Geografisch informatiesysteem

In de afbeeldingsraster- en vectorlagen in de gratis bron GIS QGIS .

Voorbeeld de laag bosbedekking (in groen) die zich onderaan links bevindt, bovenop de topografische laag door de contourlijnen en door de lagen van het hydrografisch netwerk en het politiek-bestuurlijke. In GIS creëert de topologische overlay nieuwe informatielagen die nodig zijn om een ​​correcte visualisatie van de uiteindelijke kaart te verkrijgen. Merk op dat de laag die de waterlagen verzamelt zich net onder de rivierlaag bevindt, zodat elk van de vijvers een stroomlijn vormt.

Een geografisch informatiesysteem (GIS), ook wel GIS genoemd met de afkorting van zijn naam in het Engels Geografisch Informatiesysteem , is een set tools die verschillende componenten integreert en relateert die de organisatie, opslag, manipulatie, analyse en modellering van grote hoeveelheden data uit de echte wereld die gekoppeld zijn aan een ruimtelijke referentie, waardoor het inpassen van sociaal-culturele, economische en milieuaspecten die leiden tot efficiëntere besluitvorming mogelijk maken.

In de meest strikte zin is het elk informatiesysteem dat in staat is geografische informatie te integreren, op te slaan, te bewerken, te analyseren, te delen en weer te geven . In meer algemene zin zijn GIS tools waarmee gebruikers interactieve query's kunnen maken, ruimtelijke informatie kunnen analyseren, gegevens en kaarten kunnen bewerken en de resultaten van al deze bewerkingen kunnen presenteren.

GIS-technologie kan worden gebruikt voor wetenschappelijk onderzoek , resource management, asset management, archeologie , milieueffectrapportage , stadsplanning , cartografie , sociologie , historische geografie , marketing , logistiek om er maar een paar te noemen. Een GIS kan bijvoorbeeld noodgroepen in staat stellen om gemakkelijk reactietijden te berekenen in het geval van een natuurramp , of wetlands te vinden die bescherming nodig hebben tegen vervuiling, of het kan door een bedrijf worden gebruikt om een ​​nieuw bedrijf te lokaliseren en te profiteren van de voordelen van een marktgebied met weinig concurrentie.

GIS

Een GIS kan informatie weergeven in thematische lagen om complexe multicriteria-analyse uit te voeren.

Het GIS werkt als een database met geografische informatie (alfanumerieke gegevens) die door een gemeenschappelijke identifier is gekoppeld aan de grafische objecten van digitale kaarten . Op deze manier zijn de attributen bekend door naar een object te verwijzen en, omgekeerd, door om een ​​databaserecord te vragen, kan de locatie ervan in de cartografie bekend worden .

Een geografisch informatiesysteem biedt voor elk type locatiegebaseerde organisatie een platform om geografische gegevens bij te werken zonder tijd te verspillen aan het bezoeken van de site en het handmatig bijwerken van de database. Wanneer GIS wordt geïnterpreteerd met andere geïntegreerde oplossingen zoals SAP ​ en de Wolfram-taal , kunnen krachtige beslissingsondersteunende systemen op bedrijfsniveau worden gecreëerd.

De fundamentele reden voor het gebruik van een GIS is ruimtelijk informatiebeheer. Het systeem maakt het mogelijk de informatie te scheiden in verschillende thematische lagen en deze onafhankelijk op te slaan, zodat er snel en gemakkelijk aan kan worden gewerkt, waardoor de professional de mogelijkheid heeft om de bestaande informatie te relateren aan de geospatiale topologie van de objecten, om zo het genereren van een nieuwe die we niet anders konden krijgen.

De belangrijkste problemen die een geografisch informatiesysteem kan oplossen, gerangschikt van minst naar meest complex, zijn:

1. Locatie : vraag naar de kenmerken van een specifieke plaats.
2. Voorwaarde : het al dan niet voldoen aan bepaalde aan het systeem opgelegde voorwaarden. Op zoek naar een bepaalde plaats die aan bepaalde voorwaarden voldoet
3. Trend : vergelijking tussen verschillende temporele of ruimtelijke situaties van een bepaald kenmerk. Het maakt het mogelijk om de variatie van sommige kenmerken door een bepaalde periode te kennen.
4. Routes : berekening van optimale routes tussen twee of meer punten.
5. Patronen : detectie van ruimtelijke patronen. Het probeert in een specifiek gebied de relaties te bepalen die tussen twee of meer variabelen kunnen bestaan.
6. Modellen : generatie van modellen van gesimuleerde fenomenen of prestaties. Als een voorgesteld systeem wordt onderworpen aan bepaalde wijzigingen van zijn variabelen, hoe wordt het nieuwe systeem dan gedefinieerd, hoeveel is het veranderd, enz.

Omdat ze zo veelzijdig zijn, is het toepassingsgebied van geografische informatiesystemen zeer breed en inzetbaar bij de meeste activiteiten met een ruimtelijke component. De diepgaande revolutie veroorzaakt door nieuwe technologieën heeft een beslissende invloed gehad op de evolutie ervan.

Geschiedenis

Ongeveer 15.000 jaar geleden schilderden Cro-Magnon-mannen in de grotten van Lascaux ( Frankrijk ) de dieren waarop ze jaagden op de muren, waarbij ze deze tekeningen associeerden met lineaire sporen die, naar men aanneemt, overeenkwamen met de migratieroutes van die soorten. Hoewel dit voorbeeld simplistisch is vergeleken met moderne technologieën, bootst dit vroege antecedent twee elementen van moderne geografische informatiesystemen na: een afbeelding die is gekoppeld aan een informatieattribuut. ]

Originele kaart van Dr. John Snow. De stippen zijn gevallen van cholera tijdens de epidemie in Londen in 1854. De kruisen stellen de waterbronnen voor waaruit de zieken dronken.

In 1854 zou de pionier van de epidemiologie , Dr. John Snow , nog een klassiek voorbeeld van dit concept geven toen hij op een inmiddels beroemde kaart de incidentie van choleragevallen in de Londense wijk Soho in kaart bracht . Met dit protoGIS , een van de vroegste voorbeelden van de geografische methode , kon Snow een verontreinigde waterput aanwijzen als de bron van de uitbraak.

Hoewel er al eerder topografische en thematische cartografie bestond, was de kaart van John Snow tot nu toe de enige die, met behulp van cartografische methoden, niet alleen de werkelijkheid weergaf, maar voor het eerst sets van afhankelijke geografische verschijnselen analyseerde.

Aan het begin van de 20e  eeuw werd fotolithografie ontwikkeld , waarbij kaarten in lagen werden opgedeeld. De vooruitgang van hardware , aangedreven door onderzoek naar kernwapens, zou in het begin van de jaren zestig leiden tot de ontwikkeling van kaarttoepassingen voor computers voor algemeen gebruik. ]

In 1962 vond het eerste echte gebruik van GIS ter wereld plaats, met name in Ottawa ( Ontario , Canada ) en door het Federale Ministerie van Bosbouw en Plattelandsontwikkeling. Het zogenaamde Canadian Geographic Information System (CGIS), ontwikkeld door de Engelse geograaf Roger Tomlinson , werd gebruikt voor het opslaan, analyseren en manipuleren van gegevens die zijn verzameld voor de Canada Land Inventory (CLI) - een initiatief gericht op het beheer van de enorme natuurlijke hulpbronnen van de land met cartografische informatie met betrekking tot soorten en gebruik van de bodem , landbouw , recreatieruimten, dieren in het wild, watervogels en bosbouw , allemaal op een schaal van 1:50.000. Evenzo werd een classificatiefactor toegevoegd om de analyse van de informatie mogelijk te maken.

Het Canadese geografische informatiesysteem was het eerste GIS ter wereld dat vergelijkbaar was met wat we nu kennen, en een aanzienlijke vooruitgang ten opzichte van de bestaande cartografische toepassingen tot dan toe, omdat het het mogelijk maakte informatielagen over elkaar heen te leggen, metingen uit te voeren en digitaliseringen en gegevensscans uit te voeren . Het ondersteunde ook een continentaal nationaal coördinatensysteem, een "boog"-codering van lijnen met een echt geïntegreerde topologie en opgeslagen attributen en locatie-informatie van elk kenmerk in afzonderlijke bestanden . Als gevolg hiervan wordt Tomlinson beschouwd als "de vader van GIS", met name voor het gebruik van convergente geografische informatie die in lagen is gestructureerd, wat de ruimtelijke analyse ervan vergemakkelijkt . CGIS was operationeel tot de jaren 1990 en werd de grootste database met territoriale bronnen van Canada . Het werd ontwikkeld als een op een mainframe gebaseerd systeem en zijn kracht was dat het complexe analyse van datasets over het hele continent mogelijk maakte . Software , decaan van geografische informatiesystemen, was nooit commercieel verkrijgbaar.

In 1964 richtte Howard T. Fisher aan de Harvard University het Laboratory for Computer Graphics and Spatial Analysis op aan de Harvard Graduate School of Design (LCGSA 1965-1991), waar een reeks belangrijke theoretische concepten voor het omgaan met ruimtelijke gegevens werden ontwikkeld. en tegen de jaren zeventig had het softwarecode en seed-systemen zoals SYMAP, GRID en ODYSSEY - die dienden als bronnen van conceptuele inspiratie voor zijn latere commerciële ontwikkelingen - naar universiteiten, onderzoekscentra en bedrijven over de hele wereld verspreid. ]

In de jaren tachtig zouden M&S Computing (later Intergraph ), Environmental Systems Research Institute ( ESRI ) en CARIS ( Computer Aided Resource Information System ) naar voren komen als commerciële leveranciers van GIS-software. Ze hebben met succes veel van de functies van CGIS geïntegreerd, waarbij ze de geografische informatiesysteembenadering van de eerste generatie van het scheiden van ruimtelijke informatie en de attributen van vertegenwoordigde geografische kenmerken combineren met een tweedegeneratiebenadering van het organiseren en structureren van deze attributen in databases.

In de jaren zeventig en begin jaren tachtig begon de ontwikkeling van twee systemen in het publieke domein parallel . Het project Map Overlay and Statistical System (MOSS) begon in 1977 in Fort Collins , Colorado , VS onder auspiciën van het Western Energy and Land Use Team (WELUT) en de US Fish and Wildlife Service (US Fish and Wildlife Service). In 1982 ontwikkelde het Corps of Engineers van het United States Army Construction Engineering Research Laboratory (USA-CERL) GRASS als een hulpmiddel voor milieumonitoring en -beheer van de gebieden onder het bestuur van het ministerie van Defensie .

Deze ontwikkelingsfase kenmerkt zich in het algemeen door een afname van het belang van individuele initiatieven en een toename van belangen op bedrijfsniveau, met name bij overheidsinstanties en het bestuur.

De jaren tachtig en negentig waren jaren van sterke groei in bedrijven die deze systemen verkochten, dankzij de groei van GIS op UNIX-werkstations en personal computers . Het is de periode waarin het in GIS bekend is geworden als de commerciële fase. De interesse van de verschillende grote industrieën die direct of indirect gerelateerd zijn aan GIS groeit enorm door de grote lawine van producten op de internationale computermarkt die deze technologie deed veralgemenen.

In de jaren negentig begon een commerciële fase voor professionals, waar geografische informatiesystemen zich begonnen te verspreiden naar het niveau van de thuisgebruiker als gevolg van de veralgemening van personal computers of microcomputers .

Aan het einde van de 20e  eeuw , begin de 21e eeuw , is de snelle groei van de verschillende systemen geconsolideerd, beperkt tot een relatief klein aantal platforms. Gebruikers beginnen het concept van GIS-gegevensvisualisatie naar internet te exporteren , waarvoor standaardisatie van gegevensindeling en overdrachtsnormen vereist is. Meer recentelijk is er een uitbreiding geweest van het aantal open source GIS-softwareontwikkelingen , die, in tegenstelling tot commerciële software , doorgaans een breder scala aan besturingssystemen omvatten , waardoor ze kunnen worden aangepast om specifieke taken uit te voeren.

Technieken die worden gebruikt in geografische informatiesystemen

Het creëren van data

Remote sensing is een van de belangrijkste gegevensbronnen voor GIS. In de artistieke afbeelding een weergave van de RapidEye -satellietconstellatie .

Moderne GIS-technologieën werken met digitale informatie, waarvoor verschillende methoden worden gebruikt bij het maken van digitale gegevens. De meest gebruikte methode is digitalisering, waarbij het vanaf een gedrukte kaart of met informatie uit het veld wordt overgebracht naar een digitaal medium door middel van een Computer Aided Design (DAO of CAD) programma met georeferentiemogelijkheden.

Gezien de brede beschikbaarheid van ortho-gerectificeerde beelden (zowel satelliet als lucht), wordt digitalisering op deze manier de belangrijkste bron van geografische gegevensextractie. Deze vorm van digitaliseren omvat het zoeken naar geografische gegevens rechtstreeks op luchtfoto's in plaats van de traditionele methode om geografische kenmerken op een digitaliseringsbord te lokaliseren.

weergave van

GIS-gegevens vertegenwoordigen objecten uit de echte wereld (wegen, landgebruik, hoogtes). Objecten uit de echte wereld kunnen worden onderverdeeld in twee abstracties: discrete objecten (een huis) en continue objecten (hoeveelheid regenval, een hoogte). Er zijn twee manieren om gegevens in een GIS op te slaan: raster en vector .

GIS die zich richten op het verwerken van gegevens in vectorformaat zijn populairder in de markt. Raster-GIS wordt echter veel gebruikt in onderzoeken die het genereren van continue lagen vereisen, wat nodig is bij niet-discrete verschijnselen; ook in milieustudies waar buitensporige ruimtelijke precisie niet vereist is ( luchtvervuiling , temperatuurverdeling, locatie van mariene soorten, geologische analyse, enz.).

raster

Een rastergegevenstype is in wezen elk type digitale afbeelding dat in mazen wordt weergegeven. Het raster- of raster- GIS-model richt zich op eigenschappen van ruimte in plaats van op locatienauwkeurigheid. Verdeelt de ruimte in gewone cellen waarbij elke cel een enkele waarde vertegenwoordigt. Dit is een zeer geschikt datamodel voor de representatie van continue variabelen in de ruimte.

Iedereen die bekend is met digitale fotografie herkent de pixel als de kleinste informatie-eenheid in een afbeelding. Een combinatie van deze pixels zal een afbeelding creëren, in tegenstelling tot het gebruikelijke gebruik van schaalbare vectorafbeeldingen die de basis vormen van het vectormodel. Terwijl een digitaal beeld output wordt genoemd als een weergave van de werkelijkheid, zal het rastergegevenstype in een foto of kunst die naar de computer wordt overgebracht, een abstractie van de werkelijkheid weerspiegelen. Luchtfotografie is een vorm van rastergegevens die vaak voor één doel wordt gebruikt: het weergeven van een gedetailleerd beeld van een te digitaliseren basiskaart. Andere rasterdatasets kunnen onder andere informatie bevatten over terreinhoogten (een Digital Terrain Model ), of de reflectie van licht van een bepaalde golflengte (bijvoorbeeld die verkregen door de LandSat -satelliet ).

Rastergegevens bestaan ​​uit rijen en kolommen met cellen, elke cel slaat een unieke waarde op. Rastergegevens kunnen afbeeldingen (rasterafbeeldingen) zijn, met een kleurwaarde in elke cel (of pixel). Andere waarden die voor elke cel worden vastgelegd, kunnen een discrete waarde zijn, zoals landgebruik, continue waarden, zoals temperaturen, of een nulwaarde als er geen gegevens beschikbaar zijn. Hoewel een raster van cellen één enkele waarde opslaat, kunnen ze worden uitgebreid door de banden van het raster te gebruiken om RGB - kleuren (rood, groen, blauw) weer te geven, of een uitgebreide tabel met attributen met een rij voor elke unieke celwaarde. De resolutie van de rastergegevensset is de breedte van de cel in grondeenheden.

Rastergegevens worden opgeslagen in verschillende formaten, vanuit een standaardbestand op basis van de structuur van TIFF , JPEG , enz. tot binaire grote objecten ( BLOB's ), de gegevens die direct in het Database Management Systeem worden opgeslagen . Databaseopslag, indien geïndexeerd, zorgt over het algemeen voor het snel ophalen van rastergegevens, maar dit gaat ten koste van de opslag van miljoenen records met een aanzienlijke geheugenomvang. In een rastermodel geldt: hoe groter de afmetingen van de cellen, hoe lager de precisie of het detail ( resolutie ) van de representatie van de geografische ruimte.

vector

In een GIS worden geografische kenmerken vaak uitgedrukt als vectoren, waarbij de geometrische kenmerken van de figuren behouden blijven.

Weergave van contourlijnen op een driedimensionaal oppervlak gegenereerd door een onregelmatig netwerk van TIN-driehoeken.

In vectorgegevens concentreert het belang van de representaties zich op de precisie van de locatie van de geografische elementen in de ruimte en waar de te representeren fenomenen discreet zijn, dat wil zeggen met gedefinieerde limieten. Elk van deze geometrieën is gekoppeld aan een rij in een database die zijn attributen beschrijft. Een database die meren beschrijft, kan bijvoorbeeld gegevens bevatten over de bathymetrie van het meer , de waterkwaliteit of de mate van vervuiling. Deze informatie kan worden gebruikt om een ​​kaart te maken die een bepaald attribuut in de database beschrijft. Meren kunnen verschillende kleuren hebben, afhankelijk van de mate van vervuiling. Daarnaast kunnen ook de verschillende geometrieën van de elementen worden vergeleken. Zo kan GIS bijvoorbeeld worden gebruikt om die putten (puntgeometrie) te identificeren die zich op ongeveer 2 kilometer van een meer bevinden (polygoongeometrie) en die een hoge mate van verontreiniging hebben.

Ruimtelijke dimensie van gegevens in een GIS.

Vectorelementen kunnen worden gecreëerd met betrekking tot territoriale integriteit door toepassing van topologische regels zoals "polygonen mogen elkaar niet overlappen". Vectorgegevens kunnen worden gebruikt om continue variaties van verschijnselen weer te geven. Contourlijnen en driehoekige onregelmatige netwerken (TIN's) worden gebruikt om hoogte of andere voortdurend veranderende waarden weer te geven. TIN's zijn records van waarden op een gelokaliseerd punt, die zijn verbonden door lijnen om een ​​onregelmatig netwerk van driehoeken te vormen. Het vlak van de driehoeken stelt bijvoorbeeld het grondoppervlak voor.

Drie geometrische elementen worden gebruikt om real-world entiteiten digitaal te modelleren: het punt , de lijn en de polygoon . ]

• Punten

Punten worden gebruikt voor geografische entiteiten die het best kunnen worden uitgedrukt door een enkel referentiepunt. Met andere woorden: de eenvoudige ligging. Bijvoorbeeld de locaties van putten, hoogtepieken of bezienswaardigheden. Punten brengen de minste hoeveelheid informatie van deze bestandstypen over en metingen zijn niet mogelijk. Ze kunnen ook worden gebruikt om gebieden op kleine schaal weer te geven. Steden op een wereldkaart worden bijvoorbeeld weergegeven door punten in plaats van polygonen.

• lijnen of polylijnen

Eendimensionale lijnen of polylijnen [ wegen, spoorwegen, paden, landmeetkundige lijnen of contourlijnen. Op dezelfde manier als puntentiteiten, kunnen ze op kleine schaal worden gebruikt om polygonen weer te geven. Voor lineaire elementen kan de afstand worden gemeten.

• polygonen

Tweedimensionale polygonen worden gebruikt om geografische kenmerken weer te geven die een bepaald gebied van het aardoppervlak bedekken. Deze entiteiten kunnen bijvoorbeeld meren, natuurparkgrenzen, gebouwen, provincies of landgebruik vertegenwoordigen. Veelhoeken brengen de meeste informatie over in vectorgegevensbestanden en de omtrek en oppervlakte kunnen daarop worden gemeten.

Voor- en nadelen van raster- en vectormodellen

Er zijn voor- en nadelen bij het gebruik van een raster- of vectorgegevensmodel om de werkelijkheid weer te geven.

Voordelen

vector	raster
De datastructuur is compact. Het slaat alleen de gegevens van de gedigitaliseerde elementen op, dus het vereist minder geheugen voor opslag en behandeling.	De structuur van de gegevens is heel eenvoudig.
Efficiënte codering van topologie en ruimtelijke bewerkingen.	Overlay-bewerkingen zijn heel eenvoudig.
Goede grafische uitvoer. De elementen worden weergegeven als vectorafbeeldingen die hun definitie niet verliezen als de weergaveschaal wordt vergroot.	Optimaal formaat voor grote datavariaties.
Ze zijn beter compatibel met relationele databaseomgevingen.	Goede digitale beeldopslag
Herschalen, herprojectie bewerkingen zijn gemakkelijker uit te voeren.
Gegevens zijn gemakkelijker te onderhouden en bij te werken.
In sommige aspecten maakt het een grotere capaciteit voor analyse mogelijk, vooral in netwerken.

Nadelen

vector	raster
De datastructuur is complexer.	Verhoogde behoefte aan opslaggeheugen. Alle cellen bevatten gegevens.
Overlay-bewerkingen zijn moeilijker te implementeren en weer te geven.	Topologische regels zijn moeilijker te genereren.
Verminderde efficiëntie wanneer de gegevensvariantie hoog is.	De grafische output is minder opzichtig en esthetisch. Afhankelijk van de resolutie van het rasterbestand kunnen de elementen hun oorspronkelijke grenzen min of meer gedefinieerd hebben.
Het is een arbeidsintensiever formaat om up-to-date te blijven.

Niet-ruimtelijke gegevens

Niet-ruimtelijke gegevens kunnen ook samen met ruimtelijke gegevens worden opgeslagen, die worden weergegeven door de geometrische coördinaten van een vector of door de positie van een rastercel . In vectorgegevens bevatten de aanvullende gegevens attributen van het geografische kenmerk. Een bosinventarispolygoon kan bijvoorbeeld ook een waarde hebben die werkt als een identificatie en informatie over boomsoorten. In rastergegevens kan de celwaarde attribuutinformatie opslaan, maar het kan ook worden gebruikt als een identificatie die verwijst naar records in een tabel.

Het vastleggen van de gegevens

Met een paar luchtfoto's gemaakt op twee verplaatste punten, zoals die in de afbeelding, is het mogelijk om stereoscopie uit te voeren . Door deze parallax wordt een illusie van diepte gecreëerd waardoor de waarnemer driedimensionale visuele informatie kan herkennen, zoals de hoogtes en hellingen van het gefotografeerde gebied.

Het vastleggen van gegevens en het invoeren van informatie in het systeem kost de meeste tijd van GIS-professionals. Er is een grote verscheidenheid aan methoden die worden gebruikt om gegevens in een digitaal formaat in te voeren in een GIS.

Gegevens die op papier of kaarten op PET -folie zijn afgedrukt, kunnen worden gedigitaliseerd of gescand om digitale gegevens te produceren.

Met de digitalisering van cartografie in analoge ondersteuning, worden vectorgegevens geproduceerd via sporen van punten, lijnen en polygoonlimieten. Dit werk kan handmatig door een persoon worden uitgevoerd of via vectoriseringsprogramma's die het werk op een gescande kaart automatiseren. In het laatste geval zal het echter altijd nodig zijn om het te herzien en handmatig te bewerken, afhankelijk van het kwaliteitsniveau dat u wilt bereiken.

Gegevens die zijn verkregen uit topografische metingen kunnen rechtstreeks in een GIS worden ingevoerd via digitale instrumenten voor het vastleggen van gegevens met behulp van een techniek die analytische geometrie wordt genoemd . Bovendien kunnen positiecoördinaten die via een Global Positioning System ( "GPS" ) zijn genomen, ook rechtstreeks in een GIS worden ingevoerd.

Remote sensing speelt ook een belangrijke rol bij het verzamelen van gegevens. Het zijn sensoren, zoals camera's, scanners of LIDAR die zijn bevestigd aan mobiele platforms zoals vliegtuigen of satellieten.

Momenteel zijn de meeste digitale gegevens afkomstig van de interpretatie van luchtfoto's. Om dit te doen, worden werkstations gebruikt die geografische elementen rechtstreeks digitaliseren via stereoscopische paren digitale foto's. Met deze systemen kunnen gegevens worden vastgelegd in twee en drie dimensies, waarbij de hoogtes rechtstreeks worden gemeten vanaf een stereoscopisch paar volgens de principes van fotogrammetrie .

Topologische en digitaliseringsfouten in geografische informatiesystemen (GIS).

Satelliet - remote sensing biedt een andere belangrijke bron van ruimtelijke gegevens. In dit geval gebruiken de satellieten verschillende sensoren om de reflectie te meten van delen van het elektromagnetische spectrum , of de radiogolven die worden uitgezonden door een actieve sensor zoals radar . Remote sensing verzamelt rastergegevens die kunnen worden verwerkt met behulp van verschillende banden om klassen en interessante objecten te bepalen, zoals verschillende landbedekkingen.

Wanneer gegevens worden vastgelegd, moet de gebruiker overwegen of de gegevens met relatieve nauwkeurigheid of met absolute precisie moeten worden vastgelegd. Deze beslissing is belangrijk omdat het niet alleen de interpretatie van de informatie beïnvloedt, maar ook de kosten van het vastleggen ervan.

Evenzo is Mobile Mapping, ook bekend als mobile mapping , een techniek die het verzamelen van puntenwolken, geolokaliseerde 360º-afbeeldingen en geografische gegevens mogelijk maakt, dit alles door middel van technologieën die zijn ingebouwd in een voertuig of mobiel platform om te reizen en inventaris te maken van de verschillende elementen waaruit stedelijke omgevingen bestaan ​​(beheer van openbare verlichting, sanitaire voorzieningen en drinkwater, stedelijke bewegwijzering, enz.)

Naast het vastleggen en invoeren van ruimtelijke gegevens, worden attribuutgegevens ook ingevoerd in een GIS. Tijdens cartografische digitaliseringsprocessen komen onwillekeurige topologische fouten ( bungels , undershoots , overshoots , switchbacks , knopen , lussen , enz.) vaak voor in vectorgegevens en moeten worden gecorrigeerd. Na het invoeren van de gegevens in een GIS, zullen de gegevens normaal gesproken verder moeten worden bewerkt of verwerkt om de genoemde fouten te verwijderen. Er zal een "topologische correctie" moeten worden uitgevoerd voordat ze kunnen worden gebruikt in een geavanceerde analyse en dus moeten de lijnen bijvoorbeeld in een wegennet worden verbonden met knooppunten op kruispunten.

In het geval van gescande kaarten kan het nodig zijn om het resulterende raster te verwijderen dat is gegenereerd door het digitaliseringsproces van de originele kaart. Zo kan een vuilvlek bijvoorbeeld twee lijnen verbinden die niet met elkaar verbonden mogen zijn.

Raster-vector data conversie

GIS kan een herstructurering van de gegevens uitvoeren om deze om te zetten in verschillende formaten. Het is bijvoorbeeld mogelijk om een ​​satellietbeeld om te zetten in een kaart met vectorelementen door lijnen rond cellen met dezelfde classificatie te genereren door hun ruimtelijke relatie te bepalen, zoals nabijheid of inclusie.

Het zonder hulp vectoriseren van rasterafbeeldingen met behulp van geavanceerde algoritmen is een techniek die sinds het einde van de jaren  zestig is ontwikkeld . Om dit te doen, worden contrastverbetering , valse kleurenafbeeldingen gebruikt , evenals het ontwerp van filters door de implementatie van Fourier-transformaties in twee dimensies.

Het omgekeerde proces van het converteren van vectorgegevens naar een op rastermatrix gebaseerde gegevensstructuur wordt rasterisatie genoemd.

Aangezien digitale gegevens zowel in vector- als in rastervorm worden verzameld en opgeslagen, moet een GIS geografische gegevens van de ene opslagstructuur naar de andere kunnen converteren.

coördinatensystemen en

Voordat de gegevens in het GIS worden geanalyseerd, moet de cartografie zich allemaal in dezelfde projectie- en coördinatensystemen bevinden. Hiervoor is het vaak nodig om de informatielagen opnieuw te projecteren voordat ze in het geografische informatiesysteem worden geïntegreerd.

De aarde kan in kaart worden gebracht door verschillende wiskundige modellen , die elk een andere reeks coördinaten (bijv. breedtegraad , lengtegraad , hoogte ) kunnen bieden voor een bepaald punt op het oppervlak. Het eenvoudigste model is om aan te nemen dat de aarde een perfecte bol is. Naarmate er meer metingen van de planeet zijn verzameld, zijn modellen van de geoïde geavanceerder en nauwkeuriger geworden. Sommige hiervan worden zelfs toegepast op verschillende regio's van de aarde om meer precisie te bieden (het European Terrestrial Reference System 1989 - ETRS89 - werkt bijvoorbeeld goed in Europa , maar niet in Noord-Amerika ).

Projectie is een fundamenteel onderdeel bij het maken van een kaart. Een wiskundige projectie is de manier om informatie over te brengen van een model van de aarde, dat een gebogen oppervlak in drie dimensies weergeeft, naar een tweedimensionaal model zoals papier of een computerscherm. Om dit te doen, worden verschillende cartografische projecties gebruikt, afhankelijk van het type kaart dat moet worden gemaakt, aangezien er bepaalde projecties zijn die beter zijn aangepast aan sommige specifieke toepassingen dan aan andere. Een projectie die de vorm van de continenten nauwkeurig weergeeft, vervormt bijvoorbeeld hun relatieve afmetingen.

Aangezien veel van de informatie in een GIS afkomstig is van bestaande cartografie, gebruikt een geografisch informatiesysteem de verwerkingskracht van de computer om digitale informatie, verkregen uit bronnen met verschillende projecties en/of verschillende coördinatensystemen , om te zetten in een gemeenschappelijk projectie- en coördinatensysteem. In het geval van afbeeldingen ( orthofoto 's , satellietbeelden , etc.) wordt dit proces rectificatie genoemd .

Ruimtelijke analyse met GIS

Voorbeeld van een proces uitgevoerd in een vectorieel GIS om straatassen te verkrijgen door het gebruik van Thiessen-polygonen .

Gezien het brede scala aan ruimtelijke analysetechnieken die in de afgelopen halve eeuw zijn ontwikkeld, kan elke samenvatting of beoordeling het onderwerp slechts tot op een beperkte diepte behandelen. Dit is een snel veranderend veld en GIS-softwarepakketten bevatten steeds vaker analysetools, hetzij in standaardversies of als optionele uitbreidingen daarop. In veel gevallen worden dergelijke tools geleverd door de oorspronkelijke softwareleveranciers, terwijl in andere gevallen implementaties van deze nieuwe functies zijn ontwikkeld en geleverd door derden. Bovendien bieden veel producten softwareontwikkelingskits ( SDK's ), programmeertalen , scripttalen , enzovoort . voor de ontwikkeling van eigen analysetools of andere functies.

Topologisch

Sinds de uitwerking van de London Underground-kaart zijn deze het paradigma geworden van topologische kaarten om een ​​netwerk te illustreren. In de afbeelding de metrokaart van het Madrid-netwerk.

Een GIS kan de ruimtelijke relaties die bestaan ​​in opgeslagen geografische informatie herkennen en analyseren. Deze topologische relaties maken complexe ruimtelijke modellering en analyse mogelijk. Zo kan het GIS bijvoorbeeld het kadastrale perceel of de percelen die door een hoogspanningslijn worden doorkruist onderscheiden, of weten welke groep lijnen een bepaalde weg vormt.

In het kort kunnen we zeggen dat op het gebied van geografische informatiesystemen topologie wordt begrepen als de ruimtelijke relaties tussen de verschillende grafische elementen (knooppunt/punttopologie, netwerk/boog/lijntopologie, polygoontopologie) en hun positie op de kaart ( nabijheid, inclusie, connectiviteit en buurt). Deze relaties, die voor de mens misschien met het blote oog duidelijk zijn, moeten door de software worden vastgesteld door middel van een taal en regels van wiskundige geometrie .

Om analyses uit te voeren waarbij topologische consistentie van de elementen van de database nodig is, is het meestal nodig om vooraf een topologische validatie en correctie van de grafische informatie uit te voeren. Hiervoor zijn er tools in GIS die het herstellen van veelvoorkomende fouten automatisch of semi-automatisch vergemakkelijken.

Netwerken

Berekening van een optimale route voor voertuigen tussen een vertrekpunt (in groen) en een punt van bestemming (in rood) uit gegevens van het OpenStreetMap -project .

Een GIS dat is ontworpen om optimale routes voor hulpdiensten te berekenen, kan de kortste weg tussen twee punten bepalen , rekening houdend met zowel richtingen en bewegingsrichtingen als met verboden richtingen, enz. onbegaanbare gebieden vermijden. Een GIS voor het beheer van een waterleidingnet zou bijvoorbeeld kunnen bepalen hoeveel abonnees op een bepaald punt in het netwerk door de dienstonderbreking zouden worden getroffen .

Een geografisch informatiesysteem kan stromen langs een lineair netwerk simuleren. Waarden zoals helling, snelheidslimiet, serviceniveaus , etc. kan in het model worden opgenomen om een ​​grotere nauwkeurigheid te verkrijgen. Het gebruik van GIS voor netwerkmodellering wordt vaak gebruikt bij transportplanning, hydrologie of lineair infrastructuurbeheer.

Kaart-overlay

Door meerdere verzamelingen ruimtelijke gegevens (punten, lijnen of polygonen) te combineren, kan een nieuwe verzameling vectorgegevens worden gemaakt. Visueel zou het vergelijkbaar zijn met het stapelen van meerdere kaarten van dezelfde regio. Deze overlays zijn vergelijkbaar met wiskundige overlays van Venn-diagrammen . Een overlay -unie combineert de geografische kenmerken en attributentabellen van alle in een nieuwe laag. In het geval van het uitvoeren van een doorsnijding van lagen, zou dit het gebied definiëren waar beide elkaar overlappen, en het resultaat handhaaft de set attributen voor elk van de regio's. In het geval van een symmetrische verschiloverlay wordt een resulterend gebied gedefinieerd dat het totale oppervlak van beide lagen omvat, behalve de snijzone.

Bij de analyse van rastergegevens wordt de overlay van de gegevensset uitgevoerd via een proces dat bekend staat als kaartalgebra , door de toepassing van eenvoudige wiskundige methoden waarmee de waarden van elke rastermatrix kunnen worden gecombineerd. In kaartalgebra is het mogelijk om bepaalde dekkingen te wegen die de mate van belang toekennen van verschillende factoren in een geografisch fenomeen .

Geautomatiseerde mapping

Nauwkeurigheid en generalisatie van een kaart, afhankelijk van de schaal.

Zowel digitale cartografie als geografische informatiesystemen coderen ruimtelijke relaties in gestructureerde formele representaties. GIS wordt gebruikt bij het maken van digitale cartografie als hulpmiddelen die een geautomatiseerd of semi-automatisch kaartproces mogelijk maken dat geautomatiseerde cartografie wordt genoemd.

In de praktijk zou dit een GIS-subset zijn die equivalent zou zijn aan de uiteindelijke samenstellingsfase van de kaart, aangezien in de meeste gevallen niet alle software voor geografische informatiesystemen deze functionaliteit heeft.

Het resulterende uiteindelijke cartografische product kan zowel digitaal als gedrukt zijn . Door het gecombineerde gebruik van krachtige ruimtelijke analysetechnieken in bepaalde GIS en een professionele cartografische weergave van de gegevens kunnen in korte tijd hoogwaardige kaarten worden gemaakt. De grootste moeilijkheid bij geautomatiseerde mapping is het gebruik van een enkele dataset om meerdere producten op verschillende soorten schalen te produceren , een techniek die bekend staat als generalisatie .

Geostatistieken

Schaduw reliëfmodel gegenereerd door interpolatie van een Digital Elevation Model (DEM) van een gebied van de Apennijnen ( Italië )

Geostatistiek analyseert ruimtelijke patronen om voorspellingen te doen op basis van specifieke ruimtelijke gegevens. Het is een manier om de statistische eigenschappen van ruimtelijke gegevens te bekijken. In tegenstelling tot gewone statistische toepassingen, maakt geostatistiek gebruik van grafentheorie en algebraïsche matrices om het aantal parameters in de gegevens te verminderen. Daarna zou in de tweede plaats de analyse van de gegevens die verband houden met de geografische entiteit worden uitgevoerd.

Wanneer verschijnselen worden gemeten, dicteren de observatiemethoden de nauwkeurigheid van elke volgende analyse. Door de aard van de gegevens (bijvoorbeeld verkeerspatronen in een stedelijke omgeving, weerpatronen in de oceaan, etc.) gaat er altijd een constante of dynamische mate van precisie verloren in de meting. Dit verlies aan nauwkeurigheid wordt bepaald uit de schaal en verdeling van de verzamelde gegevens. GIS heeft tools die helpen bij het uitvoeren van deze analyses, waarbij de nadruk wordt gelegd op het genereren van ruimtelijke interpolatiemodellen .

Geocodering

Geocoderen met GIS. Enerzijds zijn er enkele bekende politienummers en anderzijds streeplijnen tussen deze veronderstelde portaalnummers, die de secties vertegenwoordigen waarin de interpolatiemethode wordt toegepast.

Geocodering is het proces van het toewijzen van geografische coördinaten (breedtegraad-lengtegraad) aan punten op de kaart (adressen, interessante plaatsen, enz.). Een van de meest voorkomende toepassingen is de georeferentie van postadressen. Hiervoor is een basiscartografie vereist waarop naar de geografische codes kan worden verwezen. Deze basislaag kan bijvoorbeeld een raster zijn van straatknooppunten met straatnamen en politienummers. De specifieke adressen die op de kaart moeten worden gegeorefereerd, die meestal afkomstig zijn van tabellen in tabellen, worden gepositioneerd door interpolatie of schatting . Het GIS lokaliseert vervolgens in de middenlijnlaag van de straat het punt op het punt dat het dichtst bij de werkelijkheid ligt volgens de geocoderingsalgoritmen die het gebruikt.

Geocodering kan ook worden gedaan met nauwkeurigere reële gegevens (bijvoorbeeld kadastrale kaarten). In dit geval zal het resultaat van de geografische codering zich in grotere mate aanpassen aan de uitgevoerde, prevalerend boven de interpolatiemethode.

In het geval van reverse geocoding zou het proces andersom zijn. Een geschat adres met zijn huisnummer zou worden toegewezen aan gegeven x , y -coördinaten . Een gebruiker kan bijvoorbeeld klikken op een laag die de straten van een stad vertegenwoordigt en de informatie over het postadres met het politienummer van een gebouw verkrijgen. Dit portaalnummer wordt op een geschatte manier berekend door het GIS door middel van interpolatie van reeds geschatte aantallen. Als de gebruiker op het middelpunt van een segment klikt dat begint bij portal 1 en eindigt met 100, zal de geretourneerde waarde voor de geselecteerde plaats dicht bij 50 liggen. Merk op dat omgekeerde geocodering niet de werkelijke adressen retourneert, maar alleen schattingen van wat zou moeten bestaan op basis van reeds bekende gegevens.

GIS-software

Een vectorlaag van polygonen bewerken met het open source geografische informatiesysteem gvSIG .

WMS-lagen visualiseren met de open source 2.5D GIS Capaware .

SIG SAGA opent verschillende soorten gegevens en een 2.5D -weergave

Geografische informatie kan worden opgevraagd, overgedragen, getransformeerd, over elkaar heen gelegd, verwerkt en weergegeven met behulp van tal van softwaretoepassingen. Binnen de industrie zijn commerciële bedrijven zoals ESRI , Intergraph , MapInfo , Bentley Systems , Autodesk of Smallworld enkele van de belangrijkste bedrijven, met uitgebreide ervaring op het gebied van geoprocessing en het aanbieden van eigen applicaties op dit gebied. Aan de andere kant is vrije software het afgelopen decennium met kracht de sector binnengekomen, heeft het een grote massa gebruikers en ontwikkelaars veroverd en is het een optie die steeds vaker wordt gekozen door bedrijven en overheidsdiensten. Veel van de beste en meest relevante gratis softwareprojecten van dit type die tegenwoordig bestaan, zijn gegroepeerd onder de paraplu van de OSGeo-stichting .

Het beheer van dit soort systemen wordt over het algemeen uitgevoerd door professionals uit verschillende kennisgebieden met ervaring in geografische informatiesystemen ( cartografie , geografie , topografie , enz.), aangezien het gebruik van deze tools voorafgaande kennis vereist die de methodologische waarop ze zijn gebaseerd. Hoewel er gratis tools zijn voor het bekijken van geografische informatie, wordt de algemene toegang van het publiek tot geodata gedomineerd door online bronnen, zoals Google Earth en andere op basis van webkaarttechnologie .

Oorspronkelijk tot het einde van de jaren negentig, toen GIS-gegevens zich voornamelijk op grote computers bevonden en werden gebruikt voor interne registratie, was de software een op zichzelf staand product. Met de toenemende toegang tot internet/ intranet en de vraag naar gedistribueerde geografische gegevens, heeft GIS-software zijn perspectief echter geleidelijk verschoven naar gegevensdistributie via netwerken. De GIS die momenteel op de markt worden gebracht, zijn combinaties van verschillende interoperabele applicaties en API's .

Tegenwoordig worden binnen GIS-software vaak zeven hoofdtypen computerprogramma's onderscheiden:

• Desktop-GIS . Dit zijn de gegevens die worden gebruikt om geografische gegevens te creëren, bewerken, beheren, analyseren en visualiseren. Ze worden soms ingedeeld in drie subcategorieën op basis van hun functionaliteit:
  • GIS-viewer . Het is meestal eenvoudige software waarmee geografische informatie kan worden weergegeven via een venster dat als viewer werkt en waar verschillende informatielagen kunnen worden toegevoegd.
  • GIS-editor . Het is dat GIS-software voornamelijk gericht is op de voorafgaande behandeling van geografische informatie voor de daaropvolgende analyse. Voordat gegevens in een GIS worden ingevoerd, moeten deze worden voorbereid voor gebruik in dit type systeem. Het is vereist om onbewerkte of verouderde gegevens van andere systemen om te zetten in een formaat dat bruikbaar is voor GIS-software. Het kan bijvoorbeeld nodig zijn een luchtfoto te orthorectificeren met behulp van fotogrammetrie , zodat alle pixels digitaal worden gecorrigeerd, zodat het beeld een orthogonale projectie vertegenwoordigt zonder perspectiefeffecten en op dezelfde schaal . Dit soort transformaties kan worden onderscheiden van die welke door een GIS kunnen worden uitgevoerd doordat in het laatste geval de taak doorgaans complexer en tijdrovender is. Daarom is het gebruikelijk dat in deze gevallen een type software wordt gebruikt dat gespecialiseerd is in deze taken.
  • Analyse GIS . Ze hebben functionaliteiten van ruimtelijke analyse en cartografische modellering van processen.
• Ruimtelijke of geografische databasebeheersystemen (ruimtelijke DBMS) . Ze worden gebruikt om geografische informatie op te slaan, maar bieden vaak ook functionaliteit voor gegevensmanipulatie en analyse. Een geografische of ruimtelijke database is een database met extensies die geografische objecten ondersteunen die het opslaan, indexeren , opvragen en manipuleren van geografische informatie en ruimtelijke gegevens mogelijk maken. Hoewel sommige van deze geografische databases zijn geïmplementeerd om ook het gebruik van geoprocessing- functies mogelijk te maken , is het belangrijkste voordeel hiervan gericht op de mogelijkheden die ze bieden bij de opslag van met name georeferentiegegevens. Sommige van deze mogelijkheden omvatten gemakkelijke toegang tot dit soort informatie door het gebruik van databasetoegangsstandaarden zoals ODBC -stuurprogramma's , de mogelijkheid om eenvoudig gegevenstabellen samen te voegen of te koppelen , of de mogelijkheid om bijvoorbeeld gegevens te indexeren en te groeperen.
• Cartografische servers . Ze worden gebruikt om kaarten via internet te verspreiden (zie ook de Open Geospatial Consortium WFS- en WMS- standaarden ).
• GIS-servers . Ze bieden in wezen dezelfde functionaliteit als desktop-GIS, maar bieden toegang tot deze hulpprogramma's voor geoverwerking via een computernetwerk.
• GIS-webclients . Ze maken de visualisatie van gegevens en toegang tot analyse- en queryfunctionaliteiten van GIS-servers via internet of intranet mogelijk. Er wordt over het algemeen onderscheid gemaakt tussen thin en thick client. Thin clients (bijvoorbeeld een webbrowser voor het bekijken van Google Maps) bieden alleen weergave- en queryfunctionaliteit, terwijl thick clients (bijvoorbeeld Google Earth of een desktop-GIS) vaak aanvullende bewerkingstools, gegevens, analyse en visualisatie bieden.
• Ruimtelijke bibliotheken en uitbreidingen . Ze bieden extra functies die geen fundamenteel onderdeel van het programma zijn, omdat ze misschien niet vereist zijn door een gemiddelde gebruiker van dit type software. Deze nieuwe functionaliteiten kunnen hulpmiddelen zijn voor ruimtelijke analyse (bijvoorbeeld SEXTANTE ), hulpmiddelen voor het lezen van specifieke gegevensformaten (bijvoorbeeld GDAL ), hulpmiddelen voor de juiste cartografische visualisatie van geografische gegevens (bijvoorbeeld PROJ4 ), hulpmiddelen voor fundamentele geometrische functies ( JTS ), of voor implementatie van de specificaties van het Open Geospatial Consortium (bijvoorbeeld GeoTools ).
• Mobiel GIS . Ze worden gebruikt voor het verzamelen van gegevens in het veld via mobiele apparaten ( pda's , smartphones , tablets , enz.). Met de wijdverbreide acceptatie door deze van geïntegreerde GPS-volgapparatuur, maakt GIS-software het mogelijk ze te gebruiken voor het vastleggen en beheren van gegevens in het veld. In het verleden werd veldgegevensverzameling voor geografische informatiesystemen uitgevoerd door geografische informatie op een papieren kaart te markeren en die informatie vervolgens achter de computer om te zetten in digitaal formaat. Tegenwoordig kunnen geografische gegevens door het gebruik van mobiele apparaten rechtstreeks worden vastgelegd via informatie-enquêtes in het veld .

GIS software vergelijking

Onvolledige lijst van de belangrijkste bestaande GIS-programma's in de sector en de besturingssystemen waarin ze zonder emulatie kunnen werken evenals hun licentietype .

GIS-software	ramen	Mac OS X	Linux	bsd	Unix	webomgeving _	Softwarelicentie
ABACO DbMAP	Ja	Ja	Ja	Ja	Ja	Java	niet-vrije software
ArcGIS	Ja	Nee	Ja	Nee	Ja	Ja	niet-vrije software
Autodesk-kaart	Ja	Nee	Nee	Nee	Nee	Ja	niet-vrije software
Bentley-kaart	Ja	Nee	Nee	Nee	Nee	Ja	niet-vrije software
Capaware	Ja ( C++ )	Nee	Ja	Nee	Nee	Nee	Gratis : GNU GPL
charis	Ja	Nee	Nee	Nee	Ja	Ja	niet-vrije software
BriefLinx	Ja	Nee	Ja	Nee	Nee	Nee	niet-vrije software
de Suric	Java	Java	Java	Java	Java	Nee	Gratis : GNU
Fysiotech	Ja	Ja	Ja	Ja	Ja	Ja	Vrij
Geomedia	Ja	Nee	Nee	Nee	Ja	Ja	niet-vrije software
GeoTrack	Java	Java	Java	Java	Java	Ja	Gratis : GNU
Projectmanager - PDAProject	Ja	Nee	Nee	Nee	Nee	Java	niet-vrije software
Geoserver	Ja	Ja	Ja	Ja	Ja	Java	Gratis : GNU
GRAS	Ja	Ja	Ja	Ja	Ja	pyWPS gebruiken	Gratis : GNU
gvSIG	ja java	ja java	ja java	ja java	ja java	Ja	Gratis : GNU
IDRSI	Ja	Nee	Nee	Nee	Nee	Nee	niet-vrije software
ILWIS	Ja	Nee	Nee	Nee	Nee	Nee	Gratis : GNU
Algemene kaarttools	Ja	Ja	Ja	Ja	Ja	Ja	Gratis : GNU
SPRINGEN	Java	Java	Java	Java	Java	Nee	Gratis : GNU
Kosmo	Java	Java	Java	Java	Java	Ontwikkelen	Gratis : GNU
LokaalGIS	Java	Java	Java	Java	Java	Ja	Gratis : GNU
LatinoGis	Ja	Nee	Nee	Nee	Nee	Ja	niet-vrije software
verdeelstuk	Ja	Nee	Nee	Nee	Nee	Ja	niet-vrije software
MapGuide open source	Ja	Ja	Ja	Ja	Ja	LAMP / WAMP	Gratis : LGNU
Kaartinfo	Ja	Nee	Ja	Nee	Ja	Ja	niet-vrije software
Kaartserver	Ja	Ja	Ja	Ja	Ja	LAMP / WAMP	Gratis : BSD
Maptitude	Ja	Nee	Nee	Nee	Nee	Ja	niet-vrije software
KaartVenster GIS	Ja ( ActiveX )	Nee	Nee	Nee	Nee	Nee	Gratis : MPL
MiraMon	Ja (C)	Nee	Nee	Nee	Nee	Ja	niet-vrije software
orthoSky	Ja (C++)	Nee	Nee	Nee	Nee	Nee	niet-vrije software
QGIS	Ja	Ja	Ja	Ja	Ja	Ja	Gratis : GNU
SAGA GIS	Ja	Ja	Ja	Ja	Ja	Nee	Gratis : GNU
GE Smallworld	Ja	?	Ja	?	Ja	Ja	niet-vrije software
SavGIS	Ja	Nee	Nee	Nee	Nee	Integratie met Google Maps	Niet-vrije software : Freeware
SEXTANT	Java	Java	Java	Java	Java	Nee	Gratis : GNU
SITAL	Ja	Nee	Nee	Nee	Nee	Integratie met Google Maps	niet-vrije software
lente	Ja	Nee	Ja	Nee	Solaris	Nee	Niet-vrije software : Freeware
SuperGIS	Ja	Nee	Nee	Nee	Nee	Ja	niet-vrije software
TatukGIS	Ja	Nee	Nee	Nee	Nee	?	niet-vrije software
TNTMips	Ja	Nee	Nee	Nee	Ja	Ja	niet-vrije software
TransCAD	Ja	Nee	Nee	Nee	Nee	Ja	niet-vrije software
uDIG	Ja	Ja	Ja	Nee	Nee	Nee	Gratis : LGNU
Geostratum	Ja ( Flex / Java )	Ja ( Flex / Java )	Ja ( Flex / Java )	Ja ( Flex / Java )	Ja ( Flex / Java )	Ja ( Flex / Java )	niet-vrije software
ASINELSA SIDAC	Java	Java	Java	Java	Java	Ja	niet-vrije software

GIS

Veel disciplines en specialisaties hebben geprofiteerd van de technologie die ten grondslag ligt aan GIS. De actieve markt voor geografische informatiesystemen heeft zich vertaald in kostenbesparingen en continue verbeteringen in de hard- en softwarecomponenten van de systemen. Dit heeft ertoe geleid dat het gebruik van deze technologie is geassimileerd door universiteiten, regeringen, bedrijven en instellingen die deze hebben toegepast in sectoren zoals onroerend goed, volksgezondheid , criminologie , nationale defensie , duurzame ontwikkeling , natuurlijke hulpbronnen , archeologie , ruimtelijke ordening , stedenbouw , transport , sociologie , duurzaam en intelligent toerisme of logistiek, onder anderen.

Momenteel heeft GIS een sterke implementatie in de zogenaamde Location Based Services (LBS) vanwege de goedkopere en wijdverbreide toepassing van GPS-technologie die is geïntegreerd in mobiele consumentenapparaten (mobiele telefoons, PDA's, laptops ). Met LBS kunnen mobiele apparaten met GPS hun locatie weergeven ten opzichte van vaste nuttige punten (dichtstbijzijnde restaurants, benzinestations, geldautomaten, brandkranen, enz.), mobiele nuttige punten (vrienden, kinderen, bussen, politieauto's) of hun positie naar een centrale server voor weergave of andere verwerking.

Een andere te markeren lijn binnen de specialisatie van ruimtelijke gegevensanalyse is de opkomst van cartografische modellering. Dankzij hen kunnen we zowel huidige als toekomstige aspecten of scenario's modelleren en evalueren op basis van variabelen die we specificeren. Het is een geweldig voorspellings- en evaluatie-instrument en stelt ons in staat om gevallen te evalueren die het gedrag weerspiegelen, bijvoorbeeld van de gebieden met een grotere kwetsbaarheid voor bepaalde risico's; de potentiële verspreiding van soorten of de verspreiding van verontreinigende stoffen door de atmosfeer. ]

webomgevingen

Aan de andere kant is de wereld van GIS de afgelopen jaren getuige geweest van een explosie van toepassingen die zijn ontworpen om cartografie weer te geven en te bewerken in webomgevingen zoals Google Maps , Bing Maps of OpenStreetMap . Deze websites geven het publiek toegang tot enorme hoeveelheden geografische gegevens. Sommigen van hen gebruiken software waarmee gebruikers via een API aangepaste toepassingen kunnen maken. Deze services bieden doorgaans straatkaarten , lucht- of satellietbeelden , geocodering , zoekacties in een gazetteer of routeringsmogelijkheden .

De ontwikkeling van internet en communicatienetwerken, evenals de opkomst van OGC -standaarden die de interoperabiliteit van ruimtelijke gegevens vergemakkelijken, hebben de technologie voor het in kaart brengen van het web bevorderd, met de opkomst van talrijke toepassingen die de publicatie van geografische informatie op het web mogelijk maken. In feite zijn dit soort webkaartservices, gebaseerd op kaartservers die via de browser zelf toegankelijk zijn, de meest voorkomende kenmerken in traditionele GIS gaan overnemen, waardoor de lijn die beide soorten software van elkaar scheidt, elke keer weer vervaagt.

derde

De systemen die momenteel op de markt zijn, zijn in principe gebaseerd op het beheren en analyseren van gegevens in twee dimensies, met de beperkingen die dit met zich meebrengt. Er zijn hybride systemen halverwege tussen 2D en 3D die mogelijkheden hebben, fundamenteel voor visualisatie, genaamd twee en een halve dimensie ( 2.5D ) of valse 3D .

Tegenwoordig zijn er echter steeds meer geavanceerde toepassingen nodig met functionaliteiten die in staat zijn om complexe datasets te beheren zoals ze in de echte wereld door de gebruiker worden waargenomen, dat wil zeggen in drie dimensies. Deze omgeving geeft een veel beter begrip van geospatiale fenomenen en patronen , zowel op kleine als op grote schaal, bijvoorbeeld in stadsplanning, geologie, mijnbouw, beheer van bevoorradingsnetwerken, enz. ]

De moeilijkheden waarmee een volledig 3D GIS wordt geconfronteerd, zijn groot en variëren van het beheer van 3D-geometrieën en hun topologie tot hun visualisatie op een eenvoudige manier, via de analyse en geoverwerking van de informatie.

Het Open Geospatial Consortium werkt momenteel aan hoe de combinatie van de verschillende soorten modellering die voortkomen uit de verschillende GIS-, CIM- , CAD- en BIM -technologieën op de meest uitgebreide manier mogelijk kan worden benaderd. De interoperabiliteit van deze dataformaten en modellen is de eerste stap naar het creëren van intelligente 3D-modellen op verschillende schalen. ]

Semantiek

Opkomende tools en technologieën van de W3C Semantic Web Activity blijken nuttig te zijn voor problemen met gegevensintegratie in informatiesystemen. Evenzo zijn deze technologieën voorgesteld als een middel om interoperabiliteit en hergebruik van gegevens tussen GIS-toepassingen te vergemakkelijken en ook om nieuwe analysemechanismen mogelijk te maken. Kortom, het inbouwen van wat kunstmatige intelligentie die deze systemen voorziet van nieuwe automatische leerfunctionaliteiten , zoals het selectief ophalen van informatie, statistische analyse , het automatisch generaliseren van kaarten of het automatisch interpreteren van geospatiale beelden. ]

Ontologieën zijn een belangrijk onderdeel van deze semantische benadering , omdat ze de machineleesbaarheid van concepten en relaties in een bepaald domein vergemakkelijken. Hierdoor kan het GIS zich op de betekenis van de gegevens concentreren in plaats van de syntaxis of structuur ervan. We kunnen bijvoorbeeld redeneren dat een landbedekkingstype dat is geclassificeerd als loofbos een gedetailleerde dataset is van een laag op bosachtige vegetatiebedekkingen met een minder fijne classificatie, wat een GIS zou kunnen helpen om beide datasets automatisch samen te voegen tot een meer algemene laag classificatie van bodembedekking.

Maar de toekomstige ontwikkeling van GIS met de opname van semantiek in het beheer zou niet alleen de veralgemening of coflatie van geospatiale gegevens met een zekere gelijkenis mogelijk maken, maar zou bijvoorbeeld de geautomatiseerde of semi-ondersteunde generatie van een taak die traditioneel als vervelend en niet lonend als het creëren van metadata voor de verschillende lagen van geografische informatie . ]

Er zijn zeer diepe en uitgebreide ontologieën ontwikkeld op gebieden die verband houden met het gebruik van GIS, zoals de Hydrology Ontology ontwikkeld door de Ordnance Survey in het Verenigd Koninkrijk , de FAO Geopolitical Ontology , de OWL hydrOntology ontologieën en GML Ontology en de SWEET ontologieën geïmplementeerd door NASA 's Jet Propulsion Laboratory .

Tijdelijk GIS

Een van de belangrijkste grenzen waarmee geografische informatiesystemen worden geconfronteerd, is het toevoegen van het tijdselement aan geospatiale gegevens. Temporal GIS omvat de drie ruimtelijke dimensies (X, Y en Z), en voegt ook tijd toe in een 4D-weergave die meer op de werkelijkheid lijkt. Temporaliteit in GIS verzamelt de dynamische processen van de weergegeven elementen. Laten we ons bijvoorbeeld de mogelijkheden voorstellen die een geografisch informatiesysteem zou bieden dat het mogelijk maakt de tijd van de geomorfologische processen die erin zijn gemodelleerd te vertragen en te versnellen en de verschillende morfogenetische sequenties van een bepaald terrestrisch reliëf te analyseren; of modelleer de stedelijke ontwikkeling van een bepaald gebied over een bepaalde periode. ]

Binnen het beheer van rasterbestanden speelt ook de factor tijd een belangrijke rol. Bijvoorbeeld bij het visualiseren van veranderingen in het aardoppervlak. Met het gratis openen van satellietbeelden van platforms zoals Land Viewer, is het mogelijk om een ​​breed repertoire aan satellietbeelden te hebben om time- lapses te maken en de evolutie van informatie in de loop van de tijd te zien.

GIS en ruimtelijke data-infrastructuren (SDI)

De exponentiële groei van geografische informatiesystemen, hun hulpmiddelen en de gemakkelijke toegang ertoe, heeft een ongewenst effect op overheidsinstanties veroorzaakt, namelijk de buitensporige verspreiding en divergentie van informatie, evenals slechte standaardisatie van de gegevens . Om dit probleem op te lossen en tot uniforme, kwalitatieve, gestandaardiseerde, duurzame en publiek toegankelijke informatie te komen, zijn de zogenaamde lokale en regionale Ruimtelijke Data Infrastructuren (SDI) ontwikkeld. Via deze is het doel om een ​​convergentie te bereiken van de inspanningen op het gebied van het beheer van openbare informatie, evenals dat wat overeenkomt met onderzoeksorganisaties ^{[ nodig citaat ]}

Educatieve GIS

Aan het einde van de 20e  eeuw begon GIS te worden erkend als hulpmiddelen die het leren bevorderden, fundamenteel door onderzoek , constructivisme en probleemgestuurd leren . De voordelen van GIS lijken gericht op de ontwikkeling van het zogenaamde ruimtelijk denken , maar er zijn niet genoeg bibliografieën of statistische gegevens die de concrete reikwijdte van het gebruik van GIS in het onderwijs over de hele wereld aantonen, hoewel in die landen waar het curriculum de uitbreiding ervan vermeldt sneller is geweest. ]

GIS lijkt veel voordelen te bieden bij het onderwijzen van aardrijkskunde omdat ze een waarheidsgetrouwe analyse mogelijk maken op basis van echte geografische gegevens en ook veel onderzoeksvragen oproepen bij docenten en studenten in de klas, en bijdragen aan de verbetering van het leren door ruimtelijke en geografisch denken en, in veel gevallen, de motivatie van studenten. ]

GIS

Technologie is hand in hand geëvolueerd met geografische informatiesystemen, waarbij GIS in veel gevallen een aanvullende aanvulling is op geografische informatie zelf. Een voorbeeld hiervan vinden we bij de komst van tools als Augmented Reality of het inbouwen van drones in ons leven. Het beheer van Augmented Reality heeft het begrip van GIS mogelijk gemaakt en is een extra hulpmiddel geweest bij het beheer van het gebied, evenals een educatief hulpmiddel. Als voorbeeld hiervan vinden we Sand Box . Andere technologieën, zoals onbemande luchtvaartuigen of drones, hebben het mogelijk gemaakt om het territorium in kaart te brengen en beelden met een hoge resolutie te verkrijgen die op elk moment kunnen worden gemaakt zonder in kleine vliegtuigen te hoeven vliegen of satellieten te gebruiken.

Kadaster en SIGPAC: schaal, precisie, UTM-coördinaten en significante cijfers.

De analyse van de metrische eigenschappen van GIS laat zien dat deze leiden tot foutieve beoordelingen, evaluaties en conclusies. Deze fouten ontstaan ​​wanneer GIS het concept van vergroting, zoom of benadering als synoniem voor schaal beschouwt. Deze fout leidt ertoe dat op een schaal van 1:5.000 (tekeningschaal van het plan) een onmogelijke precisie wordt gegeven aan: georeferentie, afstandsmeting, het oppervlak van behuizingen en grafische weergave. In het GIS van landbouwpercelen (SIGPAC) en het GIS van het Kadaster (SIGCA) is het mogelijk om een ​​pseudoschaal (vergroting) 1:400 te visualiseren, UTM-coördinaten te verkrijgen en metingen uit te voeren met een precisie van één centimeter, op een vlak en een orthofoto op schaal 1:5.000. Dit alles is onjuist, het ontbreekt aan technische nauwkeurigheid.

We noemen het pseudoschaal omdat:

• Weergeven onder het schaallabel, wanneer het wordt gedaan op een pseudo-schaal groter dan 1:5.000 (tekeningschaal van de tekening), is onjuist, het zijn vergrotingen (het verbetert de metriek niet).
• De symboliek die in een plan wordt gebruikt, kenmerken van de representatie-elementen (doorsnede van de grenslijnplots, de grootte van de perceelnummers en de rest van de symbologie van het plan) moesten met de vergroting in omvang toenemen.
• Het toewijzen van een onmogelijke numerieke precisie op een schaal van 1:5.000 aan: de metriek, de UTM-coördinaten en de grafische weergave, mist de minimale technische nauwkeurigheid.

De oorsprong van de fout kan liggen in de digitale (virtuele) methodologie van het GIS zonder analoge en verre referenties (de monitor en orthofotografie), die niet is getest (gekalibreerd).

Alles is heel eenvoudig en intuïtief, er is geen technische kennis voor nodig. We kwamen tot de conclusie dat alles vanaf de monitor kan en met een precisie van één cm, beter dan bij een topografische meting. Concluderend, het huidige GIS heeft een herziening nodig die het volgende omvat: informatie over de schaal, het aanpassen van de significante cijfers, een andere behandeling geven aan de elementen van de symboliek wanneer we uitbreidingen volgens het uitvoeren,..., tot die tijd, wees uiterst voorzichtig met de numerieke gegevens en visuele informatie (wanneer we het vlak op orthofotografie leggen). ]

Zie ook

• Aardwetenschappen
• Geomatica
• geotechnologie
• neogeografie
• locatiegebaseerde service

Bibliografie

• Berry, JK (1993) Beyond Mapping: concepten, algoritmen en problemen in GIS . Fort Collins, CO: GIS World Books.
• Bolstad, P. (2005) GIS Fundamentals: Een eerste tekst over geografische informatiesystemen, tweede editie . White Bear Lake, MN: Elder Press, 543 pp.
• Bosque Sendra, J. (1992) Geografische informatiesystemen . Rialp. Madrid.
• Burrough, PA en McDonnell, RA (1998) Principes van geografische informatiesystemen . Oxford University Press , Oxford, 327pp.
• Buzai, GD; Baxendale, CA (2011) Sociospatiale analyse met geografische informatiesystemen. Deel 1: Wetenschappelijk perspectief / op rasters gebaseerde thema's . Buenos Aires, Editorial Place, 302 pp.
• Buzai, GD; Baxendale, CA (2012) Sociospatiale analyse met geografische informatiesystemen. Deel 2: Territoriale planning / op vectoren gebaseerde thema's . Buenos Aires, Editorial Place, 315 pp.
• Calvo, M. (1992) Digitale geografische informatiesystemen: geomatische systemen . IVAP-EUSKOIKER, Oñati, 616 pp.
• Calvo, M. (2012) "Geo-conceptualisatie en modellering van de geografische ruimte". EAE. Saarbrücken, 492 pp.
• Chang, K. (2007) Inleiding tot het geografische informatiesysteem, 4e editie . McGraw Hill.
• Coulman, Ross (2001 - heden) Talrijke GIS-witboeken
• de Smith MJ, Goodchild MF, Longley PA (2007) Geospatial analysis: A uitgebreide gids voor principes, technieken en softwaretools", 2e editie, Troubador, VK gratis online beschikbaar op: [2]
• Elangovan, K (2006) "GIS: Fundamentals, toepassingen en implementaties", New India Publishing Agency, New Delhi"208 pp.
• Harvey, Francis (2008) Een primeur van GIS, fundamentele geografische en cartografische concepten. The Guilford Press, 31pp.
• Heywood, I., Cornelius, S., en Carver, S. (2006) An Introduction to geografische informatiesystemen . Prentenzaal. 3e editie.
• Longley, PA, Goodchild, MF , Maguire, DJ en Rhind, DW (2005) Geografische informatiesystemen en wetenschap . Chichester: Wiley. 2e editie.
• Maguire, DJ, Goodchild MF, Rhind DW (1997) "Geografische informatiesystemen: principes en toepassingen" Longman Scientific and Technical, Harlow.
• Martín de Eugenio Sánchez, Luis (2017) Geografische informatiesystemen (GIS) leiden tot foutieve beoordelingen, evaluaties en conclusies. MAPPING Magazine
• Matellanes, R., (2014) "Trainingsoriëntatiegids en werk in geografische informatiesystemen. Waarin specialiseren en waarom?" Geoinnova Vereniging, 24 pp.
• Moreno Jiménez, A. (coördinator); Gómez García, N., Vidal Domínguez, MJ, Rodríguez Esteban, JA, Martínez Suárez, P., Prieto Flores, ME, Cervera Cruañes, B. en Fernández García, F. (2008): Systemen en analyse van geografische informatie: zelf -studiehandleiding met ArcGIS , Madrid, Ra-Ma, 2e druk, 940 pp.
• Nieto Barbero, G. (2016): Analyse van de onderwijspraktijk met GIS in het onderwijzen van aardrijkskunde in het secundair onderwijs . Barcelona: Universiteit van Barcelona (proefschrift). Opgehaald van http://www.tdx.cat/handle/10803/400097
• Ott, T. en Swiaczny, F. (2001) Tijdintegratieve GIS. Beheer en analyse van spatio-temporele gegevens , Berlijn/Heidelberg/New York: Springer.
• Olaya, V., (2012) Geografische informatiesystemen . Victor Olaya. 877 pagina's (Creative Common Attribution BY 3.0).
• Thurston, J., Poiker, TK, en J. Patrick Moore. (2003) Integrated Geospatial Technologies: een gids voor GPS, GIS en datalogging . Hoboken, NJ: Wiley.
• Tomlin, C. Dana (1991) Geografische informatiesystemen en cartografische modellering . Prentenzaal. New Jersey.
• Tomlinson, RF, (2005) Denken over GIS: geografische informatiesysteemplanning voor managers . ESRI-pers. 328 pagina's
• Wise, S. (2002) Basisprincipes van GIS . Londen: Taylor & Francis.
• Worboys, Michael en Matt Duckham. (2004) GIS: een computerperspectief . Boca Raton: CRC Press.
• Wheatley, David en Gillings, Mark (2002) Ruimtelijke technologie en archeologie. De archeologische toepassing van GIS . Londen, New York, Taylor & Francis.

Externe links

• Vergelijking van open source GIS-functies en functionaliteit Gearchiveerd op 8 augustus 2017 op de Wayback Machine ..

• Forrest, Matt (10 januari 2022). "Wat is moderne GIS?" (in het Engels) . Moderne GIS en geospatiale ideeën en gidsen.