POLITECHNIKA ŚLĄSKA WYDZIAŁ ORGANIZACJI I ZARZĄDZANIA Kierunek: Zarządzanie i Inżynieria Produkcji Specjalność: Systemy Informatyczne w Technologiach Przemysłowych
Grzegorz KOŹLIK
Wprowadzenie do systemów informacji geograficznej (gis)
praca przejściowa
Zabrze, czerwiec 2009 r.

Spis treści

1. Wstęp 3

1.1. Geneza pracy 3

1.2. Cel pracy 4

1.3. Zakres pracy 4

2. Systemy informacji geograficznej 5

2.1. Definicje GIS 5

2.2. Wybrane zagadnienia dotyczące systemów GIS 7

2.2.1. Historia GIS 7

2.2.2. Elementy systemów GIS 13

2.2.3. Zastosowania GIS 22

2.3. Podsumowanie 25

3. Algorytm rozwiązania problemu 26

4. Spis literatury 28

5. Spis tabel i rysunków 28

1. Wstęp

   1. Geneza pracy

Przez setki lat opisywano otaczającą nas przestrzeń, posługując się językiem kartografii - rysowano mapy i wykorzystywano je do orientacji w terenie. Współcześnie sposobem opisu przestrzeni geograficznej są także komputerowe systemy informacji geograficznej (ang. Geographical Information System, GIS), nazywane, zależnie od przyjętej metodyki i konwencji, również systemami informacji przestrzennej, systemami informacji terenowej lub systemami geoinformacyjnymi. Umożliwiają one nie tylko gromadzenie, ale i analizowanie danych geograficznych (danych odniesionych do przestrzeni geograficznej) i związanych z nimi atrybutów opisowych, np. obliczenie liczby ludności w strefie zagrożonej powodzą, ustalenie widoczności terenu z danego punktu czy oszacowanie potencjalnej liczby klientów placówki handlowej w zależności od lokalizacji. Systemy geoinformacyjne pozwalają na zapis danych przestrzennych w logicznej strukturze, wszechstronną ich analizę i wizualizację. Służą również do opisu, wyjaśniania i przewidywania rozkładu przestrzennego zjawisk geograficznych. Obecnie coraz rzadziej buduje się samodzielne systemy GIS. Najczęściej są one jednym z komponentów różnych specjalistycznych systemów informatycznych. Dlatego coraz częściej używa się pojęcia technologia GIS, rozumianego jako zestaw metod i technik służących do budowy systemów informacji geograficznej [2].

Ewolucja systemów informacji geograficznej jest związana z rozwojem społeczeństwa informacyjnego, w którym informacja jest wykorzystywana w życiu ekonomicznym, społecznym, kulturalnym i politycznym. Społeczeństwo informacyjne wykorzystuje środki komunikacji i przetwarzania informacji, które są podstawą tworzenia dochodu narodowego oraz źródłem utrzymania ludności. Proces, który doprowadził do powstawania społeczeństwa informacyjnego, można nazwać rewolucją informacyjną. Szczególną rolę w rozwoju społeczeństwa informacyjnego odgrywa informacja przestrzenna [2].

Wprowadzenie do systemów informacji geograficznej GIS, to temat obszerny i różnie postrzegany w środowisku autorów książek z tej dziedziny. Na podstawie przeanalizowanej literatury można wyszczególnić kilka podejść do tego tematu. Poniższa praca została napisana w oparciu o specjalistyczną literaturę traktującą o systemach informacji geograficznej zarówno autorów polskich jak i zagranicznych. Dobre wprowadzenie do jakiegokolwiek tematu, powinno zawierać wszystkie niezbędne informacje, które umożliwią początkującemu użytkownikowi swobodne poruszanie się w danej dziedzinie. Aby stworzyć dobre wprowadzenie, należy być ekspertem w danym temacie, dlatego niniejsza praca została opracowana w oparciu o publikacje takich autorów jak E. Bielecka (Systemy informacji geograficznej. Teoria i zastosowania) [1], D. Gotlib, A. Iwaniak, R. Olszewski (GIS: obszary zastosowań) [2], Paul E. Longley (GIS: Teoria i praktyka) [3]. Każdy z tych autorów prezentuje nieco odmienne podejście związane z zagadnieniami wprowadzającymi do tematyki GIS i na tej podstawie został sformułowany cel pracy przejściowej.

1. Cel pracy

Celem pracy przejściowej jest stworzenie własnego wprowadzenia do systemów informacji geograficznej GIS, na podstawie wiedzy ekspertów w tej dziedzinie zawartej w opublikowanej przez nich literaturze.

1. Zakres pracy

Na podstawie sformułowanego wyżej celu pracy, w rozdziale 2 została przeprowadzona identyfikacja problemu. W rozdziale 2.1, będącym wstępem teoretycznym do pracy, przedstawiono definicje systemów informacji geograficznej stworzone przez ekspertów w tej dziedzinie. Rozdział 2.2 to przedmiot pracy przejściowej, który obejmuje historię systemów informacji geograficznej (rozdział 2.2.1), opis głównych elementów systemów informacji geograficznej takich jak dane, sprzęt komputerowy, oprogramowanie, personel oraz procedury i procesy (rozdział 2.2.2) oraz przykłady zastosowań systemów geoinformacyjnych (rozdział 2.2.3). W rozdziale 2.3 przedstawiono podmiot pracy przejściowej, czyli osoby, do których jest ona skierowana. Rozdział 2.4 to krótkie podsumowanie pracy, w którym omówione jest rosnące znaczenie systemów informacji geograficznej oraz możliwości jakie za sobą niosą. W rozdziale 3 przedstawiono algorytm rozwiązania zidentyfikowanego problemu.

1. Systemy informacji geograficznej

W tym rozdziale na podstawie sformułowanego celu oraz zakresu pracy przejściowej dokonana zostanie identyfikacja problemu.

Problem jest ściśle związany z celem pracy przejściowej. Jest to stworzenie wprowadzenia do systemów GIS na podstawie przeanalizowanej literatury eksperckiej. Problemem jest tutaj również dobranie odpowiednich zagadnień dotyczących systemów informacji geograficznej, takich aby temat był zrozumiany dla początkującego użytkownika systemów. Zagadnienia te przedstawione są w dalszej części pracy.

W związku z tym, że każdy z autorów prezentuje nieco odmienne podejście do tematu, należy na podstawie przeanalizowanej literatury wybrać te zagadnienia, które najlepiej nadają się na stworzenie dobrego wprowadzenia. W przypadku niniejszej pracy, zagadnienia te to część wspólna omawiana przez autorów literatury eksperckiej z jednakowym naciskiem (na przykład historia systemów GIS) oraz subiektywna ocena istotności pewnych zagadnień w nawiązaniu do tematu pracy (na przykład główne elementy systemów GIS).

1. Definicje GIS

W ostatnich 50 latach intensywnego rozwoju GIS pojawiało się wiele różnych definicji systemów informacji geograficznej, uwzględniających zarówno ewolucję tej technologii, jak i różne spojrzenie na istotę systemów geoinformacyjnych. Do najbardziej znanych, wymienionych chronologicznie, można zaliczyć:

• 1979 – Ken J. Duecker

Zestaw systemów informacji, w którym baza danych składa się z obserwacji o cechach, działalnościach i zdarzeniach rozlokowanych przestrzennie, które są definiowane w przestrzeni jako punkty, linie i obszary. System informacji geograficznej przetwarza dane o tych punktach, liniach i obszarach w calach uzyskania odpowiedzi na pytania i przeprowadzenia analiz przestrzennych.

• 1981 – V.M. Ozemoy, D.R. Smith, A. Sicherman

Zautomatyzowany zbiór funkcji, który zapewnia fachowcom przechowywanie, odzyskiwanie, obróbkę i prezentację danych zlokalizowanych geograficznie.

• 1986 – Peter A. Borrough

Zbiór skutecznych narzędzi służących do zbierania, gromadzenia, swobodnego dostępu, przetwarzania i prezentacji danych przestrzennych o świecie rzeczywistym.

• 1987 – T.R. Smith, S. Menon, J.L. Starr, J.E. Estes

System bazy danych, w którym większość danych jest przestrzennie indeksowana i w którym działa zestaw procedur, umożliwiających uzyskanie informacji o obiektach przestrzennych w bazie danych.

• 1988 – H.D. Parker

Technologia informacji, która przechowuje, analizuje i prezentuje zarówno dane przestrzenne, jak i nieprzestrzenne.

• 1988 – David J. Cowen

System wspomagania decyzji związany z interaktywnym przetwarzaniem danych przestrzennych, w celu rozwiązywania problemów.

• 1989 – Stan Aronoff

Każdy zestaw ręcznych lub komputerowych procedur używany do przechowywania i obróbki danych odniesionych graficznie.

• 1990 – Jerzy Gaździcki

System informacji przestrzennej - system pozyskiwania, przetwarzania i udostępniania danych, w którym zawarte są informacje przestrzenne i towarzyszące im informacje opisowe o obiektach. Jeśli dane odniesione są do środowiska geograficznego, jest to system informacji geograficznej.

• 1998 – David J. Maguire

Zintegrowany zestaw sprzętu komputerowego, oprogramowania, danych, metod badawczych i specjalistów, które to elementy działają w kontekście instytucjonalnym.

• 1998 – Menno-Jan Kraak, Ferjan Ormeling

Komputerowy system informacji służący do wprowadzania, gromadzenia, przetwarzania oraz przedstawiania danych przestrzennych, którego podstawową funkcją jest wspomaganie decyzji.

• 2001 – Jerzy Gaździcki (Leksykon geopatyczny)

System pozyskiwania, gromadzenia, weryfikowania, analizowania, transferowania i udostępniania danych przestrzennych; w szerokim rozumieniu obejmuje metody, środki techniczne – sprzęt i oprogramowanie, bazę danych przestrzennych, organizację, zasoby oraz ludzi zainteresowanych jego funkcjonowaniem.

Pod koniec lat 90. XX w. przez pojęcie GIS zaczęto rozumieć, zdefiniowane przez Michaela Goodchilda, nauki geoinformacyjne (ang. GIScience). Świadectwem rosnącej roli GIS i wagi, jaką przykłada do niej środowisko naukowe, jest także powołanie University Consortium for Geographic Information Science – organizacji zrzeszającej kilkadziesiąt ośrodków akademickich w Stanach Zjednoczonych, prowadzących badania w zakresie szeroko rozumianych nauk o Ziemi [2].

1. Wybrane zagadnienia dotyczące systemów GIS

Zarówno przedmiotem jak i podmiotem pracy przejściowej są wybrane zagadnienia związane z tematyką systemów informacji geograficznej. Wybór ten został dokonany na podstawie przeanalizowanej literatury z tej dziedziny i miał swoje uzasadnienie w celu pracy, którym jest stworzenie wprowadzenia do systemów informacji geograficznej. Przedmiot pracy obejmuje zagadnienia omawiane najczęściej przez autorów literatury wprowadzającej do systemów GIS, jak również zagadnienia wybrane na podstawie subiektywnej oceny w nawiązaniu do tematu pracy przejściowej.

W kolejnych podrozdziałach zostaną omówione zagadnienia wybrane do stworzenia wprowadzenia do systemów informacji geograficznej.

1. Historia GIS

W systemach informacji geograficznej notuje się trzy nurty rozwojowe: kartograficzny, bazodanowy i analityczny. Stąd rozwój GIS jest współbieżny z wieloma naukami. W ponad pięćdziesięcioletniej historii systemów informacji geograficznej miało miejsce wiele wydarzeń, które w znaczący sposób przyczyniły się do ich rozwoju. W tabeli 2.1 przedstawiono chronologicznie trzy etapy rozwoju techniki GIS, wraz z opisem wydarzeń, które miały miejsce.

Tabela 2.1. Główne etapy rozwoju techniki GIS [3].

ROK	ZASTOSOWANIE	WYDARZENIE	UWAGI
POCZĄTKI
1957	Praktyka	Pierwsza zautomatyzowana produkcja map	Szwedzcy meteorolodzy i brytyjscy biolodzy

Tabela 2.1 cd. Główne etapy rozwoju techniki GIS [3].

ROK	ZASTOSOWANIE	WYDARZENIE	UWAGI
1963	Technika	Kanadyjski System Informacji Przestrzennej	Kanadyjski System Informacji Przestrzennej został stworzony przez Rogera Timlinsona i jego współpracowników z Kanadyjskiej Agencji Inwentaryzacji Gruntów. W projekcie tym wdrożono wiele nowych rozwiązań i po raz pierwszy użyto terminu GIS
1963	Organizacja	Powstanie URISA (Urban and Regional Information Systems Association)	Stowarzyszenie o nazwie Urban and Regional Information Systems Association powstało w Stanach Zjednoczonych i stało się wkrótce miejscem wymiany najnowszych informacji w zakresie GIS
1964	Nauka	Utworzenie Laboratorium Harwardzkiego	Harwardzkim Laboratorium Grafiki Komputerowej i Analiz Przestrzennych kierował Howard Fisher. Pracownicy tej uczelni opracowali pierwszy model rastrowy w GIS pod nazwą SYMAP (Synagraphic Mapping System)
1967	Technika	Powstanie DIME (Dual Independent Map Encoding)	Urząd statystyczny USA wprowadził format GBF-DIME (geographic Base File, Dual Independent Map Encoding), który służył do opisu topologii obiektów geograficznych. Na początku była to baza danych przedstawiająca strukturę ulic oraz adresy, co wykorzystano w spisie ludności z 1970 r.
1967	Nauka i praktyka	Utworzenie Brytyjskiej Eksperymentalnej Jednostki Kartograficznej	Pionierskie prace z zakresu kartografii komputerowej i systemów geoinformacyjnych
1969	Komercyjne	Powstanie ESRI	Opracowanie programu GIS przez J. Dangermonda, studenta z Laboratorium Harwardzkiego oraz jego żonę z firmy ESRI
1969	Komercyjne	Powstanie firmy Intergraph	Kilka osób, w tym Jim Meadlock, pracujący nad systemem kierowania rakietą Saturn, utworzyło firmę o nazwie M&S Computing, przemianowaną później na Intergraph
1969	Nauka	Wydanie książki Projektowanie z naturą	Publikacja Iana McHarga była pierwszą książką opisującą wiele zagadnień nowoczesnych analiz GIS, w tym również proces nakładania na siebie map

Tabela 2.1 cd. Główne etapy rozwoju techniki GIS [3].

ROK	ZASTOSOWANIE	WYDARZENIE	UWAGI
1969	Nauka	Pierwszy techniczny podręcznik z zakresu GIS	Autorzy książki, Nordbeck i Rystedt, przedstawili szczegółowe algorytmy oraz oprogramowanie, które stworzyli na potrzeby analizy przestrzennej
1972	Technika	Wprowadzenie na orbitę okołoziemską satelity Landstat 1	Pierwotnie satelita ten był nazwany ERTS-1 (Earth Resources Technology Satellite), po nim uruchomiono wiele innych
1973	Organizacja	Pierwszy zespół pracujący nad wektoryzcją map na dużą skalę	Stworzona przez Britain’s Ordnance Survey, jednostka odpowiedzialna za tworzenie cyfrowych map Wielkiej Brytanii
1974	Nauka	Konferencja “AutoCarto 1” Reston, stan Wirginia	Pierwsza cykliczna konferencja, w której biorą udział przedstawiciele organizacji posługujących się systemami geoinformacyjnymi
1976	Nauka	Użycie systemu GIMMS (Global Inventory Modeling and Mapping Studies) w Internecie	System, uruchomiony w liczbie 300 instalacji na świecie, został stworzony przez szkockiego naukowca, Toma Waugha. służył do analizy i przedstawiania map wektorowych
1977	nauka	Konferencja “Topological Data Structures”	Laboratorium Harwardzkie zorganizowało konferencją i opracowało program GIS ODYSSEY
KOMERCJALIZACJA
1981	Komercyjne	Powstanie programu ArcInfo	ArcInfo był pierwszym komercyjnym systemem oprogramowania GIS. Działał na minikomputerach i opierał się na modelu wektorowym i relacyjnej bazie danych. Stał się standardem tego typu oprogramowania
1984	Nauka	Publikacja Basic Readlings in Geographic Information Systems	Jest to zbiór artykułów opublikowany w formie książki przez Duane’a Marble’a, Hugha Calkinsa i Donna’e Peuqueta, która stała się pierwszym dostępnym źródłem informacji o systemach geoinformacyjnych
1985	Technika	Powstanie GPS	Satelitarny system nawigacyjny (GPS) stopniowo stał się źródłem danych przestrzennych wykorzystywanych w geodezji i kartografii

Tabela 2.1 cd. Główne etapy rozwoju techniki GIS [3].

ROK	ZASTOSOWANIE	WYDARZENIE	UWAGI
1986	Nauka	Publikacja Principles of Geographical Information Systems for Land Resources Assesment	Pierwsza książka autorstwa Petera Borrougha, traktująca o zasadach GIS. Jest podstawową pozycją literatury w tej dziedzinie na całym świecie
1986	komercyjne	Powstanie firmy MapInfo	MapInfo upowszechniło się jako program typu desktop GIS, określając nowe standardy systemów geoinformacyjnych
1987	Nauka	Pierwszy zeszyt czasopisma „International Journal of Geographical Informaion Systems”, obecnie “UGI Science”	Terry Coppock i In. Wydali pierwsze czasopismo o GIS. W numerze pierwszym znalazły się artykuły ze Stanów Zjednoczonych, Kanady, Niemiec i Wielkiej Brytanii
1987	Ogólne	Raport Chorleya	Wydany przez rząd Wielkiej Brytanii raport pt. „Handling Geographical Information” podkreślił wartość GIS I wpłynął na dalszy jego rozwój
1988	Ogólne	Pierwsze wydanie „GISWorld”	„GISWorld”, obecnie „GeoWorld”, p[pierwszy ogólnoświatowy magazyn poświęcony systemom geoinformacyjnym, został wydany w Stanach Zjednoczonych
1988	Technika	Wprowadzenie systemu TIGER	System TIGER (Topologicaly Integrated Geographic Encoding and Referencing), powstały na baize system DIME, został opracowany przez Urząd Statystyczny USA. Jego niski koszt był powodem upowszechnienia się metod analizy przestrzennej w zastosowaniach biznesowych w Stanach Zjednoczonych
1988	Nauka	Powołanie ośrodków badawczych w Stanach Zjednoczonych i Wielkiej Brytanii	Wzrost zainteresowania systemami geoinformacyjnymi spowodował powstanie instytucji, takich jak: NCGIA (National Center for Geographic Information and Analyses) w Stanach Zjednoczonych oraz Regional Research Laboratory (RLL) w Wielkiej Brytanii

Tabela 2.1 cd. Główne etapy rozwoju techniki GIS [3].

ROK	ZASTOSOWANIE	WYDARZENIE	UWAGI
1991	Nauka	Publikacja Big Book 1	Dwutomowa praca zbiorowa Geographical Information Systems; principles and applications pod red. Davida Maguire’s, Mike’a Goodchilda I Davida Rhinda, dokumentuje postęp w dziedzinie GIS
1992	Technika	Utworzenie cyfrowej mapy świata	Digital Chart of the World miała 1,7 GB pojemności I była finansowana przez US Defense Mapping Agency; była pierwszą zintegrowaną bazą danych w skali 1:1000000 z pokryciem całego globu
1994	Ogólne	Podpisanie przez prezydenta Clintona dokumentu o nazwie „Executive Order”	Dokument „Executive Order 12906” ustalił standard narodowego zasobu danych przestrzennych USA (National Spatial Data Infrastructure NSDI), system wymiany danych przestrzennych i powołał Federalny Komitet ds. Danych Geograficznych (ang. Federal Geographic Data Committee – FGDC)
1994	Ogólne	Powstanie konsorcjum OpenGIS	Konsorcjum, założone w celu ustalenia norm wymiany informacji przestrzennej, zrzesza producentów GIS, użytkowników oprogramowania oraz agendy rządowe
1995	Ogólne	Pierwsze mapy cyfrowe pokrywające obszar całego kraju	Agencja Great Britain’s Ordnance Survey zakończyła tworzenie podstawowej bazy danych, czego wynikiem było pokrycie obszaru Wielkiej Brytanii 230 000 arkuszy map w dużych skalach (1:1250, 1:2500, 1:10000)
1996	Technika	Internetowa oferta z zakresu GIS	Wiele firm, przede wszystkim AutoDesk, ESRI, Intergraph i MapInfo, wprowadziło w tym samym czasie oprogramowanie współpracujące z Internetem
1996	Komercyjne	MapQuest	Internetowy serwis udostępniania map, w którym w 1999 roku wyprodukowano ponad 130 mln map, wykupiony następnie przez działającą w Internecie komercyjną firmę AOL (America Online) za kwotę 1,1 mln dolarów
1999	Ogólne	Dzień GIS	W pierwszym ogólnoświatowym Dniu GIS wzięło udział 1,2 mln uczestników dzielących się swoimi zainteresowaniami w tej dziedzinie

Tabela 2.1 cd. Główne etapy rozwoju techniki GIS [3].

ROK	ZASTOSOWANIE	WYDARZENIE	UWAGI
ZASTOSOWANIA
1999	Komercyjne	IKONOS	Początek działania satelity nowej generacji – IKONOS. Zdjęcia mają rozdzielczość 90cm. W 2110 roku wystrzelono satelitę Quickbird, którego skaner przekazywał obraz z rozdzielczością 62 cm
2000	Komercyjne	Wartość infrastruktury GIS przekracza 7 mld dolarów	Daretech, analityk giełdowy, podał, że sprzęt i oprogramowanie komputerowe oraz usługi związane z systemami geoinformacyjnymi mają wartość 6,9 mld dolarów, przy ponad 10% rocznym wzroście
2000	Ogólne	Milion użytkowików systemów geoinformacyjnych	Ponad 1 mln osób używa codziennie GIS w pracy, prawdopodobnie 65 mln użytkowników ma z nim kontakt okresowo
2002	Ogólne	Udostępnienie w sieci Narodowego Atlasu Stanów Zjednoczonych	Zbiór geograficznej informacji o Stanach Zjednoczonych z narzędziami do tworzenia map (www.nationalatlas.gov)
2003	Ogólne	Udostępnienie w sieci danych dotyczących Wielkiej Brytanii	Typowy przykład nowego rodzaju rządowych stron internetowych z informacją na temat gospodarki, ludności i problemów społecznych w skali lokalnej i regionalnej (www.geodata.gov)
2003	Ogólne	Portal Geospatial One-Stop	Portal utworzony przez rząd federalny Stanów Zjednoczonych w celu udostępnienia danych przestrzennych
2004	Ogólne	Powołanie agencji pod nazwą National Geospatial-Intelligence Agency (NGA)	Największy użytkownik GIS na świecie, agencja National Imaginery and Mapping Agency (NIMA), zmieniła nazwę na NGA, aby podkreślić znaczenie przestrzeni

Źródło: Longley P. E. GIS: Teoria i praktyka [3].

Rozwój systemów informacji geograficznej jest bogaty w wydarzenia, należące do różnych nurtów naukowych. Należą do nich między innymi geografia, informatyka czy też publicystyka. Stąd również zastosowanie systemów GIS jest szerokie. Rysunek 2.1 przedstawia fazy rozwoju systemów informacji geograficznej wraz z obszarami zastosowań (o zastosowaniach GIS szerzej w rozdziale 2.4)

Rysunek 2.1. Fazy rozwoju systemów informacji geograficznej [1].

Na rysunku 2.1 widać, jak w poszczególnych fazach rozwoju systemów informacji geograficznej kształtowało się ich zastosowanie. Początki istnienia systemów to zastosowania inwentaryzacyjne, później zastosowania analityczne, obecnie coraz więcej systemów GIS znajduje swoje zastosowanie w zarządzaniu.

1. Elementy systemów GIS

Bazując na definicji GIS, sformułowanej przez Jerzego Gaździckiego (2001), systemy informacji geograficznej składają się z:

1. danych

2. sprzętu komputerowego,

3. oprogramowania

4. procedur do zarządzania i analizowania danych

5. ludzi

W dalszej części pracy zostaną szerzej opisane poszczególne elementy systemów informacji geograficznej.

Dane – ogólny model danych geograficznych i źródła danych geograficznych

Dane geograficzne zwane także danymi przestrzennymi lub geodanymi to dane opisujące obiekty, które są identyfikowane w odniesieniu do powierzchni Ziemi. Dane geograficzne obejmują właściwości geometryczne obiektu i jego położenie w przyjętym układzie odniesienia, związki przestrzenne (topologiczne) między obiektami oraz charakterystykę właściwości obiektu, do której zaliczamy m. in. datę utworzenia, nazwę własną i inne cechy opisujące obiekt. Warto jednak zaznaczyć, że pojęcie obiektu traktowane jest bardzo szeroko. Obiektem może być zarówno obiekt naturalny, jak i sztuczny, a także zjawiska przyrodnicze, społeczne i ekonomiczne. Obiekt jest zatem symbolicznym przedstawieniem pewnego elementu otaczającego nas świata [1].

Z punktu widzenia systemu informacji geograficznej każdy obiekt opisywany jest przez atrybuty. Atrybuty mogą mieć charakter przestrzenny lub nieprzestrzenny. Atrybuty przestrzenne charakteryzują położenie obiektu (np. współrzędne), wielkość, kształt i relacje topologiczne, natomiast atrybuty nieprzestrzenne nazywane często opisowymi zawierają charakterystykę i właściwości obiektów. Wartości atrybutów należą do określonych dziedzin i nazywane są danymi geograficznymi. Pomiędzy obiektami zachodzą określone relacje. najczęściej spotykane relacje w systemach informacji geograficznej to: przynależność, zawieranie, graniczenie [1]. Na rysunku 2.2 został przedstawiony ogólny model danych geograficznych.

Rysunek 2.2. Ogólny model danych geograficznych [1].

Ogólny model danych geograficznych przedstawiony na rysunku 2.2 składa się z obiektów oraz zachodzących między nimi relacji a także z atrybutów przyporządkowanych do każdego z obiektów.

Źródłem danych geograficznych mogą być wszelkiego rodzaju zdjęcia lotnicze i obrazy satelitarne, mapy, pomiary terenowe jak również inne bazy danych (np. udostępnione w Internecie bazy danych różnego rodzaju organizacji).

Dane – modele danych geograficznych

Każdy obiekt przechowywany w systemie informacji geograficznej ma swój kształt i położenie. Obiekt ten jest charakteryzowany za pomocą atrybutów opisowych i wyświetlany na ekranie monitora (lub drukowany na mapie) zgodnie z przyjętą reprezentacją graficzną. Modele opisujące położenie, topologię i charakterystykę obiektów ogólnie nazywamy modelami krajobrazowymi danych geograficznych, natomiast sposób prezentacji obiektów w postaci zbioru symboli zapisany jest w kartograficznym modelu danych. Ze względu na różną strukturę przechowywanych danych oraz odmienne sposoby ich organizacji krajobrazowy model danych może przyjmować postać modelu wektorowego, modelu TIN lub modelu rastrowego [1].

• Model wektorowy – w modelu tym położenie obiektu jest zapisywane w formie współrzędnych płaskich lub geograficznych. Wektorowy model danych zapewnia uzyskanie dużej dokładności w określaniu położenia każdego obiektu oraz umożliwia wprowadzenie informacji o związkach topologicznych pomiędzy obiektami. W systemie GIS obiekt może być reprezentowany przez punkt, linię lub wielobok. Obiekty punktowe są charakteryzowane przez współrzędne, obiekty liniowe wyznacza zbiór punktów załamania, obiekty powierzchniowe natomiast zbiór linii. Każdy wektor lub ich zbiór reprezentuje jakiś obiekt bazy danych, wyróżniony na etapie jej tworzenia i wynikający z przyjętego modelu pojęciowego. W zależności od sposobu uporządkowania współrzędnych i zdefiniowania zależności między nimi mamy do czynienia z prostym modelem wektorowym lub topologicznym modelem wektorowym. Na rysunku 2.3 przedstawiono wektorowy model danych [1].

Rysunek 2.3. Wektorowy model danych [1].

W wektorowym modelu danych przedstawionym na rysunku 2.3 położenie obiektu jest zapisywane za pomocą współrzędnych (na przykład obiekt2 – x₂, y₂)

• Model rastrowy – w modelu tym przestrzeń jest podzielona na pola podstawowe (uporządkowane w wiersze i kolumny), którym przypisano określone wartości charakterystyczne dla opisywanego zjawiska np. wysokość nad poziomem morza, rodzaj pokrycia terenu itp. Podstawowym elementem zapisu rastrowego jest piksel – pole podstawowe, najmniejszy rozróżnialny element obrazu. Rastrowe modele danych, zapisywane w postaci tablic pikseli oraz sieci typu GRID (regularnych siatek punktów), są modelami ziarnistymi, tzn. opisują dane za pomocą elementarnych ziaren (pikseli) obrazu odpowiednio zagęszczonych (liczba pikseli w jednostce długości jest miarą rozdzielczości) i zróżnicowanych (każdy element niesie informację atrybutową). Zapis rastrowy odznacza się prostotą, lecz wymaga dużej ilości pamięci do przechowywania i analizy danych. Na rysunku 2.4 przedstawiono rastrowy model danych [1].

Rysunek 2.4. Rastrowy model danych [1].

W rastrowym modelu danych przedstawionym na rysunku 2.4 zjawiska opisywane są za pomocą pikseli (najmniejszych rozróżnialnych elementów obrazu).

• Model TIN – zbiory TIN (ang. Triangulated Irregular Network), są wykorzystywane do zapisu informacji o wszelkich trójwymiarowych zjawiskach, których charakterystyczne wartości mogą być określane na nieregularnie rozmieszczonych punktach płaszczyzny. Do tego typu danych należy numeryczny model powierzchni terenu (NMT) pozwalający na określenie wysokości terenu w dowolnym punkcie. Model TIN powstaje w wyniku teselacji (wyczerpującego podziału przestrzeni na elementy regularne lub nieregularne) przestrzeni za pomocą sieci nieregularnych trójkątów. Wierzchołki trójkątów stanowią punkty o znanych współrzędnych w przestrzeni trójwymiarowej. Zbiory typu TIN, ze względu na zapis położenia wierzchołków trójkątów w postaci współrzędnych i związków topologicznych pomiędzy trójkątami mają charakter zbiorów wektorowych [1].

W tabeli 2.2 przedstawiono porównanie modelu wektorowego, rastrowego oraz TIN w różnych kategoriach.

Tabela 2.2. Porównanie modelu wektorowego, rastrowego i TIN [1].

	Model wektorowy	Model rastrowy	Model TIN
Zastosowanie	- modelowanie danych dyskretnych - precyzyjne odtwarzanie kształtu i położenia obiektów	- modelowanie zjawisk ciągłych - obrazy satelitarne - wynik skanowania	- modelowanie zjawisk ciągłych trójwymiarowych
Źródła danych	- dane pomiarowe -zdjęcia lotnicze i satelitarne - digitalizacja -wektoryzacja	- zdjęcia lotnicze i satelitarne - skanowanie - restaryzacja	- dane pomiarowe - zdjęcia lotnicze i satelitarne o pokryciu stereoskopowym - mapy topograficzne i wysokościowe (poziomice)
Sposób przechowywania	- pary współrzędnych (x,y) w kartezjańskim układzie współrzędnych - relacje topologiczne	- położenie piksela określa numer wiersza i kolumny	- trójki współrzędnych (x,y,z) w kartezjańskim układzie współrzędnych - relacje topologiczne
Reprezentacja	- punkty – małe obiekty - linie – obiekty liniowe - wieloboki – obiekty powierzchniowe	- punkty – pojedynczy piksel - linie – seria pikseli o jednakowej wartości - wieloboki – zbiór pikseli o jednakowej wartości	- trójkąty reprezentujące kształt powierzchni

Tabela 2.2 cd. Porównanie modelu wektorowego, rastrowego i TIN [1].

	Model wektorowy	Model rastrowy	Model TIN
Analizy	- nakładanie - buforowanie - pytanie o lokalizację - analizy sieciowe	- analizy sąsiedztwa - analizy zgodności - analizy rozproszenia - analizy powierzchniowe - filtracje	- nachylenia - analiza widoczności - ekspozycje nasłonecznienie - generowanie warstwic
Zalety	- spójna struktura danych - możliwość dołączenia wielu atrybutów - precyzyjne odtworzenie kształtu i położenia - dokładne obliczenie długości i powierzchni - łatwa aktualizacja	- prosta struktura danych - szybkość i łatwość analiz	- dobra reprezentacja obiektów ciągłych trójwymiarowych
Wady	- złożona struktura danych	- przybliżone wyniki obliczeń długości i powierzchni - utrudniona analiza struktur sieciowych - zmiana odwzorowania wymaga długich obliczeń (redystrybucja pikseli)

Źródło: Bielecka E. Systemy informacji geograficznej. Teoria i zastosowania. [1].

Na podstawie tabeli 2.2 można wyciągnąć wniosek, że każdy z modeli posiada wady i zalety (wyjątkiem jest model TIN – brak szczególnych wad). Jest to ważna informacja dla twórców systemów informacji geograficznej, którzy na tej podstawie mogą dokonać wyboru modelu danych w zależności od przeznaczenia systemu GIS.

Dane – warstwowy zapis danych

W systemach GIS dane pogrupowane są tematycznie tworząc warstwy tematyczne. Pojęcie warstwy hierarchizuje strukturę bazy danych, ponieważ warstwa obejmuje zwykle obiekty mające wspólne cechy. Warstwa może zawierać dane tylko jednego formatu wektorowego lub rastrowego. Konieczność zapisu wielu informacji wiąże się z utworzeniem kilku warstw najczęściej jednego typu: punktowych, liniowych, powierzchniowych. Dane w obrębie warstwy pogrupowane są tematycznie, co znacznie ułatwia zarządzanie danymi, ich aktualizację i wykonanie analiz przestrzennych [1]. Na rysunku 2.5 przedstawiony jest warstwowy układ danych geograficznych.

Rysunek 2.5. Warstwowy układ danych geograficznych [1].

Warstwowy układ danych geograficznych, jak sama nazwa wskazuje składa się z warstw. Na rysunku 2.5 widać poszczególne warstwy układu danych. Są to między innymi wody, rzeźba terenu, gleby, które ułożone na siebie dają gotowy wycinek świata rzeczywistego (w pełni ukształtowaną powierzchnię terenu).

Ad 2. Sprzęt i oprogramowanie komputerowe

Sprzęt komputerowy, który wchodzi w skład systemów GIS, wykorzystywany jest w zasadzie we wszystkich etapach pracy z danymi. Odpowiednie urządzenia służą do wprowadzania danych, inne do ich analizowania i przetwarzania, a jeszcze inne umożliwiają graficzną prezentację wyników analizy wprowadzonych danych [3].

Sprzęt komputerowy to niezbędny środek techniczny do funkcjonowania GIS. Wobec różnorodności wymagań klientów oraz dostępnych pakietów oprogramowania systemy informacji geograficznej można budować bazując na dowolnym sprzęcie komputerowym, począwszy od komputerów przenośnych poprzez stacjonarne komputery personalne, stacje robocze a także komputery o dużej mocy obliczeniowej. Od strony technicznej GIS może funkcjonować na pojedynczym komputerze lub kilku połączonych w sieć komputerach, do których przydzielone są odpowiednio zadania związane z zarządzaniem, analizowaniem i wizualizacją danych. Projektując system informacji geograficznej należy dostosować sprzęt do specyfiki realizowanych zadań a szczególnie czasochłonnych przetworzeń danych przestrzennych i zgodnie z tym wybrać odpowiedni procesor, szybki i pojemny dysk, zasoby pamięci RAM, monitor oraz urządzenia peryferyjne do wprowadzania i wyprowadzania danych takie jak skaner, digimetr, ploter, drukarka [3].

Oprogramowanie GIS jest podstawową częścią każdego operacyjnego systemu geoinformacyjnego. Ma ono wpływ na rodzaj podejmowanych w projekcie badań i ich wyniki, jak również na wydajność i koszty. Na rynku występuje szeroka oferta typów oprogramowania GIS, dostosowanych do różnych wymagań. Jedną z najbardziej istotnych ale często trudną do ogarnięcia, cech oprogramowania GIS jest jego bardzo szybki rozwój. Ten trend wydaje się ustabilizowany, a wynika z podejmowania przez firmy tworzące oprogramowanie ciągłych badań zmierzających do udoskonalania ich produktów [3].

Firma Daratech Inc., która zajmuje się badaniami rynku technologii informatycznych, wydaje coroczne raporty dotyczące wielkości i specyfiki rynku oprogramowania GIS. Żeby zrozumieć obecne tendencje na rynku, jest konieczne przeanalizowanie bieżącej oferty produktów, strategii głównych producentów oraz uwarunkowań zewnętrznych [3]. Na rysunku 2.6 przedstawiono udział w rynku poszczególnych producentów oprogramowania GIS w 2003 roku.

Rysunek 2.6. Udział w rynku producentów oprogramowania GIS (dane za rok 2003) [3].

Na podstawie rysunku 2.6 można stwierdzić, że największy udział w rynku producentów oprogramowania GIS w 2003 roku miała firma ESRI (34%). Jest to znacząca przewaga nad innymi producentami owego oprogramowania (na przykład firma Intergraph 13%, niemal trzykrotnie mniej). Pozostałe firmy osiągnęły udziały w przedziale 4-9%, które również są znacznie mniejsze od tego, osiągniętego przez firmę ESRI.

Oprogramowanie GIS tworzone jest dla różnych sektorów gospodarki, dlatego producenci tegoż oprogramowania tworzą różne jego typy. Można wyróżnić cztery typy oprogramowania GIS: jednostanowiskowe (desktop), sieciowe (serwer), przeznaczone dla projektantów systemów (developer) oraz systemy rozproszone (oprogramowanie dla urządzeń przenośnych) [3]. Na rysunku 2.7 przedstawiono szacunkową liczbę użytkowników różnych sektorów rynku oprogramowania GIS.

Rysunek 2.7. Szacunkowa liczba użytkowników różnych sektorów rynku oprogramowania GIS [3].

Na rysunku 2.7 łatwo zauważyć, że największą liczbą użytkowników cieszy się oprogramowanie sieciowe GIS. Oprogramowanie Desktop GIS również jest bardzo popularne wśród użytkowników, natomiast mniejszym zainteresowaniem cieszą się typy oprogramowań dla programistów, dla urządzeń przenośnych oraz pozostałe typy.

Ad 4. Procedury i ludzie odpowiedzialni za zarządzanie i analizowanie danych

Ponieważ proces gromadzenia szczegółowych danych jest nadzwyczaj czasochłonny, kosztowny i złożony pod względem techniczno-organizacyjnym, zatem w systemie informacji geograficznej należy gromadzić jedynie dane niezbędne, pozwalające uzyskać określone wyniki w możliwie krótkim czasie i przy minimalnym koszcie. Opracowując koncepcję systemu oraz projektując strukturę bazy należy kierować się zasadą pragmatyzmu, potrzebami przyszłych użytkowników systemu oraz dostępnością danych źródłowych [2].

Dane przechowywane są w bazie danych. Baza danych to nie tylko zbiór danych, ale również system zarządzania bazą danych (SZBD), który jest zorganizowanym zbiorem narzędzi umożliwiającym dostęp do danych i zarządzanie nimi [2].

Ludzie są bardzo istotnym komponentem systemów informacji geograficznej. Oni system planują, wdrażają, użytkują oraz podejmują decyzje w oparciu o dane zgromadzone w systemie. Sukces czy też niepowodzenie wdrożenia GIS w dużo większym stopniu zależy od czynnika „ludzkiego” niż od środków technicznych. W większości instytucji wdrażaniu GIS towarzyszą zmiany organizacyjne. Zaakceptowanie tych zmian, sprawne zarządzanie systemu i wykorzystanie GIS w procesie podejmowania decyzji to podstawowe czynniki gwarantujące sukces przy wdrażaniu GIS [2].

1. Zastosowania GIS

Zastosowań systemów geoinformacyjnych jest bardzo wiele. Główne dziedziny ich wykorzystania to przygotowanie map topograficznych, modelowanie środowiska przyrodniczego i procesów społeczno-gospodarczych, badanie procesów globalnych, edukacja. Najogólniej rzecz biorąc, programy GIS wykonują pięć podstawowych przetworzeń: opracowanie map, pomiary kartometryczne, monitoring, modelowanie i zarządzanie.

Dziedziny zastosowań systemów geoinformacyjnych można podzielić na trzy grupy: tradycyjne, rozwijające się i nowe. Do tych pierwszych należy zaliczyć zastosowania do celów wojskowych, administracji, biznesu i szkolnictwa. Koniec ubiegłego stulecia przyniósł gwałtowny rozwój GIS w dziedzinach działalności gospodarczej, takich jak bankowość i usługi finansowe, systemy transportowe, handel nieruchomościami oraz analiza rynkowa. Początek XXI wieku charakteryzuje się poszukiwaniem nowych zastosowań – obsługa małych firm i osób fizycznych, bezpieczeństwo oraz działania antyterrorystyczne. Przedstawiona klasyfikacja jest oczywiście uproszczona, tym bardziej, że można znaleźć dziedziny mieszczące się w więcej niż jednej klasie (np. usługi komunalne).

Przykładem instytucji, która korzysta z dobrodziejstw systemów informacji geograficznej jest administracja państwowa. W tabeli 2.3 przedstawione są zastosowania systemów GIS na poziomie władzy lokalnej.

Tabela 2.3. Zastosowanie systemów geoinformacyjnych na poziomie władzy lokalnej [3].

	Zastosowanie inwentaryzacyjne (lokalizacyjna informacja o własności gruntów oraz wielkości podatków dostępna przez „kliknięcie” myszą na mapie)	Zastosowanie analityczne (np. ilościowa informacja o infrastrukturze zabudowy, przewidywane zmiany zagospodarowania terenu, związek cech demograficznych z fizycznogeograficznymi)	Zastosowanie wdrożeniowe (np. usprawnienie sieci dróg, wybór alternatywnych zmian, prognozowanie przyszłych potrzeb, plan działania
Rozwój ekonomiczny	Lokalizacja głównych inwestycji i ich wymagania zaopatrzeniowe	Analiza zasobów dla przyszłych dostawców usług	Informacja dla inwestorów o lokalnych dostawach
Usługi komunalne	Planowanie dróg transportu odpadów, identyfikacja wysypisk śmieci i stacji recyklingu	Analiza dostępności usługi jako przyczynek do rozwoju pewnych obszarów, przestrzenne rozmieszczenie potencjalnych miejsc konfliktowych	Identyfikacja obszarów rozwoju o idealnej gęstości infrastruktury oparta na kryteriach, takich jak ustalona przepustowość transportowa
Gospodarka mieszkaniowa	Rozpoznanie wieku budynków, ich stanu, statusu własnościowego (publiczne, prywatne, wynajmowane itd.), trwałości oraz mieszkającej w nich ludności	Analiza przestrzenna rynku mieszkaniowego oraz potrzeb usługowych na obszarach o mniejszych dochodach	Analiza finansowania odnowień w gospodarce mieszkaniowej, lokalizacja związanej z tym infrastruktury usługowej, planowanie inwestycji kapitałowych na podstawie scenariuszy rozwoju demograficznego
Infrastruktura	Inwentaryzacja dróg, chodników, mostów, budynków komunalnych (lokalizacja, nazwa, warunki, czas powstania oraz ostatnie prace naprawcze)	Analiza stanu infrastruktury za pomocą danych demograficznych, takich jak dochód i zmiany liczby ludności	Planowanie prac konserwacyjnych i rozwoju
Zdrowie	Lokalizacja osób cierpiących na określone choroby	Czasowa i przestrzenna analiza rozprzestrzeniania się chorób wpływ warunków środowiska na poziom zdrowia	Dokładna analiza potencjalnych przyczyn zachorowań
Podatki	Przestrzenne rozpoznanie własności	Przestrzenna analiza podatków dochodowych, w zależności od użytkowania gruntu i odległości od centrum miasta	Planowanie zmian w strukturze podatków dochodowych na podstawie zmienności użytkowania terenu

Tabela 2.3 cd. Zastosowanie systemów geoinformacyjnych na poziomie władzy lokalnej [3].

	Zastosowanie inwentaryzacyjne	Zastosowanie analityczne	Zastosowanie wdrożeniowe
Pomoc społeczna	Rozpoznanie okolicznych terenów pod kątem zróżnicowanych zagrożeń społecznych, lokalizacja instytucji zmniejszających zagrożenia	Analiza dopasowania usług do potrzeb społeczeństwa	Lokalizacja infrastruktury, wytyczanie dróg publicznych, planowanie społeczne oraz interwencje w strefach zagrożeń
Egzekwowanie prawa	Lokalizacja komisariatów policji, więzień, aresztów, miejsc zamieszkania przestępców i ich ofiar; rozmieszczenie przestrzenne interwencji policyjnych oraz tras patrolowych; lokalizacja systemów alarmowych i bezpieczeństwa	Analiza wizerunku i skuteczności policji; ocena liczebności funkcjonariuszy w zależności od poziomu przestępczości; charakterystyka ofiar przestępstw w nawiązaniu do cech lokalnej społeczności; analiza doświadczenia policjantów oraz wyników ich interwencji	Rozmieszczenie struktur policyjnych w miejscach o większych potrzebach i zwiększenie ich efektywności; tworzenie map drogowych pod kątem skuteczniejszej działalności policyjnej
Planowanie użytkowania terenu	Rozpoznanie obszarów zalewowych, przemysłowych, użytkowania terenu, zadrzewień, obszarów zielonych	Analiza procentowego udziału różnych sposobów użytkowania terenu oraz ich gęstości; analiza działań poprawiających wygodę życia oraz niewłaściwych sposobów zagospodarowania gruntów	Planowanie rozwoju użytkowania terenu na podstawie lokalnej analizy demograficznej (np. lokalizacja przemysłu emitującego zanieczyszczenia do atmosfery lub uciążliwych obiektów typu szpital leczący choroby dróg oddechowych)
Parki i obszary wypoczynkowe	Typologiczna inwentaryzacja obszarów i ścieżek rekreacyjnych	Analiza lokalnego dostępu do miejsc wypoczynkowych i ich dostosowania do struktury wiekowej społeczeństwa	Modelowanie przyszłych potrzeb rekreacyjnych w zależności od wzrostu liczby ludności

Tabela 2.3 cd. Zastosowanie systemów geoinformacyjnych na poziomie władzy lokalnej [3].

	Zastosowanie inwentaryzacyjne	Zastosowanie analityczne	Zastosowanie wdrożeniowe
Monitoring środowiska	Rozpoznanie zagrożeń środowiska w nawiązaniu do podstawowych zasobów naturalnych, takich jak wody podziemne; inwentaryzacja przestrzennych źródeł zanieczyszczeń	Analiza ilościowa i jakościowa rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń oraz struktury przestrzennej zgonów spowodowanych zagrożeniami środowiska naturalnego	Przestrzenne modelowanie sytuacji kryzysowych (katastrofy ekologicznej), analiza przestrzenna działalności zmniejszającej zanieczyszczenie środowiska
Zarządzanie kryzysowe	Lokalizacja kluczowych dróg ewakuacyjnych, ocena ich przepustowości i miejsc szczególnie narażonych na zagrożenie	Analiza potencjalnych skutków zagrożeń o różnej wielkości, w stosunku do dróg ewakuacyjnych i ich przepustowości	Przestrzenne modelowanie jak najlepszego rozmieszczenia infrastruktury ewakuacyjnej i ratowniczej
Informacja w czasie wyborów	Lokalizacja ludności z uwzględnieniem szczególnych cech demograficznych, takich jak preferencje wyborcze, zapotrzebowanie i korzystanie z usług, drogi dojazdowe do pracy, struktura zatrudnienia	Przestrzenna analiza okręgu wyborczego	Modelowanie Rozmieszczenia lokali wyborczych

Źródło: Longley P. E. GIS: Teoria i praktyka [3].

Na podstawie tabeli 2.3 można wywnioskować, że zastosowania systemów informacji geograficznej GIS są ogromne. Taka ilość zastosowań tylko na poziomie władzy lokalnej świadczy o rosnącym znaczeniu systemów geoinformacyjnych we współczesnym życiu.

1. Podsumowanie

Systemy informacji geograficznej są przede wszystkim potężnym narzędziem, umożliwiającym gromadzenie i przetwarzanie w szybki i prosty sposób olbrzymiej ilości różnorodnych danych dotyczących obiektów, zjawisk i procesów zachodzących na powierzchni Ziemi. Pozwalają na dokonywanie w sposób kompleksowy (uwzględniający wiele bardzo różnorodnych aspektów) analizy informacji przestrzennych, często niemożliwych do wykonania innymi sposobami (np. analiza widoczności, symulowanie rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń w mieście z uwzględnieniem morfologii miasta i warunków meteorologicznych). Szybkość otrzymywania zdefiniowanych analiz pozwala natomiast na zastosowanie GIS wszędzie tam, gdzie potrzebne jest podejmowanie szybkich decyzji, opartych o analizę sytuacji w danym regionie (np. straż pożarna, policja). Wszystkie te aspekty świadczą o rosnącym znaczeniu systemów informacji geograficznej w naszym życiu. Są one bowiem narzędziem wspomagającym działalność człowieka w różnych obszarach życia, jak również narzędziem zapobiegawczym przed wystąpieniem wszelkiego rodzaju zdarzeń, mogących to życie utrudnić.

1. Algorytm rozwiązania problemu

Na podstawie zidentyfikowanego w rozdziale 2 problemu został opracowany algorytm jego rozwiązania. Problemem było stworzenie wprowadzenia do systemów informacji geograficznej na podstawie wiedzy zawartej w literaturze.

Algorytm rozwiązania problemu polega na przeanalizowaniu zagadnień związanych z tematyką GIS w różnych pozycjach literatury i na tej podstawie ich wyborze oraz szerszego omówienia.

Zagadnienia objęte analizą należało przebadać pod różnym kątem. Podstawową cechą wprowadzenia do wybranego tematu jest przyswajalność informacji. Wprowadzenie powinno charakteryzować się w miarę prostym językiem, tak aby było zrozumiane dla początkującego użytkownika. Nie należy używać specjalistycznych pojęć, trudnych do zapamiętania i co ważniejsze, mało istotnych z punktu widzenia wprowadzenia. Kolejną cechą analizy, było badanie zagadnień pod kątem istotności w nawiązaniu do tematu pracy. Autorzy literatury związanej z tematyką GIS często stosują odmienne koncepcje budowania wprowadzenia do tematu. Wybrane na podstawie dostępnej literatury eksperckiej zagadnienia z zakresu GIS są głównie częścią wspólną, omawianą przez autorów z jednakowym naciskiem. W większości opracowań na temat systemów informacji geograficznej można przeczytać o ich historii i zastosowaniu. Dlatego te zagadnienia znalazły się w pracy przejściowej. Niektóre zagadnienia są omawiane przez autorów w różny sposób, mniej lub bardziej wyczerpująco. Te zagadnienia należało poddać subiektywnej ocenie i określić, czy nadają się na element wprowadzenia do systemów GIS. Ważnym elementem analizy zagadnień było również określenie, czy zagadnienie nie wybiega poza ramy wprowadzenia. Systemy informacji geograficznej to bardzo rozległy temat, który oprócz zagadnień podstawowych zawiera również zagadnienia specjalistyczne (na przykład programowanie systemów GIS). Wprowadzenie według słownika języka polskiego to objaśnienie, przedmowa lub wstęp. Dlatego wprowadzenie do systemów informacji geograficznej powinno zawierać jedynie podstawowe informacje, przeznaczone dla początkujących użytkowników a nie takie, które mogą być jedynie zrozumiałe dla użytkowników zaawansowanych i ekspertów w tej dziedzinie.

Kolejnym krokiem algorytmu rozwiązania problemu, było szersze omówienie zagadnień wybranych na podstawie ich analizy. Jak wspomniano wcześniej, zagadnienia powinny być opisane zrozumiałym dla początkującego użytkownika językiem i w przystępnej formie. Opracowanie zawiera tabele i rysunki ułatwiające w pewnym stopniu przyswojenie informacji.

Algorytm rozwiązania problemu sformułowany w punktach przedstawia się następująco:

1. Zapoznanie się z dostępną literaturą na temat systemów informacji geograficznej,

2. Zapoznanie się ze znaczeniem słowa „wprowadzenie”,

3. Analiza informacji zawartych w literaturze eksperckiej pod kątem jasności i przejrzystości oraz łatwości zrozumienia,

4. Analiza informacji zawartych w literaturze eksperckiej pod kątem istotności w nawiązaniu do tematu pracy,

5. Określenie, czy zagadnienia nie wybiegają poza przyjęte ramy wprowadzenia do tematu,

6. Na podstawie przeprowadzonych analiz, dokonanie wyboru zagadnień – subiektywna ocena zagadnień oraz porównanie podejścia przyjętego przez różnych autorów,

7. Szersze omówienie wybranych zagadnień z zakresu systemów informacji geograficznej z wykorzystaniem tabel i rysunków.

Ważną cechą poszczególnych kroków algorytmu rozwiązania problemu jest to, że w razie niepowodzenia na jednym z kroków można wrócić do realizacji kroku poprzedniego a następnie ponowić działanie o którym mowa w kroku kolejnym. Takie postępowanie gwarantuje prawidłowe rozwiązanie sformułowanego problemu.

1. Spis literatury

[1] Bielecka E., Systemy informacji geograficznej. Teoria i zastosowania.

Wydawnictwo PJWSTK 2006.

[2] Gotlib D., Iwaniak A., Olszewski R., GIS: obszary zastosowań.

Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2007.

[3] Longley P. E.; red. nauk. Magnuszewski A.; przekł. z jęz. ang. Lenartowicz M.,

GIS: Teoria i praktyka. Wydawnictwo Naukowe PWN. Warszawa 2006.

1. Spis tabel i rysunków

Tabela 2.1. Główne etapy rozwoju techniki GIS [str. 7-12].

Tabela 2.2. Porównanie modelu wektorowego, rastrowego i TIN [str. 17-18].

Tabela 2.3. Zastosowanie systemów geoinformacyjnych na poziomie władzy lokalnej

[str. 23-25].

Rysunek 2.1. Fazy rozwoju systemów informacji geograficznej [str. 13].

Rysunek 2.2. Ogólny model danych geograficznych [str. 14].

Rysunek 2.3. Wektorowy model danych [str. 16].

Rysunek 2.4. Rastrowy model danych [str. 16].

Rysunek 2.5. Warstwowy układ danych geograficznych [str. 19].

Rysunek 2.6. Udział w rynku producentów oprogramowania GIS (dane za rok 2003)

[str. 20].

Rysunek 2.7. Szacunkowa liczba użytkowników różnych sektorów rynku

oprogramowania GIS [str. 21].