Sistemele Informaţionale Geografice, prescurtat SIG, sunt văzute de mulţi ca un caz special de sisteme informatice generale. Informaţia este derivată din interpretarea datelor care sunt reprezentări simbolice ale caracteristicilor. Valorile informaţiilor depind de mai multe elemente, incluzând temporalitatea, contextul în care sunt aplicate precum şi costul de colectare, stocare, prelucrare şi prezentare. Din costul total de realizare a unui sistem informaţional geografic, culegerea datelor reprezintă aproximativ 70% . Dispunând de mijloace moderne de calcul, nu se mai pune problema realizării de documente cartografice analogice, ci aceea de culegere a datelor în vederea realizării unor baze de date geografice complexe, cu ajutorul cărora să se redea pe terminale documente text şi grafice, cu soluţii ale problemelor pe care utilizatorul trebuie să le rezolve. Datele folosite într-un sistem informaţional geografic pot proveni dintr-o mare varietate de surse, atât analogice cât şi digitale: cataloage şi tabele de coordonate, hărţi tipărite sau originale de editare, măsurători în teren, înregistrări fotogrammetrice şi de teledetecţie, baze de date cartografice existente etc. Sursa primară pentru încărcarea bazei de date a unui SIG o constituie hărţile topografice existente. Prin urmare, principalul pas în generarea datelor unui SIG este procesul de conversie analog-digital.

Stadiul actual privind evoluţia SIG

Ceea ce reprezintă astăzi domeniul SIG are o istorie destul de recentă, ale cărei începuturi pot fi localizate în jurul anului 1960, odată cu aplicarea tehnicii de calcul în realizarea unor hărţi simple. Aceste hărţi puteau fi stocate şi modificate în calculator şi vizualizate, fie prin afişare pe ecran, fie prin imprimare pe hârtie. Conceptul de SIG apare pentru prima dată pe continentul nord-american (Canada şi Statele Unite), în urmă cu mai bine de 40 de ani. Primul SIG este cel dezvoltat de canadieni în anul 1963, în cadrul unei operaţiuni de inventariere a resurselor naturale. Realizat la o scară foarte mică şi cunoscând o continuă perfecţionare de-a lungul anilor, Canada Geographic Information System (CGIS) se află şi astăzi în funcţiune.Dezvoltarea sa a adus numeroase contribuţii conceptuale şi tehnice la evoluţia generală a sistemelor informaţionale geografice:- utilizarea scanării materialelor cartografice analogice;- vectorizarea imaginilor scanate;- structurarea datelor geografice pe straturi tematice;- conceptul de tabel de atribute.Principala problemă pe care încearcă să o rezolve un SIG constă în realizarea automată a analizelor geografice, utilizând în acest scop calculatorul electronic. Un SIG poate furniza răspunsuri la întrebările referitoare la:- localizare;- condiţionare;- evoluţie;- simulare. Pe harta analogică, analizele menţionate mai sus nu pot fi făcute decât de către om, pe baza unei imagini personale a spaţiului geografic. Corectitudinea deciziilor rezultate în urma unei analize geografice depinde atât de calitatea hărţii disponibile, cât şi de cunoştinţele şi experienţa acumulate, în domeniul specific studiului efectuat de către persoana care face acea analiză.

Evoluţia Sistemelor Informaţionale Geografice

1

Dezvoltarea SIG după 1990 s-a bazat pe trei elemente principale – dezvoltarea tehnologiei, nevoile utilizatorilor şi ideile creative de dezvoltare de noi instrumente de analiză. Respectând evoluţia istorică, o clasificare a sistemelor informaţionale geografice poate fi:- a) pachete SIG de "generaţia întâi":1. fără sisteme de fişiere atribut;2. cu sisteme de fişiere "flat";- b) pachete SIG de "generaţia a doua":1. sisteme duale;2. sisteme integrate;- c) pachete SIG de "generaţia a treia":1. sisteme SGBDR extinse;2. sisteme orientate obiect.

În urma unui studiu efectuat în anul 2001 de Daratech Inc. (firmă din SUA renumită în domeniul studiului de piaţă al produselor IT inginereşti) reiese că produsele ESRI şi Intergraph sunt cele mai populare sisteme informaţionale geografice la ora actuală.

Evoluţia metodelor de culegere a datelor cartografice

Calitatea cea mai importantă a unui sistem informaţional geografic este aceea că poate combina şi analiza diferite tipuri de date obţinute dintr-o multitudine de surse. Principalele surse de obţinere a datelor geografice sunt: măsurători geodezice, scanarea şi vectorizarea hărţilor, fotograme aeriene, înregistrări de teledetecţie, cataloage de coordonate, importul de date de la alte programe sau sisteme, alte surse. Măsurătorile topografice se execută din cele mai vechi timpuri şi au reprezentat principala sursă de date pentru realizarea hărţilor. În anul 1669 s-a executat prima triangulaţie pentru realizarea hărţii coastelor Franţei, la ordinul regelui Ludovic al XIV-lea. În anul 1985 a devenit operaţional sistemul GPS. Acest sistem a devenit şi mai popular după deschiderea care a avut loc în anul 2000, când toţi utilizatorii au avut acces la măsurători de precizie, prin eliminarea disponibilităţii selective (SA). O dată cu apariţia primelor sisteme informaţionale geografice comerciale la începutul anilor ’80, s-au dezvoltat şi au luat amploare noi metode de culegere a datelor: digitizarea vectorială a hărţilor şi, odată cu dezvoltarea hardware-lui, digitizarea raster. Programele de conversie raster-vector au evoluat foarte mult în ultimul timp, o dată cu dezvoltarea inteligenţei artificiale, dar, cu toate acestea, încă nu s-a putut realiza un sistem complet automat de culegere a datelor de pe hărţile scanate.Fotogrammetria oferă metode de culegere a datelor geografice. A apărut înainte de anul 1900, dar s-a dezvoltat foarte mult prin anii ’60, odată cu dezvoltarea platformelor aeriene, a camerelor fotogrammetrice şi a aparatelor de fotoredresare şi stereorestituţie.Teledetecţia reprezintă un ansamblu de tehnici care au fost dezvoltate pentru cercetarea de la distanţă a pământului, şi exploatează faptul că toate obiectele şi fenomenele pot fi analizate dacă se folosesc senzorii corespunzători care înregistrează radiaţia electromagnetică reflectată sau emisă. Teledetecţia s-a dezvoltat foarte mult, odată cu disponibilitatea primelor imagini comerciale la începutul anilor ’80.

2

Metode de culegere a datelor Doi factori principali influenţează eficienţa unui SIG, cantitatea datelor stocate în baza de date şi calitatea acestora. Luând ca unitate costul hardwareului, atunci costul dezvoltării programelor este 10, iar cel al culegerii datelor, 100 [Guptill, 1988]. Aşadar, o problemă foarte importantă o reprezintă crearea bazelor de date geografice digitale, care constituie baza oricărui SIG.

Tipuri de date cartografice

Datele cartografice reprezintă totalitatea informaţiilor ce descriu semantic, sintactic şi pragmatic geoimaginea cartografică (dar şi obiectele şi fenomenele geosferei) [Niţu, 1992].Baza de date a unui sistem informaţional geografic este de fapt o harta digitală, adică o colecţie de date geografice organizate într-o formă care să facă posibilă prelucrarea lor de către calculatorul electronic. O entitate geografică este definită de următoarele elemente [Goodchild, 1991]:- poziţia (unde se află ?), exprimată prin coordonate.- atributele (ce este.?), exprimate prin valori numerice,alfanumerice sau logice (categorie de sol, denumire, înălţime, etc.).- relaţiile sunt exprimate prin date numerice [Niţu, 1995]. Relaţiile dintre elementele geosferei sunt naturale, economice, sociale etc. După numărul elementelor participante relaţiile pot fi binare, unul la mai mulţi, mai mulţi la unul şi mai mulţi la mai mulţi. Alte tipuri de relaţii sunt cele geometrice, topologice, ierarhice etc.- timpul (când a fost observată entitatea ?) este o componentăimportantă a datei geografice, având în vedere dinamica specifică spaţiului în care trăim. Există două modele principale sub care sunt stocate datele geografice în baza de date a unui SIG: vectorial şi raster. În modelul vectorial se consideră că orice entitate geografică poate fi reprezentată ca punct, linie (arc) sau poligon (suprafaţă). Entităţile geometrice enumerate au ataşate mai multe atribute definite de utilizator, reprezentând caracteristici ale fenomenelor sau obiectelor reprezentate.În modelul raster este suprapusă o reţea regulată pe spaţiul datelor continue şi este determinată o medie a celei de a 3-a dimensiuni (densitatea optică, reflectanţa spectrală, cota, temperatura etc.) pentru suprafaţa fiecărei celule (pixel). Această valoare se atribuie centrului celulei şi se consideră constantă pe întreaga sa suprafaţă.

Structuri de date în SIG

Natura datelor spaţiale determină o mulţime de modele teoretice, fiecare dintre ele putând fi mai mult sau mai puţin adecvat descrierii unei clase de fenomene. De pildă, sunt abordate mai multe căi pentru modelarea variaţiilor în altitudine a suprafeţei topografice. Ele diferă din punct de vedere al eficientei, în funcţie de gradul de accidentare al terenului. Odată ce a fost ales un model teoretic, este necesară găsirea unei metode eficiente de reprezentare numerică.

Structuri de date de nivel inferior

Structurile de date de nivel inferior reprezintă implementarea conceptelor geometrice şi urmăresc eficienţa, atât la stocarea informaţiilor cât şi la regăsire. Aceste structuri stau la baza realizării unor structuri complexe de nivel înalt.Proiectarea eficienta a unei structuri de date presupune separarea structurii abstracte de implementarea fizică. Structura abstractă a datelor se defineşte ca o mulţime compusă din

3

elementele care trebuie stocate, operaţiile care trebuie aplicate asupra lor, precum şi posibilele condiţionări.

a) Secvenţiale. Această structură de date este suficientă scopurilor grafice, dar se dovedeşte insuficientă pentru cea mai mare parte a operaţiilor nongeometrice şi pentru toate operaţiile geometrice complexe. Aplicaţii în cartografie: digitizarea vectorială a elementelor hărţii, schimbul datelor cartografice între sisteme în format standardizat.b) Secvenţial indexate: legarea articolelor este explicită prin specificarea adresei elementului următor.c) Liste dublu înlănţuite: fiecare articol conţine pe lângă informaţia utilă şi adresa articolului precedent şi a articolului următor. Acest tip de liste permite parcurgerea facilă în ambele sensuri, regăsirea elementelor după anumite criterii făcându-se uşor.d) Liste circular înlănţuite: ultimul articol din listă conţine adresa primului articol. Acest tip de structură poate fi folosit pentru stocarea elementelor poligonale.e) Structura raster grosier: domeniul de definiţie al bazei de date se împarte în submulţimi (ferestre). Aceasta are avantajul accesului uşor la elementele dintr-o submulţime. Se creează liste corespunzătoare subdomeniilor definite. În lista fiecărui subdomeniu se trec adresele elementelor (fenomenelor) care trec prin subdomeniul respectiv.f) Structura topologică: spaţiul hărţii este egal cu spaţiul topologic. Între elementele unui graf planar topologic (noduri, arce, poligoane) se pot stabili relaţiile de frontieră şi cofrontieră. Structura evidenţiază proprietăţile grafurilor topologice [Niţu, 2002].

Structuri de date de nivel înalt

În literatura de specialitate, structura de date de nivel înalt mai este întâlnită sub denumirea de modelul datelor spaţiale. Organizarea datelor spaţiale are ca scop optimizarea şi eficientizarea operaţiilor geometrice şi este dependentă de experienţa observatorului. Modelul datelor spaţiale formalizează conceptul uman de percepere a spaţiului, deoarece calculatoarele sunt sisteme formale care utilizează simboluri în concordanţă cu nişte reguli stricte.a) Structura TIN se bazează pe elemente triunghiulare, cu vârfurile în punctele culese, caracteristicile terenului putând fi incluse cu uşurinţă. În consecinţă, structurile TIN pot reflecta în mod adecvat densitatea variabilă a punctelor. Relaţiile topologice trebuie calculate sau înregistrate în mod explicit.b) Structuri relaţionale. Conceptele acestei metode de gestiune a datelor au fost stabilite iniţial de Codd, ca mijloc de descriere a datelor doar pe baza structurii lor “naturale” şi de asigurare a independenţei programelor de gestiune.c) Structuri de date orientate pe obiecte. Un obiect poate fi definit că o entitate care are o stare reprezentată de valorile variabilelor locale (variabile instanţă) şi un set de operaţii sau metode (metode instanţă) care operează asupra obiectului [Somerville, 1989]. Obiectele individuale aparţin unei clase, caredefineşte un tip de obiect. Clasele pot avea variabile care descriu caracteristici ale clasei respective, privită că întreg. Fiecare clasă are o superclasă din care poate moşteni atât variabile instanţă cât şi metode instanţă.

4

Surse de date

Datele folosite într-un sistem informaţional geografic provin dintr-o mare varietate de surse, atât analogice cât şi digitale, dintre care se amintesc:- cataloage şi tabele de coordonate;- fişiere, liste de date rezultate din prelucrări;- baze de date cartografice existente;- hărţi topografice şi speciale tipărite sau originale de editare ale acestora;- jurnale şi carnete electronice de teren;- înregistrări fotogrammetrice şi de teledetecţie analogice şi digitale;- determinări cu receptoare GPS.Principalele metode de obţinere a datelor cartografice sunt:a) Introducerea de la tastatură cu un editor de texte sau cu un program aplicativ. Este o metodă greoaie, care necesită un volum mare de muncă.b) Importul de date de la alte programe şi sisteme. Este necesar ca informaţiile să fie stocate în formate standardizate şi există necesitatea unor programe de conversie dintr-un format în altul. Sistemele de poziţionare globală (GPS) sunt o sursa importantă de date.c) Digitizarea vectorială a fotogramelor sau ortofotogramelor la un aparat fotogrammetric. Permite obţinerea unui volum mare de date într-un timp scurt cu costuri minime.d) Digitizarea vectorială a hărţilor existente. Foloseşte ca suport hărţile tipărite sau originalele acestor hărţi cu elemente separate pe culori. Această metodă foloseşte digitizoare vectoriale interfaţate cu procesoare. Practic se “redesenează” harta dată.e) Digitizarea raster a fotogramelor sau ortofotogramelor. Foloseşte ca support înregistrările digitale de teledetecţie sau date fotogrammetrice raster obţinute prin scanarea fotogramelor. Necesită un nou hardware şi programe complexe de conversie raster - vector.f) Digitizarea raster a hărţilor existente. Este metoda cea mai utilizată pentru culegerea datelor cartografice. Suportul îl reprezintă imaginea scanată a originalului hărţii. Pentru obţinerea datelor prin această metodă este necesar un nou hardware (scanner cartografic, calculatoare puternice), sisteme de gestiune a datelor, programe de conversie raster - vector.Metodele de culegere a datelor se clasifică, după Fritsch, în:- metode primare (culegerea datelor se face direct în teren);- metode secundare (culegerea din surse analogice şi digitaleexistente).Metodele primare de achiziţie sunt de obicei mai precise şi mai actuale decât metodele secundare, dar sunt mai scumpe din punct de vedere economic.Metodele primare de culegere a datelor de poziţie sunt:- măsurători cu aparate clasice (teodolit, staţie totală);- determinări cu receptoare GPS;- exploatare fotogrammetrică;- exploatarea înregistrărilor de teledetecţie.Metodele secundare de culegere a datelor de poziţie sunt:- digitizarea materialelor cartografice;- importul unor baze de date digitale deja existente.Evoluţia sistemelor hardware şi software destinate culegerii de date a fost deosebit de spectaculoasă în anii '80. Deşi nu s-a ajuns la un sistem integrat, în întregime automatizat, avantajele folosirii datelor oferite de fotogrammetria digitală şi de teledetecţie nu pot fi neglijate. Totuşi sursa primară pentru încărcarea bazei de date a unui SIG o constituie hărţile topografice existente.

5

Prin urmare, principalul pas în generarea datelor unui SIG este procesul de conversie analog-digital. Culegerea datelor cartografice digitale se face cel mai simplu folosind ca sursă hărţile tipărite sau originalele acestor hărţi cu elemente separate pe culori. Cele mai simple originale sunt cele ce conţin elementele de relief şi de sol. Curbele de nivel nu se intersectează între ele şi, ca atare, digitizarea acestora nu pune probleme deosebite, nici caracteristicile asociate fiecărei curbe de nivel nu sunt numeroase; principala caracteristică fiind altitudinea sau cota. Pe toate originalele separate pe culori se pot distinge elemente cartografice punctuale, liniare, areale şi inscripţii [Niţu, 1996].

În ultimii ani se poate observa o creştere a interesului asupra tehnologiilor GIS. Problema e că în ţara noastră nu există încă organizaţii de profil care să promoveze şi să explice pe înţelesul tuturor ce înseamnă tehnologia GIS. Multe firme susţin că activează în domeniul GIS, însă GIS-ul reprezintă o tehnologie foarte complexă şi necesită cunoştinte dintr-o gamă cât mai largă de domenii. Fie că vrem, fie că nu, pe viitor vom fi nevoiţi să utilizăm cât mai mult tehnicile GIS şi ca urmare a faptului că suntem constrânşi de Uniunea Europeană, toate ţările membre având un Sistem Informaţional Geografic foarte bine pus la punct. Deja există o mică comunitate în România în ceea ce priveşte utilizatorii de tehnici GIS în special a tehnologiilor “Open Source” ce încearcă să promoveze aceste tehnici. Lăsând toate studiile care s-au facut până la ora actuală şi simplificând toata această teorie, GIS/SIG, face parte din viaţa fiecărui individ; fără să realizăm ne lovim de aceste sisteme informaţionale geografice, fiecare în parte pe un anumit domeniu. Cu o simplă privire mai amănunţită în propria locuinţă, ne putem da seama că GIS-ul stă la baza utilităţilor pe care le avem: cablu tv., cablu de intrnet (fibră optică), instalaţiile de curent, gaz, încalzire, apă; toate acestea stau la baza unui sistem de informaţii geografice şi toate aceste companii furnizoare dispun şi depind de astfel de sisteme. Ca orice sistem informaţional, este o acumulare organizată de date şi proceduri pentru crearea, achiziţionarea, transformarea, vizualizarea şi modelarea informaţiilor, care ne ajuta în luarea deciziilor zilnice.

6

Bibliografie:

1. Droj, G., (2009) – Introducere în G.I.S., Editura Universităţii din Oradea2. Dimitriu, G., (2001) – Sisteme Informaţionale Geografice, EdituraAlbastră, Cluj-Napoca3. Niţu, C., (2004) – Sisteme Informaţionale Geografice, Editura CREDIS, Universitatea din Bucureşti.

Adrese de internet:http://www.management.ase.ro/reveconomia/2009-2s/32.pdfhttp://www.scritube.com/stiinta/informatica/SISTEME-INFORMAThttp://www.scribd.com/doc/27758601/Manual-Sisteme-Informationale-GeograficeIONALE-GEOGRAF34755.phphttp://stst.elia.pub.ro/RIC/Teme_RIC_2008_9/AdinaAbduraman/Abduraman%20Adina%20Esma-GIS-proiect%20RIC.pdfhttp://www.scribd.com/doc/37579074/Curs-GIS

7