SISTEME INFORMAȚIONALE GEOGRAFICE ȘI CARTOGRAFIE COMPUTERIZATĂ (manual, Editura Universității din București)
Autori: Constantin Nițu, Călin-Daniel Nițu, Mircea-Cristian Vișan, Cornel Tudose
Pentru studenții diferitelor specializări care folosesc hărțile și datele spațiale manualul poate fi descărcat, studiat și „împrumutat” altora de la adresa:
SISTEME%20INFORMATICE%20GEOGRAFICE%20SI%20CARTOGRAFIE%20COMPUTERIZATA.pdf
Manualul definește sistemele informaționale geografice, datele spațiale de poziție și tematice, componentele sistermelor informațioinale geografice, cu noțiuni sumare de cartografie computerizată sau cartografie asistată de calculator. Este primul manual universitar editat în țară la început de mileniu privind sistemele informatice geografice, dar e valabil și astăzi. Pentru o integrare a preocupărilor în ziua de azi când toți vorbesc de digitalizare, citiți „cuvântul înainte” scris de decanul facultății.
Citire ușoară!
CUVÂNT ÎNAINTE
Integrarea infrastructurii informaţionale şi a datelor geografice
Infrastructura informaţională, componentă a societăţii moderne, trebuie să conţină şi datele spaţiale. Interfeţele structurii informaţionale permit accesul şi la aceste date, din carefac parte şi datele geografice. Toate celelalte date, clasificate pe teme, se ataşază, de regulă, datelor de poziţie, detaliilor sau arealelor geografice. Trebuie să se asigure accesul la date atât pentru experţi, cât şi pentru orice cetăţean, potrivit unor criterii de acces.
Sistemele informaţionale geografice organizează şi structurează datele geografice sau geodatele. Aceste date pot fi folosite eficient în alte sisteme, de exemplu în transporturi, comerţul prin poşta electronică, învăţământ, alocarea resurselor şi consumatorilor etc. Apar noi profesii care implică lucrul cu date geografice digitale. Lumea virtuală implică folosirea cu prioritate a datelor spaţiale. Proiectanţii s-au familiarizat deja cu aceste tipuri de date. Vizualizarea
spaţială cu ajutorul calculatorului devine familiară tuturor, cu accent pe înţelegerea hărţilor şi a altor tipuri de produse.
Harta digitală, alături de reprezentările tridimensionale, fotogramele digitale şi înregistrările de teledetecţie, intră deja în produsele multimedia. Hărţile de toate tipurile condiţionează puternic gândirea umană asupra mediului înconjurător. Sistemele informaţionale geografice (SIG) permit vizualizarea interactivă şi combinarea mai multor hărţi cu teme diferite, dar care se referă la aceeaşi zonă. Câteva domenii de aplicare a datelor spaţiale sunt dezvoltate mai jos.
Folosirea datelor geografice
În timpul actual există o piaţă a datelor geografice. Societatea cere din ce în ce mai mult procesarea datelor geografice pentru asigurarea multor domenii. Sursele şi consumatorii de produse au o anumită distribuţie geografică. Integrarea zonală, naţională sau globalizarea pieţelor cere din ce în ce mai mult rezolvarea unor probleme de determinare a drumurilor optime, pentru scurtarea timpului şi a costului de transport, de urmărire a vectorilor transportatori etc. Pentru rezolvarea problemelor de mai sus, se consideră că multe date ale bazelor de date din toate domeniile (70%-85% din date) trebuie să aibă şi o componentă spaţială.
Piaţa datelor geografice este influenţată de câţiva factori tehnologici. Unităţile centrale, de înaltă performanţă, constituie o bază capabilă să asigure prelucrarea distribuită a datelor geografice, care aproape întotdeauna au un volum mare. Reţelele mari de calculatoare şi infrastructura software distribuită (OLE/COM, COBRA, Java etc.), architecturile cu diferite componente (middleware şi componentware) sunt importante, deoarece multe aplicaţii geografice permit un acces transparent la depozitele de date pe servere situate în locuri diferite şi la funcţii de geoprocesare iniţiate tot din diferite locuri, integrându-se astfel toate
funcţiile de prelucrare într-o schemă tehnologică particulară. SIG nu mai trebuie înţeles ca un sistem informatic local, ci ca unul distribuit, deschis, cu arhitecturi de tip middleware şi componentware, asigurând suportul pentru decizii, pentru conducerile oricăror organizaţii cu unităţi distribuite pe zone întinse.
Tehnologia permite o viteză de geoprocesare de mărime compatibilă cu cea a vitezei asigurate de tehnologiile comunicaţiilor, deci în general depinzând de interfeţele de interoperabilitate. Toate subsistemele viitoare vor asigura o folosire mai largă a geodatelor şi telegeoprocesarea de către orice om. Sunt de remarcat tehnologiile performante ale bazelor de date spaţiale introduse de realizatorii de sisteme de gestiune a bazelor de date (SGBD).
Receptoarele ieftine şi de mici dimensiuni permit determinarea rapidă în timp real sau cvasireal a poziţiilor geografice cu sistemele satelitare de poziţionare globală (GPS). Produse comerciale sofisticate, actuale şi ieftine pentru suprafaţa terestră se obţin relativ uşor din date imagine fotogrammetrice sau de teledetecţie. S-au obţinut şi se vor obţine încă mari progrese în ortofotogrammetria digitală şi video pentru imaginile satelitare şi aeriene.
Are loc o specializare continuă şi o diferenţiere a produselor în domeniile SIG, CAD şi ale cartografiei digitale. Simularea interactivă, de mare importanţă în multe domenii ale proiectării şi testării preliminare a multor soluţii tehnice, economice, informaţionale etc., devine distribuită. Se dezvoltă exploziv tehnicile de vizualizare a datelor spaţiale tridimensionale (inclusiv cele interactive şi pentru realitatea virtuală).
Tehnologiile descrise mai sus au şi multe variante hibride. De exemplu, imaginile satelitare de înaltă rezoluţie şi ortofotogrammetria digitală permit generarea automată precisă a vederilor tridimensionale ale suprafeţei terestre.
Creşterea nevoilor de date geografice Un factor director în dezvoltările viitoare este şi acumularea simplă a geodatelor.
Există doar o singură suprafaţă terestră şi mulţimea tuturor geodatelor este referită la aceasta, într-un anumit sistem de referinţă, existând multe hărţi tematice, pentru fenomene naturale sau artificiale. Cum geodatele accesibile prin reţea cresc până la zeci de mii de arhive digitale în toată lumea, ele devin o bază bogată, semnificativă pentru un număr mai mare de activităţi locale, naţionale şi globale. Datele spaţiale sau geografice devin unul din fundamentele noii
culturi mondiale a erei informaţionale.
Informaţia geospaţială bazată pe reţea şi scopul folosirii acesteia
Se dau câteva exemple de folosire a geodatelor existente în reţele şi resursele de geoprocesare. Cele mai multe presupun afişarea interactivă simplă, specializată, stilizată a hărţii. O mulţime de teme de cercetare pot deriva prin examinarea cerinţelor interfeţei utilizator a tipurilor de aplicaţii, precum simplitatea sau modul de generalizare, densitatea de informaţie, modurile de interactivitate etc.
Oricine poate folosi o interfaţă pentru a se deplasa, chiar şi virtual, de la un punct A al suprafeţei terestre la un punct B. Receptoarele de semnale de la sistemele de poziţionare globală (GPS) şi receptorul radiotelefonic dispuse într-un vehicol vor furniza coordanatele punctului A, iar ecranul pentru hartă de la bord extrage din memoria internă, de pe un CD-ROM sau din paginile aurii multimedia, prin intermediul receptorului radiotelefonic, porţiunea de hartă (traseul spre punctul B). Pot fi solicitate şi alte tipuri de geodate.
Geoprocesarea middleware şi componentware va compara distanţele pentru destinaţiile multiple posibile. Paginile aurii multimedia, de exemplu, vor arăta timpul de parcurs pentru vizitarea unor obiective alese. Programele trebuie memorate permanent în procesorul de la bordul vehiculului. Aici prin vehicul se înţelege automobil, vapor, avion, elicopter etc. Pe harta de pe ecran apare cu altă culoare şi ecoul grafic, uneori animat, respectiv drumul parcurs.
Alte aplicaţii geografice pot fi folosite de orice cetăţean în viaţa de zi cu zi. Fiecare are cerinţe specifice pentru interfaţă. Dintre acestea se reţin domeniile: învăţământ/instruire; învăţământ la distanţă; colaborare în cercetare; biblioteci electronice; muzee şi galerii electronice; informare geografică oficială online; analiză geografică specializată; creare şi utilizare de mostre ale realităţii virtuale din imagini terestre pentru jocuri interactive; monitorizare a securităţii unor zone şi răspuns la încălcarea regulilor stabilite; determinare a unor trasee speciale condiţionate; optimizare a distribuţiei produselor; utilizare a unor sisteme
inteligente pentru autostrăzi (IVHS) şi localizare a locului de parcare; informare asupra traficului, a vremii; planificare şi urmărire a itinerariilor de deplasare; servicii de călătorie; resurse specifice locale şi recomandări; servicii de informare urbană şi cadastrală; găsire de locuri de muncă şi clienţi pe plan local sau regional etc.
Diferite aplicaţii geografice sunt specifice numai anumitor profesii, dintre care se amintesc: servicii de urgenţă pe autostrăzi (A.C.R.) sau pentru poliţie, pompieri etc.; creare şi utilizare de mostre ale realităţii virtuale din imagini ale suprafeţei terestre, pentru pregătire militară, pregătire pentru cazuri de dezastre şi salvare, proiectare de construcţii şi arhitectură; agricultură şi silvicultură; cercetare a climei, cercetare biologică, ecologică, geologică etc.; planificare urbană, zonală şi naţională; cartografiere automată şi facilităţi de management; supraveghere militară; descoperire, exploatare şi management pentru resurse naturale;
management al resurselor acvatice; monitorizare globală şi locală a mediului; planificare a amplasării instalaţiilor comunicaţiilor prin cablu, microunde şi telefonie mobilă; telemedicină; informare maritimă globală şi sisteme de salvare, control al traficului aerian sau fluvial, maritim, terestru; operarea vehiculelor comerciale; alegerea locurilor de amplasare a organizaţiilor comerciale sau a zonelor rezidenţiale, marcheting şi alte aplicaţii geografice specifice; determinare a corespondenţei geografice a angajaţilor potenţiali cu locurile de muncă disponibile sau a furnizorilor potenţiali de servicii cu clienţii potenţiali; reţele ale
administraţiei publice; sisteme cadastrale etc. Numărul de aplicaţii cu geodate creşte continuu şi va continua să crească pe măsură ce se dezvoltă infrastructurile naţionale şi globale de date spaţiale.
Hărţile ca parte a vechii şi noii culturi
Hărţile constituie o componentă a multor culturi, deoarece gândirea spaţială este o parte esenţială a relaţiei oamenilor cu mediul fizic şi cultural. Chiar în cele mai simple culturi care nu au trecut la tehnica scrisului, indivizii "desenează" schiţe temporare pentru a-şi reaminti sau a arăta altora cum să găsească drumul într-un teritoriu necunoscut. Oamenii au dezvoltat tehnici spaţiale sofisticate şi abilităţi de comunicare spaţială care sunt o bază pentru alte activităţi, inclusiv simpla determinare a unui itinerar. Infrastructura naţională a datelor spaţiale devine o componentă a infrastructurii informatice naţionale. Sunt create colecţii de
simboluri cartografice şi fraze cu aceste simboluri, iar limbajul hărţii este foarte important în spaţiul cibernetic.
Cercetarea fundamentală privind motivarea spaţială, memoria spaţială şi
comunicarea spaţială va constitui baza dezvoltării corespunzătoare a interfeţelor (pentru) utilizator care folosesc afişarea şi manipularea informaţiei spaţiale.
Şi realitatea virtuală ajută pe utilizatorii de geodate să evalueze sursele de date.
Deoarece vor exista foarte multe geodate disponibile şi aceste geodate sunt de cele mai multe ori complexe, de mare importanţă sunt calitatea, conţinutul şi fluxul geodatelor.
Ar putea fi folosit un sistem de figuri geometrice pentru a reprezenta anumiţi parametri de conţinut, iar forma, culoarea şi mişcarea acestora ar putea reda parametrii de calitate. O interfaţă poate fi o hartă sau în general o geoimagine. O dată ce te centrezi pe un spot comandat de un locator, poţi apela diferite pictograme disponibile pe ecran, care reprezintă obiecte de date.
E foarte uşor să se găsească mari volume de date pe reţeaua Internet, dar e greu să ştii ce să faci cu ele, cu ce pachete de programe să le prelucrezi. Interfaţa trebuie să furnizeze chiar şi fiecărui individ, uşor şi intuitiv, informaţii privind "calitatea" datelor. Un exemplu simplu este cum află un turist grosimea stratului de zăpadă pe pistele unei staţiuni montane, pentru ziua curentă, când consultă un anumit nod (de exemplu un site românesc, www.alpinet.ro), să
vizualizeze chiar imagini recente, nu imagini din timpul verii.
Hărţile digitale - parte a multimedia, realitatea virtuală şi modificări de percepţie Hărţile pe suport de hârtie sunt o formă specială a comunicării prin intermediul tiparului şi sunt utile exploratorilor, oamenilor de ştiinţă, istoricilor, agenţiilor şi birourilor municipale şi naţionale, militarilor, turiştilor, oficiilor cadastrale, proiectanţilor etc. Utilitatea hărţilor este amplificată în diferite moduri cu ajutorul calculatoarelor şi al reţelelor de calculatoare.
SIG pentru o zonă are datele organizate pe teme sau straturi, straturile arătând ca şi hărţile pe film, suprapuse, ale acestei zone, într-un acelaşi sistem de coordonate, având şi o interfaţă vizuală pentru baza de date spaţiale. Este posibil să se consulte SIG pentru a realiza noi hărţi tematice, de exemplu, toate parcelele cu cote cuprinse între 500 şi 1000 m, în zone nepoluate chimic, cu panta sub 10%, la dstanţă de 2000 - 3000 m de o şosea asfaltată etc., utile cuiva pentru amplasarea unei anumite construcţii.
Tehnologia digitală permite: memorarea unei imense cantităţi de geodate (inclusiv accesul prin intermediul unei reţele); mărirea (zooming), deplasarea în planul ecranului (panning) şi alte tipuri de proceduri interactive de manipulare a geoimaginii, care înlătură limitările spaţiale ale hârtiei şi ale acuităţii vizuale umane; urmărirea în timp real a deplasării; intrarea datelor direct de la
sateliţii sistemelor de poziţionare globală (GPS) şi ai celor de observare a Pământului; afişarea instantanee a datelor nespaţiale - text, imagini, grafice etc., asociată cu detaliile şi poziţiile selectate ale hărţii.
Prin intermediul hărţilor tipărite pe hârtie, fiecare om se familiarizează cu
abstractizările grafice ale spaţiilor terestre întinse. Hărţile digitale aplică această proprietate sau convenţie de prezentare a informaţiei la domenii informaţionale imense ca întindere şi diversificare. Hărţile digitale şi zborurile virtuale pe deasupra sau printr-un domeniu spaţial tridimensional vor constitui o componentă importantă a multor interfeţe grafice pentru utilizator, deoarece fiecare om înţelege intuitiv hărţile şi vederile din aer sau din spaţiul extraatmosferic şi multe tipuri de informaţii au o componentă spaţială care face utile reprezentările şi vizualizările spaţiale.
Vizualizarea informaţiei geografice sau vizualizarea geografică a informaţiei permite oamenilor să sesizeze schimbările şi chiar prognozarea realităţii. Aplicaţiile privind realitatea virtuală folosesc reprezentările fenomenelor spaţiale reale, dar şi ale fenomenelor nonspaţiale, pur şi simplu deoarece creierul uman este obişnuit să rezolve probleme în spaţiul tridimensional. Părţi importante ale componentei software şi ale datelor necesare pentru configurarea şi popularea ciberspaţiului vor fi preluate de la aplicaţiile de geoprocesare, din arhivele de geodate digitale şi din fluxurile curente de date.
În mod similar şi cercetările din domeniul gândirii spaţiale vor beneficia atât de "spaţiul real", cât şi de aplicaţiile privind ciberspaţiul.
Noi probleme de cercetare
Multe probleme de cercetare fundamentală şi aplicativă pot fi identificate în cele de mai sus. Cercetarea trebuie să aibă în vedere interoperabilitatea geoprocesării, având în vedere marele volum de date şi diversitatea acestora, în primul rând în sensul că datele spaţiale vor avea un rol deosebit în interfeţele spaţiale, când diverse subsisteme pot schimba între ele diferite tipuri de date şi pot accesa alte resurse de geoprocesare ale subsistemelor.
Foarte multe aplicaţii vor folosi geodate, iar dezvoltatorii de aplicaţii se vor axa mai ales pe dezvoltarea de interfeţe. Aceştia trebuie să posede atât cunoştinţe cartografice, cât şi informatice referitoare la interfeţe. Interfeţele trebuie să apeleze diferite proceduri cartografice, dar şi de analiză geografică sau spaţială, de simulare, de lucru în spaţiul virtual etc.
Fiecare om vede lumea diferit şi ca atare sunt necesare specificaţii riguroase pentru datele spaţiale, astfel ca acestea să satisfacă toate cerinţele, dar să fie de volum optimizat, fără redundanţă sau cu o redundanţă minimă, necesară doar pentru control şi verificare a preciziei.
Aceleaşi date pot avea pentru diferiţi utilizatori denumiri diferite, atribute diferite, diferiţi parametri descriptivi, precum şi alte tipuri de metadate.
Credem că temele de cercetare şi proiectele de dezvoltare privind interfeţele
geografice vor genera multe concepte ce trebuie să aibă în vedere, în special în universităţi, efectele cognitive şi sociale ale dezvoltării în subdomeniul spaţial al lumii multimedia şi analiza modului de introducere în interfeţe a pictogramelor şi procedurilor corespunzătoare viziunii viitorului. Instituţiile guvernamentale trebuie să aibă un rol deosebit în stabilirea şi planificarea temelor de cercetare şi în finanţarea celor care servesc dezvoltarea instituţiilor fundamentale ale ţării şi a legăturilor cu alte instituţii mondiale.
Prin participarea coordonată a multor utilizatori (experţi persoane fizice sau organizaţii de stat şi particulare) în activităţile de planificare şi de stabilire a specificaţiilor SIG, Oficiul Naţional de Cadastru, Geodezie şi Cartografie (ONCGC) asigură ca furnizorii să livreze echipamente, programe şi tehnologii cu
caracteristici care să corespundă necesităţilor stabilite şi ca tehnologia SIG să devină parte a economiei şi culturii naţionale sau globale.
Prof.univ.dr. Mihai Ielenicz, Decanul Facultăţii de Geografie
-->
Comentarii