Sarajevo, 2007 godine.
OSNOVE
O Ovvaajj pprriirruuččnniikk jjeerreeaalliizziirraann uu ookkvviirruuTTEEMMPPUUSS pprroojjeekkttaa ““UUppggrraaddiinngg aanndd DDeevveellooppiinngg G GIISSCCoouurrsseeiinnAAccccoorrddaanncceewwiitthhSSttrraatteeggiiccRReeffoorrmmooffHHiiggeerrEEdduuccaattiioonn““.. P Prriirrooddnnoo--mmaatteemmaattiiččkkiiffaakkuulltteettuuSSaarraajjeevvuujjeeoovvaajjpprroojjeekkaattrreeaalliizziirraaoouussaarraaddnnjjiissaa p paarrttnneerrsskkiimmuunniivveerrzziitteettiimmaa:: KKiinnggssttoonnUUnniivveerrssiittyy,,UUnniitteeddKKiinnggddoomm,, PPaarriissIIVV––SSoorrbboonnnneeUUnniivveerrssiittyy,,FFrraannccee,, KKaarrll--FFrraannzzeennss--UUnniivveerrssiittyyooffGGrraazz,,AAuussttrriiaa N Naajjttoopplliijjee ssee zzaahhvvaalljjuujjeemmoo nnaa ssvveessrrddnnoojj ppoommooććii kkoolleeggaammaa ssaa ppaarrttnneerrsskkiihh u unniivveerrzziitteettaa,, aa ppoosseebbnnoo pprrooff.. DDrr.. GGuuyy RRoobbiinnssoonn,, pprrooff.. DDrr.. FFrriieeddrriicchh ZZiimmmmeerrmmaannnn a annddDDrr..RRaacchhiiddRRaaggaallaa.. A Auuttoorrii:: M Mrr..SSccii..NNuussrreettDDrreešškkoovviićć M Mrr..SSccii..AAllmmaaPPoobbrriićć D Drr..SSccii..SSaammiirrððuugg D Drr..SSccii..EEddhheemmHHaasskkoovviićć D DaammiirrSSuulljjeevviićć S Saarraajjeevvoo,,aauugguusstt22000077..ggooddiinnee..
S A D R Ž A J
I.1. OSNOVE GEOGRAFSKOG INFORMACIONOG SISTEMA
...51. RAZVOJ, STRUKTURA I DEFINICIJA GIS-a ...5
1.1. Elementi Geografskog Informacionog Sistema ...8
Hardver ...9
Softver ...10
Podaci ...12
Analize ...14
2. ORGANIZACIJA PODATAKA U GIS-u...16
2.1. Geografski setovi podataka i modeli podataka...16
2.2. Karte i globusi...17
2.3. Geoprocesni modeli i skripte ...18
2.4. GIS metodi i procesi rada ...19
2.5. Metapodaci...19
2.6. Glavni funkcionalni nivoi GIS-a...20
3. GEOBAZE PODATAKA ...21
3.1. Kreiranje geobaze podataka ...26
3.2. Tematski slojevi i setovi podataka...27
4. GIS TIPOVI PODATAKA ...28
4.1. Opisni atributi ...29
4.2. Struktura podataka...30
4.3. Raster ...30
Formati fajlova rasterski podataka...32
Formati satelitskih snimaka ...32
Rastersko geoprocesiranje...33
4.4. Vektor ...34
Unošenje vektorskih podataka ...35
Digitalizacija ...35
Skeniranje ...36
Uvoženje gotovih vektorskih podataka ...37
Ureñivanje grafičkih podataka ...37
4.5. Digitalna konverzija atributnih podataka...37
4.6. Pristupi vektorskom geoprocesiranju ...38
Korištenje komandne linije ...38
Korištenje čarobnjaka i dijaloških kutija ...39
5. GEOVIZUALIZACIJA ...39
5.1. Uobičajene karakteristike GIS karata...40
5.2. Priprema informacija za prezentacije...40
Klasifikacija informacija ...43
Tabelarni podaci...45
Slike ...45
Kompatibilnost formata...46
5.3. Klasifikacija i prikazivanje tema ...47 6. GEOPROCESIRANJE ...47 6.1. Kompilacija podataka...49 6.2. Analiza i modeliranje...49 6.3. Upravljanje podacima ...49 6.4. Karte ...50
7. GIS INFORMACIJSKO UPRAVLJANJE...50
8. GIS KAO DISTRIBUCIONI INFORMATIVNI SISTEM ...52
8.1. Meñuoperativnost...52
9. GIS KAO ISCRPNA PLATFORMA ...53
10. RAZVOJNI TRENDOVI U GIS-u ...55
I.2. ARCGIS
... 55 11. ARCGIS DESKTOP ...57 11.1. ArcCATALOG...59 11.2. ArcMAP ...60 11.3. ArcGLOBE...61 11.4. ModelBUILDER ...6212. GEOPROCESIRANJE U ARCGIS DESKTOPU...62
13. FUNKCIONALNI NIVOI U ARCGIS DESKTOP-u ...64
13.1. ARCVIEW...66
13.2. ARCEDITOR ...69
13.3. ARCINFO ...72
14. OPCIJSKE EKSTENZIJE ZA ARCGIS DESKTOP ...73
14.1. ArcGIS 3D ANALYST ...74
14.2. ArcGIS BUSINESS ANALYST ...74
14.3. ArcGIS INTEROPERABILITY...75
14.4. ArcGIS GEOSTATISTICAL ANALYST ...76
14.5. ArcGIS NETWORK ANALYST ...77
14.6. ArcGIS PUBLISHER I ArcREADER...77
ArcReader ...78
14.7. ArcGIS SCHEMATICS...79
14.8. ArcGIS SPATIAL ANALYST ...79
14.9. ArcGIS SURVEY ANALYST...79
Cadastral Editor...80
14.10. ArcGIS TRACKING ANALYST...81
14.11. ArcSCAN for ArcGIS ...81
14.12. MAPLEX FOR ArcGIS ...82
15. SERVER GIS ...84
16. MOBILE GIS ...87
17. GIS PROGRAMER ...88
II VJEŽBE
. ... 901. OSNOVE ARCMAP-a (DODAVANJE SLOJEVA U PRIKAZ KARTE I UREðIVANJE LEGENDE) ...90
1.1. Kreiranje personalnog direktorija ...90
1.2. Pokretanje ArcMap-a ...91
1.3. Snimanje dokumenta sa kartom...92
1.4. Dodavanje sloja sa objektom u okvir sa podacima ...93
1.5. Brisanje sloja sa objektom iz okvira sa podacima ...97
1.6. Otvaranje tabele sa atributima ...98
1.7. Promjena naziva okvira sa podacima ...99
1.8. Dodavanje sloja sa slikom u okvir sa podacima...100
1.9. Dodavanje sloja sa dogañajem u okvir sa podacima ...103
1.10. Snimanje dokumenta sa kartom...104
2. UREðIVANJE LEGENDE ...105
2.1. Otvaranje dokumenta sa kartom ...105
2.2. Promjena boje simbola i tipa legende ...106
2.3. Klasifikacija vrijednosti starosti sastojine upotrebom prirodnih lomova...108
2.4. Promjena tipa klasifikacije, broja klasa i etiketa...110
2.5. Kreiranje karte sa tačkastom gustinom...112
2.6. Prikazivanje vrijednosti sa simbolima grafikona ...114
2.7. Upotreba graduiranih simbola za prikaz tačaka ...116
3. RAD SA PROSTORNIM PODACIMA ...120
3.1. Selekcija objekata...120
3.2. Odabir (Inresect)...123
3.3. Isijecanje (Clip) ...125
3.4. Razdvajanje (Dissolve)...127
3.5. Spajanje slojeva (Append, Merge) ...129
3.6. Ujedinjavanje slojeva (Union layers) ...131
4. IZRADA KARTE ...135
4.1. Otvaranje novog dokumenta sa kartom ...135
4.2. Kreiranje okvira sa podacima i dodavanje podataka ...135
4.3. Kreiranje karte i izmjena svojstava ...138
4.4. Dodavanje elemenata na kartu ...139
4.5. Snimanje karte kao predložak ...148
4.6. Štampanje karte...150
5. GEOBAZE PODATAKA ...152
5.1. Kreiranje prazne geobaze podataka ...152
5.2. Spajanje tabele sa kartom ...154
5.3. Izračunavanje nove kolone ...157
5.4. Ispitivanje tabela za spajanje...162
5.5. Spajanje tabela ...162
5. 3D MODELIRANJE ...169
6.1. Kreiranje sloja sa izohipsama ...169
I.1.
OSNOVE GEOGRAFSKOG INFORMACIONOG SISTEMA
1. RAZVOJ, STRUKTURA I DEFINICIJA GIS-a
Geografija je nauka koja, tradicionalno, proučava prostor i društvo i osigurava važan okvir i jezik za ključne organizirajuće i komunikacijske pojmove o njima te nastoji da usavrši načine kojima se stečena znanja unapreñuju i dovode u nove relacijske odnose unutar geografske sredine. S ovim ciljem došlo se na nivo digitalnog procesiranja i organizacije geografskih znanja koje omogućava njihovo korištenje ne samo za individualne potrebe već i za razmjenjivanje podataka širom svijeta pomoću elektronskih mreža kao što je Internet. Na ovaj način se došlo na ideju o izgradnji integriranih, multikorisničkih aplikacija koje bi zadovoljile sve brojnije i sve opsežnije zahtjeve za proučavanje prostora i društva. S obzirom da se njima nastoje izvršiti automatizirane funkcionalne analize i istraživanja izmeñu pojedinih elemenata u geografskoj sredini, vrlo često sa uzročno-posljedičnog aspekta, i dobiti optimalna rješenja za odreñene postojeće probleme, to su te kompleksne multikorisničke aplikacije dobile naziv
Tehnologija geografskog informacionog sistema (GIS) uključuje i osigurava metodologiju za istraživanje, kritičko razumijevanje, predstavljanje i upravljanje sa jedne strane geokompleksnim aspektima u geografskoj sredini, odnosno, sa druge strane, za bolje sagledavanje cijele planete kao jedinstvenog sistema.
Korijeni savremenog GIS-a potiču iz 60-tih godina prošlog stoljeća kada je nastao Kanadski geografski informacioni sistem (CGIS) namijenjen čuvanju i analizi podataka o upotrebi zemljišta na kartama razmjera 1:250.000. Informacije o atributima i lokacijama su čuvane u zasebnim fajlovima, a bile su omogućene i vrlo jednostavne analize, prepoklapanja, mjerenja te digitalizacija. Početkom 80-tih godina prošlog stoljeća pojavilo se nekoliko kompanija koje su prodavali GIS softver nove generacije koji je u sebi imao ugrañene brojne odlike CGIS-a. Brzi
razvoj informatike i pojava personalnih računara su omogućili znatno širu primjenu GIS-a. Environmental Systems Research Institute (ESRI) iz Kanade je 1992. godine izbacio na tržište softver pod nazivom ArcView koji je imao grafičko korisničko sučelje što je omogućilo znatno lakši rad na personalnim računarima. Lakši pristup podacima i pojava interneta su omogućili da GIS danas predstavlja nezaobilazan i vrlo snažan alat u prostornom planiranju i naučnim istraživanjima u prirodnim i društvenim naukama.
Danas postoje mnogobrojne definicije GIS-a čija sadržina uglavnom ovisi o poslovima i stečenim iskustvima koja se odnose na navedenu oblast. U suštini se može konstatirati da postoje skupine definicija (koje su i najbrojnije) koje GIS interpretiraju samo parcijalno, tj. na bazi jednog ili dva njegova elementa. Takvi su na primjer brojni sistemi za kartiranje, koji se danas mogu naći na tržištu, i variraju od sistema samo za prikazivanje, kao što su elektronski atlasi, do složenijih sistema koji uključuju alate i za vizualizaciju i za parcijalnu organizaciju baze podataka. Granica izmeñu pojedinih tipova sistema nije precizno definirana. Sistemi se razlikuju prema tome kako vezuju geografsku lokaciju sa informacijama o toj lokaciji, preciznosti sa kojom preciziraju geografsku lokaciju, nivoima analiza koje izvode, načinima na koji prikazuju informacije kao grafičke prikaze pa do mogućnosti izrade finalnih papirnih i digitalnih proizvoda.
Elektronski atlasi omogućavaju prikaz slike geografskog područja na kompjuterskom ekranu. Oni pružaju ograničene informacije o geografskom području i imaju ograničenu mogućnost izmjene grafike. Bez alata za analizu ovih informacija, ovakvi sistemi su podesniji samo za vizualizaciju postojećih sadržaja koja se može koristiti u prezentacijama i izvještajima.
Za razliku od elektronskih atlasa, sistemi za tematsko kartiranje omogućavaju kreiranje grafičkih prikaza upotrebom informacija koje su pohranjene u bazama podataka ili spreadsheet formatu. Ovi sistemi su posebno podesni za kreiranje
prikazuje i koje uglavnom imaju prostorne pretpostavke. Za detaljniju grafičku obradu i prikaz sadržaja na karti se koriste postojeći alati za simbologiju na svakoj od geografskih lokacija.
Razvijeniji sistemi za kartiranje mogu uvoziti baze podataka ili spreadsheet format ili pružiti direktan pristup vanjskim izvorima informacija. Neki od ovih sistema dopuštaju djelimično kreiranje i upravljanje tabelarnim informacijama kako bi se izradile karte ili grafikoni pa čak i djelimičnu statističku analizu informacija.
Za razliku od navedenih sistema, prave GIS aplikacije mogu izvesti sve ali i mnogo naprednije operacije. Oni dozvoljavaju prikupljanje, procesiranje, organiziranje, distribuciju, arhiviranje i dopunjavanje podataka prema brojnim, različitim zahtjevima. Vizualizacija sadržaja je optimizirana brojnim alatima za grafičku obradu podataka i odlikuje se dinamičkim vezama sa adekvatnim bazama. Brojni alati za statističku obradu omogućavaju multikriterijski pristup u procesiranju postojećih podataka i njihovu direktnu vizualizaciju. To, izmeñu ostalog, podrazumijeva tzv. slojnu organizaciju podataka koji su u odreñenim meñusobnim funkcionalnim vezama i sa kojima je moguće vršiti dalje, napredne geoanalize i dobivati novi setovi geopodataka. Oni su takoñer podložni daljim kompleksnim analizama koje su uglavnom usmjerene za uskospecijalističke potrebe. Nadalje, pristup informacijama je potpuno relacijski, odnosno, moguće je podacima pristupiti iz grafičkih sadržaja, kao i obrnuto, pristupiti grafičkim sadržajima iz baze podataka.
Na osnovu istaknutih činjenica moguće je dati jednu sveobuhvatnu definiciju GIS-a kojGIS-a uključuje svu njegovu objektnu kompleksnost, GIS-a istovremeno uvGIS-ažGIS-avGIS-a i informatičku organiziranost:
GIS predstavlja informacioni sistem (hardver, softver, stručnjaci i podaci) koji je dizajniran za automatiziranu grafičku i numeričku obradu geografskih podataka sa aspekta njihovog unosa, (metodološki kontrolisanog) procesiranja unesenih podataka, njihovog prezentovanja, izlaza finalnih (papirnih i digitalnih) proizvoda i arhiviranja.
Njegovo suštinsko obilježje dao je Jack Dangermond, predsjednik ESRI kompanije, u sljedećem smislu: „GIS se razvija od pristupa bazi podataka do pristupa znanju.“
1.1. Elementi Geografskog Informacionog Sistema
Tipičan geografski informacioni sistem se sastoji od računarske opreme (hardver i softver) koji služe za unos podataka, njihovo procesiranje, prezentaciju i oganizaciju baza podataka. Ovi elementi GIS-a sugerišu procesno orijentiranu prirodu ove discipline (slika 1).
Hardver
Hardver (engl. hardware – tvrdi) predstavlja fizički dio računarskog sistema. Čini ga niz sastavnih dijelova: CPU (centralna procesorska jedinica, matična ploča (mother board), tvrdi disk (hard disc), monitor, tastatura, elektronski miš i dr.). Zahvaljujući brzom razvoju računarske tehnologije, danas postoje vrlo snažni personalni računari na kojima je moguće koristiti široki spektar različitih GIS softvera koji se nalaze na tržištu.
Slika 2. Personalni računar sa GIS softverom (Desktop GIS)
Zahtijevana minimalna hardverska struktura za instalaciju i korištenje većine GIS-ovih softvera su:
Procesor: Intel Pentium IV RAM memorija: 1 GB Grafička memorija: 512 MB
Osim računara postoje i brojni prateći ureñaji koji se mogu koristiti kako bi se poboljšala upotreba GIS softvera. Tu, prije svega, spadaju različiti tipovi skenera koji se koriste za skeniranja papirnih karata, digitajzeri koji služe za digitalizaciju kartografskih sadržaja, GPS ureñaji koji omogućavaju vrlo precizno odreñivanje geografske lokacije te ploteri koji omogućavaju štampanje karata većih dimenzija.
Softver
Softver za kartiranje i analize koji se danas mogu naći na tržištu su veoma brojni i variraju od od onih koji služe samo za vizualizaciju geografskih sadržaja (različiti elektronski atlasi) do kompletnih geografskih informacionih sistema (koji uključuju sve strukturalne elemente GIS-a). U odnosu na iznesena shvatanja o GIS-u može se konstatirati da danas postoji veoma veliki broj različitih softvera, koji mogu samo parcijalno ili potpuno obuhvatiti analize prostornih elemenata. Izmeñu pojedinih tipova softvera za prostorne analize granica nije precizno definirana. Softveri se meñusobno razlikuju prema načinu vizualizacije geografskih sadržaja, mogućnostima upravljanja bazama podataka, mogućnostima korisničke prilagodbe i sl. Ovdje ćemo samo ukratko dati prijegled značajnijih GIS softvera koji se mogu naći na našem tržištu.
Osim ArcGIS-a, koji predstavlja vodeći softver u oblasti GIS tehnologija, postoje i neki drugi, koji su ovdje samo ukratko predstavljeni.
Slika 3. ArcGIS softver: ArcView, ArcEditor i ArcCatalog
Microsoft MapPoint - Microsoft MapPoint® verzija 2002 kombinuje snažne alate za upravljanje i analizu sa jednostavnošću Officea kako bi pomogao u donošenju što boljih korisničkih odluka. Microsoft MapPoint 2002 koristi MapPoint tehnologiju koja predstavlja platformu za sve Microsoftove proizvode za kartiranje pri čemu se osigurava visok kvalitet za izradu detaljnih karata.
Detaljnije informacije o ovom softveru možete dobiti na internet adresi: http://www.microsoft.com/office/mappoint
Map Info – MapInfo Professional je softver koji predstavlja vrlo snažan alat za vršenje složenih analiza kombinovanjem grafičkog prikaza karata i obrade podataka sadržanih u bazi podataka.
Detaljnije informacije o ovom softveru možete dobiti na internet adresi: http://www.mapinfo.com
WinGIS 2000 - WinGIS se sastoji od dvije nezavisne aplikacije koje su zasnovane na MS Windows sistemu. Prvu aplikaciju čini grafički editor (WinGIS),
a drugu editor baze podataka (WinMonitor). Obje aplikacije se nalaze u meñusobnoj direktnoj vezi tako da je istovremeno moguće vidjeti i kartografske i podatkovne informacije, što zajedno čini funkcionalnu osnovu ovog programa. Detaljnije informacije o ovom softveru možete dobiti na internet adresi:
http://www.progis.com
Podaci
Niti jedan GIS softver ne može funkcionirati bez podataka. Mi živimo u informatičkom društvu tako da smo okruženi ogromnim količinama podataka i informacija od kojih mnoge sadržavaju geografsku komponentu. Takvi podaci se prevode u računarske i mogu se koristiti za različite analize čiji rezultati se vizualiziraju i predstavljaju, najčešće, u formi karata. Izvori podataka mogu biti u grafičkoj formi (karte, slike ili videozapisi) ili u formi računarskih baza podataka vrlo različitih ekstenzija, poput Microsfot Excel, Lotus 1-2-3, dBase, mdb itd. Bilo o kojim podacima da je riječ, svaki od njih posjeduje odreñena atributivna (opisna) obilježja koja ih definišu i čine upotrebljivim za GIS analize.
Prostorna baza podataka je set digitalnih osnovnih karata u GIS-u koje opisuju “geografiju” Zemljine površine. U ovom kontekstu, termin geografija se odnosi i na prirodne i na vještačke objekte na površini kao i na imaginarne granice, kao što su, npr., granice općina i sl. Karte u prostornoj bazi podataka pokrivaju isti geografski prostor i postavljaju se u slojevima jedne preko drugih kako bi se ustanovili odnosi izmeñu pojedinih slojeva. Pojedinačni sloj u prostornoj bazi podataka se često označava kao tema.
Takoñer je bitno spomenuti da se, kod većine softvera za GIS, podaci organiziraju u dvije, meñusobno povezane grupe, i to:
grafički podaci koji mogu biti rasterskog i vektorskog tipa i
za njih vezana prateća baza podataka, predstavljena najčešće u obliku tabelarnih zapisa.
Podaci su u meñusobnoj funkcionalnoj i dinamičkoj vezi, što podrazumijeva da se svakog trenutka grafički prikazi mogu pregledati i preko obilježja koja se nalazi u bazi podataka i obrnuto. Takoñer, postojeći sadržaji se uvijek mogu dopuniti sa novim podacima i na taj način praktično istovremeno dobiti novi dopunjeni kartografski prikazi.
Slika 4. Klasična topografska karta (lijevo) i skenirana i geokodirana karta uvezena u GIS (desno)
Analize
Jedna od suštinskih prednosti GIS softvera je mogućnost izvoñenja različitih tipova analiza, kojima se dolazi do odreñenih zaključaka a samim tim i do novih podataka na kojima se ponovo mogu obavljati nove analize. Veoma je bitno naglasiti da ovaj proces nije uvijek linearan. Analize mogu, naprimjer, otkriti da su neophodni novi podaci, a samim tim i novi unos i manipulacija podacima. Krajnji rezultat svake analize jeste vizualizacija u obliku karte čiji sadržaj odgovara strukturi dobivenih podataka. Vrlo često, za dobivanje odgovora na kompleksne probleme, analize su multikriterijske i najčešće se funkcionalno nadovezuju jedna na drugu u nizu, pri čemu se najčešće ide od prostijih ka složenijim.
Primjer
Prilikom izgradnje dionice novog autoputa na koridoru Vc (Doboj - Sarajevo) terenska istraživanja su pokazala da ova dionica prolazi kroz zonu koja uključuje i vrlo rijetke biljne zajednice na specifičnom tipu geološke podloge u zoni oko Žepča. Prema projektnom zadatku, autoput mora biti udaljen najmanje 500 m od staništa ove biljne zajednice koja se tipično razvija na (1) južnim ekspozicijama, koja imaju (2) blagi nagib i (3) na serpentinama.
GIS je korišten kako bi se pomoću ova tri kriterija, uz upotrebu topografskih karata te zračnih i satelitskih snimaka, predvidjele sve potencijalne lokacije na kojima bi se mogle razvijati ove biljne zajednice, što bi se kasnije potvrdilo terenskim istraživanjima. Za analizu su korišteni slojevi sa podacima o predloženoj ruti autoputa, geološkoj podlozi i digitalni model elevacije terena (DEM).
Pomoću DEM izračunat je nagib u procentima, a ekspozicija je izražena u stepenima. Izlazni rezultat za nagib je preračunat tako da je onim zonama koje imaju umjereni nagib (od 10 do 20 %) data vrijednost 1, a svim ostalim zonama je data vrijednost 0. Rezultat ove operacije reklasifikacije je novi sloj. Rezultat za ekspoziciju je takoñer reklasificiran tako da je onim padinama koje su izložene jugu (135 do 225˚) dodijeljena vrijednost 1, a svim ostalim zonama vrijednost 0. Izlazni rezultat ove reklasifikacije je takoñer novi sloj. Sloj sa geološkom podlogom je reklasificiran kako bi se kreirao još jedan sloj sa serpentinama kojima je dodijeljena vrijednost 1, dok je ostalim tipovima geološke podloge dodijeljena vrijednost 0.
Nakon toga je izvršeno preklapanje ova tri sloja kako bi se dobio sloj koji prikazuje potencijalna staništa ugroženih biljnih zajednica. Sloj autoputa je korišten za kreiranje 500 m širokog pufera koji okružuje predloženu rutu. Zona unutar pufera ima vrijednost 0. Kako bi se identificirala potencijalna staništa unutar cestovnog pufera, izvedena je još jedno preklapanje. Konačni rezultat zadovoljava kriterije nagiba, ekspozicije i geološke podloge i prikazuje potencijalna staništa koja se nalaze unutar 500 metara od predloženog autoputa.
Nakon toga se ovi rezultati provjeravaju na terenu kako bi se, ukoliko to bude neophodno, izvršila modifikacija pravca pružanja ove dionice autoputa.
2. ORGANIZACIJA PODATAKA U GIS-u
GIS je sistemski organiziran u više različitih serija informatičkih setova za koji služe za analizu, prikazivanje i upravljanje geografskim informacijama. Konkretnije, GIS procesira i upravlja geografskim znanjem kroz pet organizacijskih elemenata:
geografski setovi podataka i modeli podataka karte i globusi
geoprocesni modeli i skripte (komandne datoteke) GIS metodi i procesi rada
metapodaci
Ovih pet informacijskih setova su osnovni elementi geografske informacije.
2.1. Geografski setovi podataka i modeli podataka
Geografski setovi podataka su georeferirane prostorne informacije dobivene različitim terenskim mjerenjima, opisivanjem obilježja odreñenih objekata, slikanjem, kartiranjem i druge vrste geografskih informacija koje opisuju geografsku sredinu. Dobivene informacije su zapisane u obliku tabelarnih izvještaja unutar kojih su podaci sortirani prema odreñenim kriterijima.
Modeli podataka su baze podataka koje sadrže geografske informacije klasificirane prema odreñenim kriterijima – npr., slikovne fajlove i njihove prostorne atribute, vektorsku grafiku i njihova obilježja i sl. Takoñer, modeli podataka se koriste i za organizaciju geografskih informacija u arhivima. Pomoću
aplikaciji, bazirajući se, pritom, na zakonima geostatistike, klasifikacijskim sistemima, semantičkim definicijama, definiranim pravilima i na drugim različitim vezama koje ih povezuju. GIS-ov sistem upravljanja bazama podataka (Database Management System – DBMS) ne podrazumijeva samo setove podataka sadržane u tabelama ili zaseban arhiv podataka na disku. To su, ustvari, geobaze podataka koje objedinjavaju složene postupke integriranja i upravljanja tabelarnim podacima.
Modeli podataka igraju važnu ulogu u GIS-u jer se njima definiraju pravila i sheme u postupcima operisanja podacima i njihovog arhiviranja.
2.2. Karte i globusi
Karte i globusi sadrže interaktivne prijeglede gotovih geografskih podataka kojima se odgovara na data pitanja i operira rezultatima. Njihovu izgradnju osiguravaju napredne GIS aplikacije za interakciju sa geografskim podacima. GIS-ove karte su rezultat računarske vizualizacije geografskih karata koje se koriste da predstave konkretne geografske fenomene i omoguće izgradnju upita na njima da bi se dobili odgovori i nove karte. Globusi predstavljaju reprezentativni model Zemlje kao planete sa razmjernim umanjenjem objekata koji se predstavljaju na njima: reljefa, riječne mreže, vegetacije, državnih i drugih političkih i administrativnih granica, gradskih aglomeracija i drugih naseljenih mjesta, saobraćajnica i sl.
Karte i globusi doprinose poboljšanju računarske grafičke tehnike za kartografsko prikazivanje najrazličitijih podataka, od naučnoistraživačkih do primijenjenih. Ovakvi dokumenti omogućavaju da kartografsko znanje bude dosljedno primjenjivano i da se na osnovu njega ostvaruju bolje komunikacije širom svijeta.
Slika 6. ArcGlobe – 3D prikaz Zemlje .
2.3. Geoprocesni modeli i skripte
Geoprocesiranje je metodičko izvršenje sekvence automatizirane operacije na geografskim podacima u svrhu kreiranja novih geoinformacija ili za kreiranje novih sofisticiranih analitičkih modela koji služe za dodatnu automatizaciju GIS zadataka. Geoprocesiranje osigurava mogućnost za korisnike da programiraju svoje ideje i koncepte, da automatiziraju posao i budu produktivniji. Skripte su komandne datoteke u kojima se ispisuje cijeli postupak izvršenja odreñenog zadatka, što podrazumijeva izvršenje odabira podataka i metodski postupak operacije na njima.
Slika 7. Primjer pisanja skripte u ArcGIS-u.
2.4. GIS metodi i procesi rada
Rješavanje zadataka u GIS-u je bazirano na serijama metoda koje se koriste za potrebe: stvaranja novih karata, editovanja podataka, analize i modeliranja, vizualizacije sadržaja i informacijskog upravljanja.
Ključni aspekt uspješnog korištenja GIS-a je razvoj serija aplikacija za izvoñenje radnih procesa i procedura. GIS-ovi procesi rada su jedinstveni i istovremeno uključuju primjenu najbolje prakse da bi se poboljšali i uspješno primijenili puni potencijali GIS-a.
2.5. Metapodaci
Dokumenti metapodataka opisuju dodatne elemente geografskih informacija. Katalog metapodataka omogućava korisnicima da otkriju, dobiju pristup i organiziraju za vlastite potrebe podatke u tzv. podijeljenom geografskom znanju.
Navedeni elementi geoinformatičkog znanja, zajedno sa iscrpnom softverskom logikom, formiraju temelj za izgranju „inteligentnog“ GIS-a. Ovakav GIS
omogućava korisnicima da „digitalno“ zaokruže geografsko znanje i vrše njegovu razmjenu sa drugim korisnicima istog ili sličnog nivoa korištenja. Navedena razmjena može biti u raznim oblicima, kao što su napredni GIS setovi podataka, karte, modeli podataka, standardizovani procesi rada i napredni modeli analitičkih procesa.
„Inteligentni GIS“ takoñer omogućava izgradnju i upravljanje centralnim GIS serverima, a koji mogu biti korišteni za servisiranje i razmjenu geografskih informacija i aplikacija meñu različitim korisnicima. Drugim riječima, GIS softver mora biti izgrañen tako da dozvoljava kreiranje, korištenje, upravljanje i razmjenu svih pet navedenih elemenata geografskih informacija.
2.6. Glavni funkcionalni nivoi GIS-a
Danas je, prema velikom broju relevantnih mišljenja, GIS okarakteriran kao jedan od najmoćnijih informacijskih tehnologija jer je baziran na integriranje znanja iz višestrukih izvora i i ima vrlo podesnu okolinu za individualni razvoj i korisničku saradnju. Pored toga, GIS kombinira vrlo snažnu vizualizaciju okoline sa naprednim analitičkim i modelirajućim radnim okvirom što za rezultat ima vrlo intenzivan i dinamičan razvoj novih geografskih spoznaja.
Za praktičnu realizaciju navednih karakteristika, GIS treba da podržava nekoliko osnovnih elemenata koji su osnova za rad sa geografskim informacijama:
geobaze podataka: GIS je baza prostornih (geografskih) informacija organiziranih u setove podataka prilagoñene za potrebe generičkog GIS modeliranja. Podaci imaju odreñena numerička ili tekstualna obilježja prema kojima su prilagoñeni za odreñene GIS operacije, kao što su atributi rastera ili vektora i sl.
njenoj unutrašnjosti. Različite vrste karata su konstrurane na digitalnim geografskim infromacijama i istovremeno mogu biti korišteni kao „prozori u geografskoj bazi podataka“ kao dodatna podrška ispitivanjima, analizima i editovanju arhiviranih podataka. Svaki GIS posjeduje alate za rad sa geografskim informacijama kroz serije dvodimenzionalnih (2D) i trodimenzionalnih (3D) aplikacija kojima se kartografsko prikazivanje dovodi na najviši kvalitativni nivo.
geoprocesiranje: GIS posjeduje vrlo moćan set alata za informatičku transfromaciju geografskih informacija sadržanih u bazi podataka kojima se stvaraju nove informacije, odnosno, za geoinformatičko modeliranje. Geoprocesni alati, koristeći geoinformacije iz postojećih setova podataka, primjenjuju analitičke funkcije na njima i na taj način daju rezultate u nove, izvedene setove podataka. Geoprocesiranje uključuje mogućnost za programiranje odreñenih zadataka i automatiziranje procesa rada spajanjem zadanih sekvenci operacija.
Navedena tri aspekta GIS-a su definirana ESRI-jevim ArcGIS katalogom i bazom podataka (GIS je kolekcija geografskih setova podataka) i alatima (GIS je set geoprocesnih alata). Zajedno, sva tri aspekta su odlučujući dijelovi čitavog GIS-a i koriste se na različitim nivoima u svim GIS aplikacijama.
3. GEOBAZE PODATAKA
Geobaze podataka su homogene digitalne kolekcije geografskih informacija koje opisuju dati prostor i koje su u GIS-u organizirane u više serija tema ili slojeva podataka koji su meñusobnoj funkcionalnoj vezi.
Geopodaci su dakle kolekcije setova geografskih podataka različitih tipova koji se koriste u ArcGIS-u i organizirani su ili u fajl folderima ili kao relacijske baze podataka.
Baza geopodataka je dizajnirana kao model za arhiviranje podataka sa otvorenom, jednostavnom geometrijom i podržava mnoge moguće opcije za arhiviranje kao što su:
višekorisnički DBMS-ovi – Oracle, Microsoft SQL Server, IBM DB2 i Informix;
lične baze gopodataka koje koriste Microsoft Access;
arhivske baze podataka koje korespondiraju sa različitim operativnim sistemima;
XML baze geopodatka za otvorenu razmjenu i interoperabilnost. Geografski setovi podataka mogu predstavljati:
gruba ili preciznija mjerenja kao što su satelitske slike, aviosnimci ili topografski premjeri;
kompilirane i ranije interpretirane informacije rasterskog ili vektorskog tipa kao što su različite geografske karte;
podatke koji su nastali kroz geoprocesirajuće operacije za analizu i modeliranje u GIS-u.
Baza geopodatka predstavlja struktuirani set srodnih zapisa ili podataka koji su pohranjeni u računarima i koji se mogu razmjenjivati izmeñu korisnika. Podaci koji se obrañuju kako bi se dobio odgovor na postavljeni upit predstavljaju informacije koje se koriste za donošenje odluka. Podaci su u bazama organizirani na način koji korisnicima olakšava pristup i spriječava njihovo ponavljanje. Računarske baze podataka koje je lako održavati, ažurirati i istraživati putem jednostavnih upita omogućavaju čuvanje podataka neovisno o aplikaciji koja ih koristi kao i spriječavanje dupliranja podataka. Ovakve baze podataka imaju pristup koji se može kontrolisati putem sigurnosnih mehanizama.
Slika 8. Primjer geobaze podataka.
GIS suštinski rukuje sa dva osnovna tipa podataka: prostornim i atributskim podacima. Odreñeni vektorski objekat sadrži i prostorne (gdje je to?) i atributne (šta je to?) podatke. Na primjer odreñeni pojedinačni objekat, npr. izvor je u GIS-u predstavljen tačkom sa podacima o lokaciji, odnosno geografskoj širini i dGIS-užini, kao i atributskim podacima koji nam govore šta taj tačkasti objekat predstavlja. Atributi rijeke, na primjer, mogu uključiti njen naziv, dužinu, prosječnu dubinu, protok, kvalitet vode, broj sagrañenih brana, ili broj mostova. Atributi za odlike karte koja predstavlja odreñenu biljnu zajednicu mogu uključiti njen naziv, broj vrsta, nagib, ekspoziciju, geološku podlogu, tip tla, itd.
Geobaza podataka koja je poznata i kao prostorna baza podataka je baza podataka sa ekstenzijom za čuvanje, istraživanje, i rukovanje geografskim informacijama i prostornim podacima koji su tretirani na isti način kao i svi ostali podaci. Vektorski podaci (tačka, linija, poligon) mogu biti povezani sa prostornim podacima. Zapis u prostornoj bazi podataka koristi geometrijski tip podataka za prikaz lokacije odreñenog objekta u stvarnom svijetu te standrdni tip podataka za čuvanje atributa.
Prostorne baze podataka su komponenta GIS-a koja se koristi za čuvanje i manipulaciju podacima. Ova baza podataka se može koristiti i za pohranjivanje podataka direktno u web map server softver, kao što je npr., ESRI ArcGIS Internet Map Server. Prostorna baza podataka omogućava izradu vrlo složenih prostornih upita.
Informacije koje desktop GIS čuva o odlikama karata se označavaju kao atributske informacije ili atributi. Desktop GIS formatira atribute u redove i stupce, i čuva ih kao tabele. Svaki stupac čuva različite atribute a svaki red se odnosi na odreñenu pojedinačnu odliku.
Veza izmeñu odlika karte i njenih atributa je osnovni princip koji stoji iza desktop GIS-a, i predstavlja izvor njegove snage. Kada se povežu odlike na karti sa atributima, moguće je uspostaviti pristup atributima za bilo koju odliku karte ili locirati bilo koju odliku iz atributa u tabeli. GIS ne samo da može pristupiti odlikama iz tabele sa atributima ili pristupiti atributima sa karte, on takoñer može prikazati odlike na osnovu bilo kojeg atributa u tabeli.
Budući da je veza izmeñu odlika i atributa dvosmjeran odnos, promjena atributa u tabeli automatski rezultira promjenom na karti. Desktop GIS postavlja odlike i njihove atribute i upravlja njima zajedno u jedinicama koje se zovu teme. Jedna tema sadrži set povezanih odlika, kao što su putevi, rijeke, parcele, ili staništa ugroženih vrsta, zajedno sa atributima za ove odlike.
Teme su sačinjene od odlika sa setom zajedničkih atributa. Na primjer, sve ceste imaju trake, materijal od kojeg su izgrañene, te naziv. Sa druge strane, željeznička pruga ima drugačiji set karakteristika, kao što je značaj pruge, količina tereta u tonama, itd. Ponekad se odlike koje dijele zajednički atributi smještaju u odvojene teme radi lakšeg rukovanja.
Danas se u upotrebi većinom nalaze relacijske baze podataka koje mogu predstavljati značajan izvor podataka za GIS ili se mogu integrisati sa GIS-om kako bi se izgradila odgovarajuća korisnička aplikacija.
Računarski program koji se koristi za upravljanje i istraživanje baze podataka se označava kao sistem za upravljanje bazom podataka (Database management system – DBMS). DBMS predstavlja računarski program koji podržavaju procese definisanja, izrade, i manipulisanja podacima u fajlovima. Modeli podataka baza podataka za GIS uključuju hijerarhijske, mrežne, relacijske, objektno orijentirane modele koji su u suštini vrlo slični onima koji se koriste i za druge baze podataka. Danas se najčešće koriste relacijski modeli baza podataka, iako sve više raste značaj objektno orijentiranih modela podataka.
Relacijski model podataka danas ima vro široku primjenu u industriji. Kod relacijskih modela baza podataka podaci su organizovani u tabele koje sadrže polja (zapis) i stupce (atributi zapisa) a meñusobno su povezane zajedničkim poljem koje se označava kao ključ. Fleksibilna struktura baze podataka omogućava gradnju širokog spektra upita fokusiranih na samo jednu ili veći broj tabela putem ključnih polja. Upitima se grade privremen tabele koje se obično ne čuvaju. Upiti se grade korištenjem različitih operacija kao što su npr. Select ili Join. Osnovni termini koji se koriste kod relacijskog modela podataka su relacija, atribut i domena. Relacija je tabela sa stupcima i redovima. Atributi u nazivi stupaca relacija, a domena je set vrijednosti koje atributi mogu uzimati. Tabela je osnovni element relacijskog modela u kojoj su informacije oranizovane u stupce i redove. Jedna od prednosti relacijske baze podataka je da vrijednosti koji se javljaju u dva različita zapisa ukazuju na vezu izmeñu ta dva zapisa. Takoñe je moguće striktno definisati veze izmeñu odreñenih zapisa putem jednog ili više atributa koji djeluju kao “ključ” koji se koristi za identifikaciju istih zapisa u tabeli. Ključ koji se koristi za identifikaciju reda u tabeli se naziva primarni ključ. Ključevi se obično koriste za pridruživanje ili kobinovanje podataka iz različitih tabela.
Za istraživanje relacijskih baza podataka je izgrañen poseban vrlo jednostavan jezik koji se označava kao SQL (structured query language). Ovaj programski jezik sadrži set komandi kojima se vrši rukovanje podacima u relacijskim tabelama. Na ovaj način vrlo složena struktura relacijskih baza podataka je maskirana jednostavnim tabelama. Korištenjem SQL komandi korisnik treba samo precizirati tabele, stupce i redove za istraživanje podataka iz baze. Sistem rukovanja bazom podataka provodi složene procedure neophodne za uspješno izvršavanje postavljenih zadataka.koji su pisani u posebnom jeziku SQL.
Relacijski modeli baza podataka imaju vrlo snažnu matematičku teorijsku osnovu. Iako su relacijske baze podataka namjenjene prvenstveno za rad sa jednostavnim poslovnim podacima one se danas koriste za manipulisanje atributnim podacima u GIS-u. Na primjer, ArcGIS manipulira atributnim relacijskim bazama podataka korištenjeme jedinstvenog ID za povezivanje sa prostornim podacima
3.1. Kreiranje geobaze podataka
Kreiranje baze podataka je proces koji se obično odvija u nekoliko koraka. Prije svega je neophodno istražiti tip, kao i kvalitet i obim podataka koji će biti skladišteni u bazu. Sljedeći vrlo značaja korak je modeliranje podataka koji predstavlja proces istraživanja odnosa izmeñu različitih objekata i atributa. U relacijskim bazama podataka postoje tri tipa odnosa izmeñu entiteta: jedan prema jedan, jedan prema mnogo, i mnogo prema mnogo. Za odnose jedan na jedan tabele entiteta se mogu spojiti ili zasebno čuvati. Kod odnosa jedan prema mnogo potrebne su dvije tabele sa ključnim poljem koje omogućava povezivanje, dok se kod odnosa mnogo prema mnogo tabele čuvaju zasebno.
Nakon toga slijedi dizajniranje baze podataka što podrazumijeva definisanje tipa, strukture i naziva polja, pri čemu treba uvijek voditi računa o odabranom DBMS.
pohranjivanje atributnih podataka u bazu, što je praćeno modifikacijama i ažuriranjem.
Kod većine geografskih informacionih sistema prostorni podaci se čuvaju u GIS strukturi podataka dok se atributni podaci čuvaju u relacijskom DBMS. Na ovaj način se omogućava integracija postojećih baza podataka (atributa) sa vizualnim prikazom prostornih podataka (tačka, linija, poligon) dodjeljivanjem jedinstvenog ID svakom objektu u GIS-u.
Slijedi kratki prijegled nekih ključnih principa geopodataka važnih za GIS.
3.2. Tematski slojevi i setovi podataka
Homogene kolekcije geografskih objekata u GIS-u su organizirane u serije tema ili slojeva podataka koji opisuju dati prostor. Oni su vizualizirani adekvatnim kartama kao što su npr., karte reljefa, nagiba i ekspozicija površina, riječne mreže, cestovne mreže, naseljenih mjesta, administrativnih i političkih granica, satelitske slike i sl.
Mnogi od prostornih odnosa meñu slojevima mogu biti lahko izvedeni kroz svoju uobičajenu geografsku lokaciju. Opisivanje tačne lokacije i oblika obilježja zahtijeva radni okvir za definiranje prostornih lokacija u stvarnom svijetu. Geografski koordinatni sistem je jedan takav opći radni okvir. Drugi je ravan ili projektiran kooridinatni sistem izveden iz općeg radnog okvira.
4. GIS TIPOVI PODATAKA
ArcGIS koristi jednostavne slojeve podataka kao generičke klase GIS objekata i koristi složenu kolekciju alata za izvoñenje mnogih ključnih odnosa meñu njima, odnosno za procesiranje.
Ključni geografski koncept za GIS organizaciju geografskih informacija je set podataka. GIS sadrži tri osnovna tipa seta podataka:
klase obilježja – ureñene kolekcije podataka vektorski baziranih obilježja kao što su setovi tačaka, linija i poligona;
raster setovi podataka kao što su digitalni modeli reljefa i slike;
tabele udruženih atributa koje sadrže opisne informacije o geografskim objektima i obilježjima.
GIS-ova organizacija geografskih informacija započinje izgradnjom odreñenog broja osnovnih tipova setova podataka. GIS dizajn geobaza podataka dozvoljava da korisnici sami odreñuju kako će izvjesna obilježja biti prezentirana. Npr., parcele će obično biti prezentirane poligonima, vodotoci i ulice centriranim linijama, izvori i individualni objekti tačkama itd.
Kada su jednom reprezenti obilježja organizirani u setove podataka (dakle, kao klase obilježja, raster setovi podataka i tabele), onda korisnici mogu dodavati ili proširivati svoje geobaze podataka naprednijim mogućnostima koji oblikuju GIS postupak. Konkretnije, moguće je dodavati složene setove različitih tipova podataka za geobaze, kao što su topologije, mreže i njihovi podtipovi na bazi kojih se može izvršiti njihova integracija i povezivanje u relevantne prostorne veze.
Primjeri za proširene tipove GIS podataka uključuju:
mreže koje se koriste da povežu individualna obilježja, napr. u saobraćaju, vodama, raznim objektima i drugim mrežama;
teren i digitalni model nagiba terena (digital elevation model – DEM) koji se koristi za modeliranje nagiba i ekspozicija trodimenzionalnih površina; geometrija sa koordinatama (Coordinate Geometry - COGO) i prijegledna
topografska premjeravanja za osiguravanje kontrolnog radnog okvira za visokoprecizne GIS setove podataka;
druge tipove podataka, kao što su lokatori adresa i imena mjesta, sistemi linijskog referensiranja, katastarski materijal za upravljanje parcelama, tematske geografske karte i sl.
GIS često koristi brojne setove podataka sa prezentacijama i iz organizacija koje su se specijalizirale za korištenje GIS-a u pojedinim oblastima. Zato je veoma važno za GIS setove podataka da budu:
jednostavni za upotrebu i razumijevanje;
da se mogu lahko povezivati sa ostalim geografskim setovima podataka; jednostavni za kompiliranje i procjenjivanje;
jasno dokumentirani po sadržaju, namjeravanim upotrebama i ciljevima. Svaka GIS baza podataka ili digitalni arhiv treba se pridržavati ovih jednostavnih uobičajenih principa i koncepata. Zato GIS posjeduje standardiziranu proceduru za opis geografskih podataka u ovim terminima kao i iscpni set alata za njihovu upotrebu i upravljanje.
4.1. Opisni atributi
Tabele atributa i veza igraju ključnu ulogu u GIS modelima podataka kao i u tradicionalnim aplikacijama baza podataka. GIS setovi podataka uključuju tradicionalne tabelarne atribute kao dodatak geografskoj prezentaciji.
Atributi se koriste da opišu geografske objekte kao što su vektori (oblici) i rasteri. Mnoge tabele mogu biti linkovane na geografske oblike korištenjem uobičajenog polja ili tipke.
4.2. Struktura podataka
Prostorni podaci su srce svakog GIS projekta, ili aplikacije. Prostorni podaci sadrže lokacije i oblike objekata na karti. Poznati i kao digitalni kartografski podaci, oni predstavljaju podatke koji su potrebni za izradu karata i studiranje prostornih odnosa.
Prostorni podaci uključuju tačke koje predstavljaju pojedinačna stabla objekte kao što su, izvori, kote, i linije koje predstavljaju puteve, vodotoke. Oni takoñer uključuju i poligone koji predstavljaju ekosisteme, zaštićena područja, općine, kantone, itd. Geografske granice često dolaze sa svojim površinama i perimetrom koji su već izračunati.
Slika stvarnog svijeta se dobiva na osnovu kombinacije vektorskih i rasterskih podataka.
3.7. Raster
Rasterski podaci predstavljaju geografske objekte dodijeljene vjednostima u kvadratnim ćelijama koje grade mrežu, tako da i granice izmeñu odreñenih kategorija slijede ovu mrežu. Rasterska ćelija se označava kao slikovni element ili piksel (picture element). Rasterom se najčešće prikazuju prostorni fenomeni
temperatura, itd. Rasteri uključuju različite vrste skeniranih karata, satelitske i zračne snimke, kao i digitalne modele terena (DEM), i tematske prostorne podatke (nagib terena, ekspozicija, itd.).
Vrijednosti u svakoj rasterskoj ćeliji su predstavljene alfanumeričkim kodom. Minimalna linearna vrijednost ćelije koja predstavlja prostornu rezoluciju se izražava u tačkama po inču (dots per inch – dpi) na slikama ili kao realna mjera na tlu (metri ili kilometri). Što je manja veličina ćelije to je veća rezolucija i obrnuto. Rezolucija se za skenirane crno-bijele karte kreće oko 2000 dpi, dok karte u boji ili one urañene u sivoj skali mogu imati manju rezoluciju, izmeñu 300 i 600 dpi. Rezolucija satelitskih i zračnih snimaka se izražava mjerama na tlu što se danas kreće od nekoliko cm pa do nekoliko stotina km za regionalne ili globalne setove podataka DEM.
Slika 9. Satelitski snimak centra Sarajeva (Izvor: Google Earth).
Računarska memorija koja se koristi za skladištenje ovih podataka se označava kao dubina slike i izražava se u bitima.
Formati fajlova rasterski podataka
Format fajla koji se koristi za čuvanje rasterskih podataka ovisi u prvom redu o izvoru podataka i metodi kompresije. Generički raster fajl ormat predstavlja vrlo jednostavan format koji čuva vrijednosti u rasterskim ćelijama. Kod ASCII formata podaci se u ćelijama čuvaju putem ASCII karaktera.
Format za razmjenu rasterskih podataka omogućava razmjenu rasterskih podataka izmeñu različitih GIS aplikacija. Napopularniji tip ovog formata je TIFF (Tagged Image File Format) kojeg podržava široki spektar različitih ureñaja za skeniranje slike i programskih aplikacija za obradu slike (npr., Corel). TIFF fajl koji sadrži georeferentne informacije se označava kao GeoTIFF.
Format za kompresiju rasterskih podataka je od velikog značaja budući da omogućava čuvanje rasterskih podataka koji obično zahtjevaju veliki skladišni prostor na računarima u relativno malojj memoriji računara. Ovo je posebno značajno za satelitske ili zračne snimke visoke rezolucije koji zahtjevaju veliku memoriju računara.
Najpoznatiji formati su JPEG (Joint Photographic Experts Group) i GIF (Graphics Interchange Format) sa stopom kompresije od 5:1 do 10:1. JPEG omoguća dobru kompresiju slike ali uz manje modifikacije i gubitak kvaliteta, što se može kontrolisati.
Formati satelitskih snimaka
Satelitski snimci koje snimaju sateliti kao što su Landsat MSS, Landsat TM, SPOT i drugi se čuvaju u binarnom formatu koji sadrži zaglavlje fajla sa georeferentnim informacijama o slici. Proprietarni formati rasterskih podataka su specifični za različite GIS softvere, kao što je npr., GRID format za ArcGIS.
Rastersko geoprocesiranje
Metode rasterskog geoprocesiranja imaju brojne prednosti kao što su efikasno prikazivanje kontinuiranih površina kao što je topografija što čini rasterske modele podesnim za prostorno modeliranje odreñenih zona upotrebom višestrukih setova podataka (npr., geološka podloga, tip tla, nagib, ekspozicija, hidrološka mreža, itd.) koji se mogu kombinovati kako bi se dobio novi sloj sa kombinovanim efektima. Ove operacije se mogu izvesti brzo i lako, budući da rasterski podaci imaju predeterminisane vrijednosti u svakoj ćeliji. Svaki atribut se prema tome može logički ili aritmetički kombinirati sa onim u odgovarajućoj ćeliji drugog sloja kako bi se dobio novi sloj sa novim vrijednostima atributa. Ovo se bitno razlikuje od vektorskih modela u kojima su prostorne jedinice pojedinih slojeva neovisne jedne o drugim, te je stoga nemoguće vršiti poreñenje slojeva bez prethodne obrade kako bi se identificirala priroda prepoklapanja. Jedna od prednosti je i relativno brz prikaz podataka što je omogućeno korištenjem vrijednosti u rasterskim ćelijama za npr., prikaz boje podataka. Ovaj proces je moguće čak i dodatno ubrzati korištenjem metoda za izradu tzv., piramidalnih rasterskih slika koje se odlikuju progresivno smanjenom rezolucijom slike. Prilikom prikaza cijelog seta podataka koriste se samo podaci male rezolucije što omogućava brzi prikaz slike. Prilikom zumiranja prikazuju se podaci više rezolucije, dok se brzina prikaza održava jer se sada prikazuje manja površina. ArcGIS softver automatski odabire piramidalni sloj koji je najpodesniji za prikaz u odreñenom razmjeru. Rasterske metode omogućavaju rukovanje vrlo velikim setovima podataka korištenjem tehnika koje se nazivaju tilling (tehnika kojom se velike rasterske mreže dijele na manje blokove) i adaptiva rasterska kompresija (reducira potrebe za skladištenjem rasterskih podataka i znatno ubrzava pristup vrijednostima u ćelijama za prostorni prikaz i analizu vrlo velikih rasterskih fajlova). Brojne prostorne aplikacije i analize se mogu izvesti samo korištenjem rasterskih podataka zbog složenosti vektorskog pristupa. Slike visoke rezolucije su znatno podesnije za vizualizaciju prostornih fenomena. Takoñer, znatno je
lakše predstaviti odreñene prostorne procese kao što je npr., širenje poplave rasterskim podacima.
Meñutim, rasterski podaci imaju i odreñene nedostatke. Ovdje u prvom redu spada primjena rastera u aplikacijama koje se bave tačkama, linijama ili poligonima. Ograničavajući faktor za primjenu rastera je i rezloucija koja se u većini slučajeva kreće izmeñu 300 i 500 dpi.
4.4. Vektor
Vektorski podaci se koriste za prikazivanje pojedinačnih prostornih objekata upotrebom tri osnovna grafička elementa: tačke, linije i poligona. Ovi objekti su u bazi podataka označeni kao klase objekata. Svaki vektorski podatak ima pridružen par koordinata (tačka) ili seriju koordinatnih parova (linija ili poligon). Dakle, za pravilan topološki prikaz izvora (tačka) je dovoljan samo par koordinata (x, y) koji ga locira u prostoru. Za prikaz linije (potok, rijeka, itd.) potreban je set tačaka (luk, segment) sa definisanom polaznom i krajnjom tačkom (čvorovi) što definiše početak i kraj linije. Kod poligona (jezero) potrebno je da ove površine budu zatvorene, bez praznina.
Veliko j. Crno j.
Bijelo j.
Platno j.
Vektorski podaci se koriste primarno u onim aplikacijama koje se fokusiraju na osobine individualnih klasa prostornih objekata na odreñenom geografskom području.
Klase objekata su organizirane u slojeve ili teme, pri čemu se objekti koji su predstavljeni različitim grafičkim elementima moraju zasebno čuvati. Na primjer, iako odreñeno slivno područje koje se čuva kao tema čine izvori, potoci i rijeke i jezera, oni su svrstani u zasebne slojeve jer su to objekti koji su predstavljeni tačkama (izvori), linijama (potoci i rijeke) i poligonima (jezera). Prema tome, tema Slivno područje predstavlja skup neovisnih klasa objekata.
Unošenje vektorskih podataka
Ovaj proces se odvija u nekoliko faza koje uključuju nabavku potrebnih podataka, digitalizaciju, njihovo ureñivanje, ako je to potrebno, formatiranje i konverziju u odgovarajući format, te povezivanje prostornih podataka sa atributima u tabelama.
Digitalizacija
GIS paketi omogućavaju digitalizaciju korištenjem stolića za digitalizaciju koji je povezan sa računarom ili digitalizaciju na ekranu korištenjem rasterske slike u pozadini. Ovo je najčešće korišten metod za geokodiranje prostornih podataka, posebno papirnih karata ili štampanih zračnih snimaka. Proces digitalizacije se odvija u pet faza: 1) registracija koja podrazumijeva fiksiranje karte na stolić i odabir kontrolnih tačaka (četiri u uglovima i jedna u sredini), 2) digitalizaciju tačkastih objekata, 3) digitalizaciju linijskih objekata, 4) digitalizaciju poligona, te 5) dodavanje atributnih podataka.
Manualna digitalizacija, bilo korištenjem stolića za digitalizaciju ili na ekranu je jedan od najvećih izvora grešaka u GIS-u. Stoga se danas sve više joristi automatska digitalizacija za što se najčešće koriste skeneri.
Skeniranje
Danas se u konverziji podataka za GIS u velikoj mjeri koriste skeneri koji u prvom redu moraju imati visoku rezoluciju (300 – 600 dpi je podesna za GIS aplikacije koje uključuju papirne karte, dok je rezolucija od 2000 dpi potrebna za skeniranje zračnih fotografija), tačnost od ± 0.1% (odnos izmeñu veličine rasterske slike i originalnog dokumenta), minimalnu širinu od 91.4 cm, izlazni format koji prepoznaje softver za vektorizaciju (npr. TIFF), te kvalitetan softver.
Slika 11. Skener A3 formata visoke rezolucije
simbola i ureñivanje grafičkih podataka, odnosno čišćenje grafike od nastalih grešaka, što se obično radi upotrebom funkcija za ureñivanje ugrañenim u GIS.
Uvoženje gotovih vektorskih podataka
Zahvaljujući razvoju savremenih tehnologija danas je moguće nabaviti digitalne podatke koji se mogu uvesti u GIS. Različiti GIS softverski paketi danas prepoznaju i uvoze široki spektar podataka različitih formata, uključujući i CAD format, posebno vrlo popularni AutoCAD DXF format. Za uspješan uvoz digitalnih podataka koristi se transformacija koordinata kada ovi podaci nisu u koordinatnom sistemu koji koristi data aplikacija. ArcGIS softver podržava vrlo široki spektar standardnih projekcija i koordinatnih sistema.
Ureñivanje grafičkih podataka
Jedna od ključnih funkcija GIS-a je i ureñivanje grafičkih podataka čiji je cilj osiguravanje njihovog integriteta. Naime, u procesu digitalizacije se vrlo često potkradaju greške koje imaju uticaj na kvalitet i integritet podataka. Proces ureñivanja podataka se odvija u četiri koraka koji uključuju definisanje tolerancije odnosno udaljenosti od objekta na kojoj se još uvijek može selektovati dati objekt, čime se povećava brzina i efikasnost rada. Sljedeći korak je gradnja topologije što podrazumijeva prije svega kreiranje tačaka, linija ili poligona, nakon čega slijedi identifikacija i automatsko ispravljanje pogrešaka. Posljednji korak se odnosi na aplikacije koje sadrže više slojeva a podrazumijeva njihovo spajanje u jedinstven sloj.
4.5. Digitalna konverzija atributnih podataka
Atrbutni podaci se kod prostornih baza podataka čuvaju u tabelama u bazama podataka. Osnovni cilj konverzije atributnih podataka je kreiranje tabela u bazama podataka koje će sadržavati opisne podatke vezane sa grafički
elementima putem identifikacijskih polja. Atributnim podacima se može upravljati interno (u okviru GIS komponente upravljanja bazama podataka) ili eksterno (putem sistema upravljanja bazama podataka). ArcGIS podržava komercijalne sisteme upravljanja bazama podataka kao što je to npr., Oracle. Na ovaj način se omogućava integrisanje postojećih setova podataka u GIS, te razmjena prostornih podataka sa drugim aplikacijama, udobnije istraživanje baze podataka putem SQL-a, kao i efikasnija zaštita i sigurnost podataka.
Digitalna konverzija se odvija u tri koraka koji uključuju definisanje strukture fajla sa podacima, odnosno objekata i njihovih karakteristika putem SQL-a. Nakon toga slijedi punjenje fajla sa podacima što se može izvesti bilo direktnim unosom korištenjem maske za unos podataka ili unosom podataka iz postojećeg fajla. Ovaj proces zahtijeva dosta vremena i često je podložan greškama koje je ponekad vrlo teško uočiti. Slijedeći korak je povezivanje atributnih sa grafičkim podacima pomoću zajedničkog identifikatora. Ova veza može biti logička (dva zasebna fajla kojima se pristupa kao jednom fajlu za vrijeme obrade podataka) ili fizička (stapanje atributa i grafike u jedan fajl).
4.6. Pristupi vektorskom geoprocesiranju
Korištenje komandne linije
Korištenje komandne linije u geoprocesiranju vodi porijeklo iz prvih generacija GIS-a koje su bile zasnovane na DOS-u. Komandnu liniju obično čine operator i parametri za unos kojima se definiše aktivnost operatera, odnosno odakle će se uzeti podaci, način na koji će se procesirati i gdje će se pohraniti rezultati ove obrade. Nakon unosa neophodnih parametara pritiskom na tipku Enter se izvršava komandna linija. Ovo je vrlo zahtjevan i složen zadatak, tako da su vremenom nastala odreñena poboljšanja koja su dovela do automatizacije ovog procesa. Danas se komandnom linijom većinom koriste programeri za testiranje ideja prije nego što napišu aplikaciju.
Korištenje čarobnjaka i dijaloških kutija
Kao i većina savreemnih aplikacija i GIS je dizajniran za korištenje grafičkog korisničkog sučelja (GUI). Čarobnjak predstavlja seriju od nekoliko koraka koji vode korisnika od odabira odreñenih alata za geoprocesiranje pa sve do njihovog korištenja. Ovaj proces se zasniva na odabiru jedne od nekoliko ponuñenih opcija sa padajućeg menija. Dijaloška kutija može sadržavati i kutije za unos odreñenih podataka. Nakon toga korisnik klikom na opciju next potvrñuje odabranu operaciju i nastavlja dalje sa zadatkom sve do njegovog okončanja. Na ovaj način je u velikoj mjeri pojednostavljeno korištenje GIS aplikacija.
5. GEOVIZUALIZACIJA
Geovizualizacija je postupak prikazivanja geografskih informacija sadržanih u geobazi podataka u obliku dvodimenzionalnih interaktivnih i štampanih karata, trodimenzionalnih scena, različitih sumarnih tabela, grafikona, shema mreža i sl.
Karte predstavljaju sredstvo za definiranje i standardiziranje interakcije sa geografskim informacijama. Interaktivne karte osiguravaju osnovno korisničko sučelje za većinu GIS aplikacija. Koristeći geografske prikaze kao što su karte i glubusi moguće je ukazati na odreñene lokacije, otkriti nove veze izmeñu njih, izvoditi editovanje i analizu i prilagoñavati rezultate istraživačkim potrebama.
Ineraktvine karte, štampane karte, 3D scene i globusi, sumarni grafikoni i tabele, prikazi bazirani na vremenu i shematski prikazi mreža su primjeri geovizualizacije u GIS-u.
GIS-ove karte osiguravaju pristup geografskim informacijama pomoću palete alata za analizu i interakciju sa njihovim sadržajima. Takoñer, programiranjem se karte često ugrade u uobičajene aplikacije i kao takve se objavljuju na Internetu, za ciljanu upotrebu u GIS-u.
Slojevi karata se koriste da pridruže simbole i označe obilježja bazirana na vrijednostima selektovanih atributa. Npr., parcele mogu biti osjenčene bojama baziranim na upotrebi zemljišta ili mogu biti označena katastarskim brojevima koji označavaju vlasništvo. Isto tako veličina tačke za naseljena mjesta može ovisiti o broju stanovnika.
Vrlo važno svojstvo geovizualizacije je korištenje opcija kao što su „klizi“ (pan) i „zumiraj“ (zoom) za navigaciju po interaktivnim kartama. Konkretne informacije o odreñenoj lokaciji ili objektu se mogu dobiti opcijom „ubosti“ (point to) na objekt ili lokaciju. Za različite potrebe mogu biti izvoñena odreñena prostorna istraživanja. Npr., prodavnice odreñenog tipa mogu biti pronañene unutar zadane distance od škole ili mogu biti prepoznata močvarna područja unutar 500 m od izabranih puteva. Takoñer je kroz interaktivne GIS karte moguće editovanje podataka i obilježja na njima.
Kroz interaktivne GIS karte, korisnici izvode uobičajene GIS zadatke od jednostavnih do naprednih. Glavni „poslovni oblik“ GIS-a je omogućavanje različitim organizacijama da selektivno i shematski pristupaju dostupnim geografskim informacijama.
Kao dodatak tradicionalnim dvodimenzionalnim kartama postoje i drugi interaktivni prikazi za uvid u GIS baze podataka kao što su vremenski prikazi i animacije, 3D scene i shematski crteži.
5.1. Uobičajene karakteristike GIS karata
GIS-ove karte su interaktivne karte kojima se može pristupiti i koristiti ih preko računara ili mobilnog servisa. GIS karte proširuju korisnički opseg u odnosu na tradicionalne štampane karte na više načina:
GIS karte imaju više nivoa. One mogu automatski prikazati informaciju na odgovarajućem nivou onako detaljno kako zumirate bliže i dalje na karti – od općeg pogleda na nju do nivoa ulice ili gradskog kvarta.
GIS karte su interaktivne. Često možete raditi sa informacijom kad ste u prilici i dodati nove slojeve informacije kako vam postaju dostupne.
Svaka GIS karta ima set alata kao dio svog korisničkog sučelja koji vam dopušta da radite sa njenim sadržajem. Mogućnosti mogu varirati od običnog ispitvanja karte i zadataka prepoznavanja i pronalaženja do adresiranja geokodiranja, ucrtavanja puteva, kompilacije podataka i njihovog editovanja i geografske analize. Mnogo karata sadrži ciljani korisnički alat koji pomaže korisnicima završiti ključne radne zadatke. GIS karte mogu biti dinamične i animirati prikaz informacija kroz vrijeme. GIS karte dolaze u mnogim različitim aplikacijama i veličinama i mogu biti
razvijene kao desktop karte (za individualnu upotrebu), web karte, 3D karte, specijalizirane aplikacije karata i mobilne karte.
GIS karte često sastavljaju informaciju iz kruga GIS web servisa i postoji mogućnost korištenja i integriranja alata i geografskih informacija iz višestrukih izvora;
GIS karte su prilagodljive. Raznovrsnost GIS aplikacija karata i radnih okvira podržava širok krug razvojnih mogućnosti. Svaki tip karte ima odgovarajuću GIS softver aplikaciju koja se koristi za izvoñenje zadataka. Svaki tip GIS karte je pogodan za odreñeni tip korisnika i procese rada.
5.2. Priprema informacija za prezentacije
Desktop GIS nudi širok spektar alata za prezentiranje informacija na vrlo kvalitetan način. Ove prezentacije mogu uključiti karte, grafikone, tabele, skupa sa grafikom koju uvozite iz drugih programa ili vašom vlastitom grafikom. Prezentacije koje kreirate mogu biti štampane ili prikazane na ekranu vašeg računara.
Da bi se informacije prezentirale na pravi način potrebno je poznavati publiku. Zatim je potrebno odlučiti koje informacije trebju biti uključene u vašu prezentaciju. Ako vaša prezentacija uključuje karte, onda koliko mnogo informacija treba biti uključeno na svakoj karti, i na koji način te informacije trebaju biti organizovane i prikazane? Da li je potrebno koristiti grafikone umjesto karata ili kao dodatak kartama? Koja dodatna grafika može poboljšati vašu prezentaciju?
Svaku od ovih tema ćemo zasebno obraditi a zatim ćemo pokazati kako je lako kreirati atraktivnu prezentaciju koja zadovoljava vaše ciljeve.
Prije nego što počnete sa izradom prezentacije koju će vidjeti drugi ljudi, zapitajte se ko su oni i koliko već znaju. Da li je riječ o grupi sa posebnim znanjem teme koju prezentirate? Recimo da vaša prezentacija uključuje karte. Informacija o tome ko će vidjeti tu kartu će determinisati boje i simbole koje birate, količinu detalja koje pokazujete, i način na koji organizujete informacije. Samo kada vam je poznato ko je vaša publika, možete kreirati prezentaciju koja najbolje šalje vašu poruku. Vi posjedujete bazu podataka punu informacija, kojima je moguć pristup. Ali, koliko tih informacija trebate prikazati na karti? Previše informacija će zbuniti i preopteretiti vašu publiku, i neće poslati vašu poruku. Tada ćete dobiti takve reakcije kao što su: "Ne shvatam. Šta predstavljaju sve te linije? Ove tačke jedne preko drugih su zbunjujuće. Ne želim više da gledam ovu kartu. Zbunjuje me."
Desktop GIS nudai alate za kontrolu onoga što se pojavljuje na karti. Na primjer, postoje alati za kontrolu veličine odlika kao i za redukciju broja odlika, tako da se prikazuju samo one odlike koje su potrebne. Ostali alati omogućavaju uključivanje ili isključivanje tema, ili stvaranje više od jednog pogleda na informacije.
Skala karte determiniše veličinu odlika koje se prikazuju kao i broj detalja koji se mogu prikazati. Ako publika treba da vidi veliki broj detalja skala karte to mora omogućiti. Jedan od načina kontrole količine detalja je zumiranje karte.
Bez obzira koliko zumirate detalje, još uvijek može postojati više odlika na temi nego što to vi želite pokazati. Vi ne želite eliminisati odlike, nego samo privremeno sakriti neke od njih dok vam ponovo ne zatrebaju. Ovo možete izvesti procesom koji se naziva filterisanje. Na primjer, imate temu sa naseljenim mjestima u BiH i želite prikazati samo gradove sa više od 30 000 stanovnika. Jednostavnom primjernom filtera sakrivaju se naselja koja su previše mala. Filterisanje ne uklanja odlike sa karte. Odlike se mogu opet prikazati, uvjek kada to poželite, uklanjanjem filtera. GIS baza podataka obično sadrži veliki broj tema sa informacijama. Možete odabrati teme koje su vam potrebne kako biste poslali vašu poruku.
Ponekad je zaista potrebno prikazati više informacija nego što se uklapa na jednu kartu. Da biste izbjegli nagomilavanja koja je teško čitati na karti možete kombinovati seriju karata u jednoj prezentaciji. Na ovaj način možete pokazati odvojene teme ili različite dijelove iste geografske oblasti, ili promijene u geografskoj oblasti u toku odreñenog vremenskog perioda. Sada je potrebno izvršiti organizaciju informacija na kartama na najbolji mogući način za prezentaciju. Za što tačnije prezentovanje informacija potrebno je odabrati najpodesnije simbole. Neke boje su obično prihvaćene kao najpodesnije za odreñene stvari, zeleno za vegetaciju i plavo za vode, na primjer. Na topografskim kartama mali trouglovi gotovo uvijek predstavljaju planinske vrhove. Debljina i boja linija mogu definisati pojedine tipove puteva.
Klasifikacija informacija
Ponekad je potrebno prezentirati informacije koje sadrže veliki broj jedinstvenih rijednosti kao što je na primjer populacija ili prihod. Budući da bi bilo previše
konfuzno prikazati svaku vrijednost, one se dijele u grupe. Svaki član grupe prima isti simbol. Dijeljenje vrijednosti u grupe, ili klasifikacija, omogućava prezentaciju velikog broja informacija na karti bez opterećivanja publike. Pojedine informacije imaju više smisla kada se zna više o tome kako su one rangirane, od najniže prema najvišoj, kao što su informacije o prihodima, cijenama zemljišta, temperaturi, itd. Kolorna rampa koristi spektar boja za indikaciju rangiranja ili reda meñu klasama. Boje mogu biti poredane od najsvijetlije prema najtamnijoj ili od jedne boje ka drugoj. Upotreba kolorne rampe za indikaciju rangiranih klasa čini karte informativinijima.
Ovisno o tome kako definišete klase, možete kreirati i različite karte koje prikazuju različite trendove. Na primjer, ako se koriste dva različita metoda za podjelu vrijednosti načina upotrebe zemljišta u jednak broj klasa, nastaće dvije različite karte. Trendovi koje prikazuju ove karte se razlikuju. Tekst identifikuje odlike znatno pouzdanije od samog simbola. Zeleno sjenčenje na karti može ukazivati da je riječ o parku, ali kojem. Tekst daje naziv. Plava boja može indicirati vodu, ali koju? Neke tekstualne etikete predstavljaju više od samog naziva odlike. Oni daju nadmorsku visinu planinskog vrha, udaljenost izmeñu tačaka na putu, i druge vrijednosti atributa.
Desktop GIS predstavlja više od samog kartiranja. Upotrebom njegovih alata mogu se kreirati tradicionalne prezentacije upotrebom različitih tipova grafikona i table. I ne samo to, vi možete uključiti i grafiku i tekst u odreñenu prezentaciju. Kao i karte, sami grafikoni su vrlo snažan način prezentiranja informacija. U kombinaciji sa kartama, grafikoni daju publici različit pogled na informacije. Tabele mogu biti efikasan format za prezentiranje detaljnih informacija o kartama. Moguće je prikazati odabrani dio tabele kao dio prezentacije na karti ili uključiti cijelu tabelu u izvještaj.
