatura cu mOdifi~:11aaltitudinii reliefului, rezultftnd astfel 0 etajare climatica a carei legi;este data de gradientul termic. e

Pentru realizareahartilor de distributiea temperaturilormediisunt necesare ~iruri de date ale observatiilor privind temperaturileaerului de la statiile meteorologice. Trebuie mentionat faptul caprecizia acestor harti este determinata in primul rand de densitateapunctelor de masuratori (statiile meteorologice sau alte punetedeobservatie), de tipul de interpolare folosit, dar ~i de conditiilelocale,care pot determina formarea de microclimate specifice.

Se ca1culeazagradientiitermici verticali pentru lunilea ear,of

variatie a temperaturii se urmare~tea se reprezenta (de obiceiianu~~le,iulie ~i pentru intregul an) pomind de la altitudinile statl~Of. ' . ~~meteorologlce sau a punctelor de observare ? a v tUfatemperaturilor la momentele respective. Aceste valon de tempe~ tipse atribuieintervaleloraltitudinalecunoscuteprin importtab~lare~oda

join. Valorile astfel obtinute se interpoleaza de preferat pf\n me patSpline, rezultftnd 0 harta de tipul celei de mai j~s, in Cr~t~nut.reprezenta ~iizotermele generate din modelul numerICastfe 0

Figura 7.22. Temperaturi medii multianualeale lunii ianuarie

. Reprezentari 3D. Majoritatea surselor de date primare utilizate:n ~~stemGIS (harti topografice, planuri, aerofotograme, imaginia~t~..ta~e,alte tipuri de hiirti) sunt incomplete din punctul de vedere allora!zelSpatialeprin mijloace GIS. Insa prin combinarea ~i includereaeloclntr-unproiect GIS, aces tea devin complementare. Un exempluinal~entin acest sens sunt aerofotogramele ~i imaginile satelitare decarearez~l~tie.Aerofotogramele sunt imagini ale suprafetei terestreaceSteU,uhh~at.ein cercetarea peisajului geografic. Datorita faptului cageorefltl11a~lnlse prezinta in format digital avand corectii de tipulCtJnosc~~ntlerii~i ortorectificarii (corectarea in altitudine, dupa cote

) Senumesc ortofotoplanuri. Scopul folosirii acestora este de a:

132 133

. recuno~te detaliile din teren prin aerofotointerpretar .geologiei, vegetatiei, structurilor de habitat, cailor d ea rehefullli

. e COl11un'>~, ~

. corecta formele digitale ale unora dintre materialele

folosite (haqi de amenajare silvica, imagini satelitare), cartografiee. identifica arealele cu diferite utilizari ale terenurilof" '

· prez~nta ~~e~iden~a di!e~te caracteris~ci ~Ie reliefului fOlos' .analIZapelsaJelo~(tIpun ~l.forme d~ reh~f,.tIpuri de vegetatie;te In

Cu toate avantaJele ofente de lmagmtle aeriene pri tc.).suprafata terestra este foarte bine expusa, exista totu~i unn caredezavantaj: raporturile de inaltime sunt total estompate nmareevidentiaza a treia dimensiune necesara analizei peisajului_ i~att~sereliefului..Jnsa, dad ac~ste im~g~nise ~uprapun peste modeluldil:de elevatle (DEM), prlD tehmcI speclfice GIS, acest neajuns esteremediat. Rezultatul il reprezinta imaginile in trei dimensiuni,caresurprind cu fidelitate realitatea din teren, oferind astfel un plusanalizeiefectuate asupra unei suprafete.

Se pot realiza ca atare imagini 3D care reprezinta un anumitspatiu terestru prin expunerea simpla aDEM sau prin "imbracarea"acestuia cu imagini satelitare sau ortofotoplanuri fig. 7.23., 7.24.).

Figura 7.23. Imagine 3D generatadin Modelul Digital de Elevatie (DEM)

134

Figura 7.24. Imagine 3D realizata prin acoperireaDEM cu aerofotograme

Utilizarea acestor tehnici de analiza sunt de un real folos inprimulranddin punct de vedere didactic, dar ~idin punct de vedere almetodologiei.Utilizarea materialelor geografice rezultate din analizaspatialaa datelor geografice, prezinta 0 serie de avantaje:

· grad de precizie ridicat ~i rapiditate de execu~e, in compara~e cumetodele clasice care necesita timp foarte indelungat de realizarecu precizie relativ scazuta;

· posibilitatea de lucru pe suprafete intinse, chiar in afara zonelor incare se de~n date;

· calcularea cu exactitate a unor parametri ~i elemente rezultate inurena analizei (lungirni, pante, altitudini, suprafete, ponderi alesuprafetelor etc.);

· posibilitatea integrarii acestor rezultate in modele de analiza ~irealizarea unor corelatii spa~ale ~iin timp, cu alte haqi existente cufinalitate in realizarea unor predic~i privind evolu~a unor factori,prOCese,elemente geografice, factori de risc.

135