Visoka graevinsko-geodetska kola, Beograd, 2009.

Geografski informacioni sistem (GIS)GIS predstavlja kompjuterizovani, integrisani sistem za prikupljanje, kompiliranje, skladitenje, odravanje i rad sa prostornim i atributnim podacima geografski lociranim na Zemlji ili u prostoru.To je kompjuterski softverski sistem koji ini srce jednog geoinformacionog sistema, sa mogunostima odravanja, editovanja, analiziranja i razmene geografski referenciranih podataka i informacija.Ovaj softver omoguava dalje korisnicima da pravljenjem prostornih upita rade kompleksne analize, kreiraju planove ili karte sa statistikim podacima i prezentiraju rezultate svojih istraivanja, generisanjem grafikih i alfanumerikih izvetaja u integrisanom okruenju.

Komponente GIS-a su: LjudiLjudi moraju da razvijaju procedure i da definiu zadatke GIS-a. Ljudi esto moraju da savladaju nedostatke ostalih komponenata GIS-a. PodaciRaspoloivost i tanost podataka moe uticati na rezultate nekog upita ili analize. HardverHardverske mogunosti utiu na brzinu procesa, jednostavnost korienja i vrstu izlaznog produkta. SoftverOva komponenta ne ukljuuje samo aktuelni GIS softver, nego takoe i razliite softvere baza podataka, crtake softvere, statistike softvere, softvere za obradu fotografija (digitalnih slika) itd.. ProcedureAnaliza zahteva dobro definisane, usklaene metode kako bi proizvela korektne, reproduktivne podatke.

Funkcije GIS-a su: Prikupljanje podatakaGIS mora da omogui metode za unos geografskih (koordinate) i tabelarnih podataka. GIS je onoliko raznovrstan, koliko moguih metoda unosa podataka omogui. uvanje podatakaPostoje dva osnovna modela uvanja geografskih podataka: vektor i raster. GIS bi trebalo da omogui uvanje geografskih podataka na oba naina. UpitiGIS mora da obezbedi pomone programe za pronalaenje odreenih prostornih entiteta (features), na osnovu njihove lokacije ili atributne vrednosti. Analiziranje podataka GIS mora da ima sposobnost da odgovori na pitanja koja se odnose na interakciju prostornih veza (odnosa) izmeu mnogostrukih setova podataka (tzv. datasets). Prikazivanje podatakaMoraju postojati alati za vizuelizaciju geografskih fiera korienjem razliitih simbola. Izlaz (prezentacija) OutputPrikazani rezultati trebalo bi da mogu da se prikau kao izlazni u raznim formatima, kao to su mape, izvetaji i grafiki prikaz.

Primena GIS softverske tehnologijeKatastar nepokretnostiTelekominikacijeGeofizika istraivanjaKomunalne organizacije i kompanije kpje pruaju usluge iz oblasti infrastruktureDravne agencije i organizacije: popis stanovnitva, ivotna sredina, zdravstvo i dr.Lokalna samoupravaSlube hitne pomoi: policija, vatrogasci, lekariVojskaTrgovinaFinansijske organizacije: Osiguranje, procena vrednosti zemljita i nekretninaRazne biznis aplikacije

Tri vida GIS-aGeobaze podataka GIS je sveobuhvatna baza podataka koja sadri skupove podataka koji predstavljaju geografske informacije u smislu generikog GIS modela podataka (vektorski objekti (take, linije, poligoni) , rasteri, topologije, mree, itd.). Geovizualizacija GIS je skup inteligentnih mapa i drugih prikaza koji pokazuju karakteristike zemljine povri i njihove odnose. Mogu se konstruisati mape koje prikazuju razliite slojeve geografskih informacija i iste se mogu koristiti kao "prozori u bazu podataka" da bi se podrala ispitivanja, analize i editovanje informacija. Geoprocesiranje GIS je skup alata za transformaciju informacija koji iz postojeih skupova podataka izvodi nove. Ove funkcije geoprocesiranja primenjuju analitike funkcije na postojee skupove podataka i rezultate zapisuju u novoizvedene skupove podataka. Geografski informacioni sistem podrava nekoliko vidova rada sa geografskim informacijama.

Tematski slojevi i skupovi podataka

GIS organizuje geografske podatke u tematske slojeve i tabele. Kako su geografski skupovi podataka u GIS-u georeferencirani, oni imaju realne lokacije i meusobno se preklapaju.Homogeni skupovi prostornih objekata su organizovani u slojeve kao to su parcele, izvori, zgrade, ortofoto snimci i raster digitalni modeli. Precizno definisani skupovi prostornih podataka su od presudnog znaaja za praktinu upotrebu geografskih informacionih sistema, dok je princip tematskih slojeva od velikog znaaja za GIS skupove podataka.

Predstavljanje geografskih prostornih entiteta (Geographic Features)Feature (prostorni entitet, geo-objekat...) se moe definisati kao entitet iz realnog sveta (parcela, zgrada, drvo,...), opservacija ili dogaaj (nepogoda, poar,...).Nemogue je prikupiti sve iz realnog sveta unutar raunara. Umesto toga, korisnici GIS-a moraju nekako da apstrakuju fenomene realnog sveta, ili entitete, u geometrijski prikaz tih entiteta. Postoje tri osnovna oblika koji se koriste za geografske prostorne entitete (Geographic features):TakeLinije i Povri.Ovi oblici se esto nazivaju geometrijski objekti, geometric features ili feature class (klasa prostornih entiteta). Termin feature class se koristi kako bi ukazao na bilo koju grupu taaka, linija ili poligone, bez obzira na format u kom se uvaju podaci. To je kolekcija prostornih entiteta (features) sa istim tipom geometrije (npr. autoputevi, glavne saobraajnice, sporedne saobraajnice i sl.)Postoje razliite metode pretvaranja ovih entiteta u digitalni oblik, ukljuujui skeniranje i digitalizaciju.

Predstavljanje geografskih prostornih entiteta (Geographic Features)Kako opisujemo geografske prostorne entitete (features)?Uz pomo dva tipa podataka:Prostorni podaci (gde)odreuju lokacijuuvaju se u shape fajlu, geobazi podataka ili slinom geografskom fajluAtributni podaci (ta, koliko, kada)odreuju karakteristike na toj lokaciji, bilo prirodne ili kreirane od strane ovekauvaju se u tabeli baze podatakaKako se oni digitalno predstavljaju u GIS-u?Grupisanjem u lejere na osnovu slinih karakteristika (hidrografija, nadmorske visine, vodeni tokovi, kanalizacione linije, prodavnice...) i korienjem:Vektorskog modela podataka (coverage u ARC/INFO, shapefile u ArcView) Rasterskog modela podataka (GRID ili Image u ARC/INFO & ArcView)Izborom odgovarajuih osobina podataka za svaki lejer uzimajui u obzir:projekciju, razmeru, tanost i rezolucijuKako ih spajamo sa kompjuterskim aplikacionim sistemom?korienjem sistema za upravljanje relacionim bazama podataka (RDBMS)

Rasterski model podatakaPovr je prekrivena mreom kvadratnih elija (najee), jednakih veliina.Poznate su koordinata krajnjih takaka mree (dvo-dimenzionalana matrica), pa je ovakav set podataka time jednoznano definisan.Atributi: Jednoj eliji se dodeljuje jedna vrednost (u veini sluejeva). Zajedno ove vrednosti ine jedan sloj, a baza podataka moe imati veliki broj takvih slojeva.Image slikovni podaci su vrsta rastera iji atributi predstavljaju vrednosti refleksije iz spektra geomagnetskog zraenja.elije se kod slikovnih podataka esto nazivaju pikseli (elementi slike).Veina rasterskih podataka se dobija kao rezultat:daljinske detekcije (LANDSAT, SPOT,...),skeniranja planova i karata (mapa),digitalni model visina, ...Rasterski model podataka najbolje je koristiti kod neprekidnih prostornih entiteta (features):visine,temperature,tipove zemljita,nain korienja zemljita,...

Vektorski model podatakaOsnovni koncept vektorskog GIS-a je taj da se svi prostorni entiteti iz realnog sveta mogu predstaviti ili kao:Take (ili vorovi): drvee, aerodromi, gradovi,...; ili kaoLinije (lukovi): vodeni tokov, ulice, kanalizacija,...; ili kaoPovri (poligoni): parcele, gradovi, drave, ume, vrste stena,...Lokacije su odreene x, y kordinatama, koje se mogu povezati radi formiranja linija i poligona.Veza sa atributima iz tabele uspostavlja se na osnovu ID broja (jedinstvenog identifikatora svakom prostornom entitetu (feature) dodeljen je ID)Naljbolja primena postie se kod prostornih entiteta sa diskretnim granicama:granice posedapolitike granicetransport

Rasterski i vektorski model podataka

Rasterski i vektorski model podataka

Fajl formati za rasterske prostorne podatkeRasterski model je implementiran u nekoliko razliitih kompjuterskih fajl formata:GRID je ESRI-jev format za uvanje i obradu rasaterskih podatakaStandardni formati slikovnih podataka, kao to su JPEG, TIFF i MrSid formati, mogu se koristiti za prikaz rasterskih podataka ali ne i za analizu (moraju se konvertovati u GRID)Georeferenciranje je potrebno radi prikaza slikovnih podataka zajedno sa vektorskim podacima na mapi.Zahtevaju pratii fajl koji prua informaciju o lokaciji na zemljinoj povri.

Image Image File World FileTIFFimage.tif image.tfwBitmapimage.bmp image.bpwBILimage.bil image.blwJPEGimage.jpg image.jpw

Fajl formati za vektorske prostorne podatkeOpti vektorski modeli su implementirani od strane proizvoaa softvera uspecifine kompjuterske fajl formateShape fajl (ArcView, 1993)moe da sadri samo jednu klasu prostornih entiteta (feature class)atributna tabela se uva u dBASE formatu i njeno ime je shapefile.dbfsvaki shape file se sastoji od najmanje tri fajla: shapefile.shp, shapefile.shx, shapefile.dbf (ako shape fajl ima definisan koordinatni sistem, prostorna referentna informacija se uva u shapefile.prj fajlu)Coverage (ArcInfo, 1981)Moe da sadri jednu ili vie klasa prostornih entiteta (feature class)Atributi se uvaju u INFO tabeli Vie fizikih fajlova (12 ili vie) u jednom folderu fajlovi sa podacima o lokaciji i fajlovi sa opisnim podacima za datu geografsku oblastGeodatabase (ArcGIS 8.0, 2000)Svaka klasa prostornih entiteta moe da uva jedinstven tip prostornih entiteta, a mogu i da se grupiu u kolekciju koja se naziva feature dataset (set podataka), jedini uslov je da imaju isti koordinatni sistem.uva prostorne entitete (features) i njihove atribute u istoj bazi podataka.za projekte malih opsega uva se u MDB formatu (kao jedan .mdb fajl)za projekte veeg opsega uva se u nekom od podranih RDBMS formata

TabeleStruktura tabele:Svaka tabela je podeljena u redove (zapise) i kolone (polja).Tipovi podataka koji se uvaju u kolonoma mogu biti brojevi, tekstovi, datumi, ...(tipovi podataka polja se razlikuju u zavisnosti od formata tabele).Jedinstveni nazivi kolona

Atributne TabeleAtributne tabele sadre opisne informacije o prostornim entitetima (features). Svaka klasa prostornih entiteta (feature class) je povezana sa odgovarajuom tabelom.Svaki red je rezervian za po jedan prostorni entitet (features). Svi prostorni entiteti u tabeli imaju iste atributeSvaki prostorni entitet ima svoj ID (jedinstveni identifikator)

Osnovna razlika izmeu CAD i GIS sistemaI CAD (Computer Aided Design) i GIS sistemi omoguavaju grafiki prikaz prostora:CAD vidi svet kao 3D-kockuGIS vidi svet kao sferuCAD sistem namenjen je, izmeu ostalog, i automatskoj izradi karata. Uobiajeno, ogromna koliina podataka prikazana je na razliitim slojevima, a karakteristian sadraj prikazan je razliitim simbolima.GIS raspolae takoe velikom koliinom podataka, ali za razliku od CAD-a ti podaci su hijerarhijski i svrstani po kategorijama i znaenjima (features).Jednom prostornom entitetu (feature), sobzirom na njeno znaenje, moe biti pridrueno vie prostornih entiteta (features), to omoguava pregledanje sadraja karte ne vie po slojevima, ve po stvarnim znaenjima pojedinih grafikih elemenata (npr. granica drave moe da predstavlja i granicu katastarske optine, kao i samu granicu katastarske parcele)GIS omoguava istovremenu manipulaciju sa ogromnim bazama podataka i prikazivanje samo potrebnih delova tih podataka na pravi nain, kao i zatitu i autorska prava nad podacima.CAD sistemi imaju izvesnu mogunost povezivanja sa tabelama (na primer MDB), ali je to za specifine potrebe.Pretraivanje informacija sasvim je nemogue u programima tipa CAD, dok u GIS okruenju postoji nekoliko mogunosti formiranja upita uz upotrebu posebnih funkcija koje poseduje GIS ili sama baza podataka.

Prostorne analizeNajvea vrednost GIS tehnologija je mogunost analiza geografskih objekata i fenomena realnog sveta.Prostorne analize zasnivaju se na korienju raznih tehnika i metodologija (matematiki algoritmi i funkcije, statistike funkcije, verovatnoe, ...).U optem sluaju razlikujemo sledee tipove prostornih analiza:Postavljanje upita i generisanje raznih izvetajaSavremeni GIS softveri raspolau alatima za pristup podacima u DBMS sistemima, koji i standardnim korisnicima daju mogunost da postavljaju upite bazirane na traenoj lokaciji ili atributima kao parametrima. Kombinacijom ovih upita mogu se od podataka generisati razne informacije i tako praviti izvetaji, radi analize ili se kombinovati sa drugim izvorima informacija.Kompleksniji upiti se mogu postavljati poznavajui sintaksu SQL jezika baza podataka.Upiti po atributuKoristi SQL where (gde) klauzulu da bi selektovao prostorne entitete (features)SQL jezik se koristi da bi se definisao jedan ili vie kriterijuma po kojima korisnik eli da selektuje prostorne entitete (features), tj. redove iz atributne tabele. Kriterijumi se definiu korienjem izraza koji se sastoje od atributa, operatora i vrednosti.Upiti po lokacijiPronalaenje prostornih entiteta (features) na osnovu njihove geografske ili prostorne veze sa drugim prostornim entitetima (features).na onovu prostornih entiteti jednog lejera, selektuju se prostorni entiteti u drugom lejeru

Prostorne analizeMerenjaNajei sluejevi utvrivanja odnosa izmeu geografskih objekata su merenje duina objekata i meusobnih rastojanja, utvrivanje povrina, oblika, odreivanje pravaca, nagiba, itd.TransformacijeObuhvataju metode pretvaranja jednog modela podataka u drugi (npr. prevoenje rasterskog u vektorski model), prostorne interpolacije, prostornu regresiju, buffer operacije idr.Prostorne interakcijeOvaj tip analize omoguava protok ljudi, materijala, informacija i dr. izmeu geoprostornih lokacija. Analize se vre na osnovu definisanog funkcionalnog modela i parametara, numerikih metoda obrade.Simulacije i modeliranjeOvaj tip prostorne analize se zasniva na testiranju hipoteza korienjem poznatih statistikih metoda, kojima se na osnovu ogranienog uzorka procenjuje da li je mogua generalizacija npr. na itavu populaciju.

PrezentacijaZa mnoge tipove geografskih operacija kao krajnji rezultat najbolja je vizuelizacija u obliku mape ili grafikonaMape su veoma efikasne za uvanje i razmenu geografskih informacija.Mape se mogu integrisati sa izvetajima, todimenzionalnim pogledima, digitalnim fotografijama i ostalim digitalnim medijima.

PrezentacijaTumaenje rezultata dobijenih odreenom analizom u mnogome zavisi od naina prikaza tih rezultata. Zato je vano odabrati odgovarajuu formu prikazivanja. Razmera i boje treba da budu odgovarajui, a sama mapa mora biti lako razumljiva.Generisanje grafikog sadraja u GIS softverima relativno je lako , kao i promena razmere. Ono to nije tako jednostavno je kontrolisanje sadraja generisanog prikaza na ekranu (GIS automatski ne primenjuje sve kartografske principe kod generisanja sadraja i prilagoavanja zahtevanim razmerama)

ClientsESRI ArcGIS Sistem Files(Personal Geodatabase,Shapefiles, Coverages,Grids, tins, etc)ArcSDE ServicesDatabase storage/accessDatabasesMulti-user Geodatabases(in Oracle, SQL Server,IBM DBII, etc)ArcPadArcEngine/ArcObjectsApplicationDevelopment &Customizationc:\ ArcGIS WorkstationConsistent interfaceIncreasing capabilityArcMapArcCatalogArcToolboxArcMapArcCatalogArcToolboxArcMapArcCatalogArcToolboxIzvor: ESRI with mods.$ArcServer ServicesFull GIS analysis

ESRI ArcGISArcGIS Dektop sadri tri integrisane aplikacija: ArcMap, ArcCatalog, i ArcToolbox.Zajednikim korienjem ove tri aplikacije moe se izvriti bilo koji zadatak GIS-a, od jednostavnog do naprednog.ArcMap je osnovna ArcGIS aplikacija za prikaz, kreiranje upita, ureivanje, kreiranje i analizu podataka.ArcCatalog aplikacija slui za pregled, organizovanje i upravljanje GIS podacima.ArcToolbox prua podatke za konverziju podataka, upravljanje koordinatnim sistemima i promenu projekcije mape (ArcView & ArcEditor) plus dodatne i savrenije alate za konverziju i analizu podataka (ArcInfo)

ESRI ArcGISArcGIS Desktop-u se moe pristupiti korienjem tri softverska paketa, koji se razlikuju po stepenu funkcionalnosti, a to su:ArcViewArcView prua sveobuhvatne alate za kartiranje i analizu uz alate za jednostavno ureivanje (editing) i geoprocesiranjeArcEditorArcEditor ukljuuje punu funkcionalnost ArcView-a, kao i napredne mogunosti ureivanja (editing) (i za coverage i geo-baze podataka).ArcInfoArcInfo obuhvata funkcionalnost oba i ukljuuje napredno geoprocesiranje

ESRI ArcGISArcGIS Server:Data services: ArcSDE (Spatial Database Engine)Slui kao podrka prostornim podacima uskladitenim u standardnom DBMS-u na serveruPodrava sve baze podataka velikih proizvoaaOracle, SQL-Server, IBM DB2, IngresMap services: ArcIMS (Internet Map Server)Nude mape i jednostavne upite korisnicima koji nemaju GIS DesktopPristup putem web interfejsa

LiteraturaDr Zoran Popovi, Osnove geoinformacionih sistema, 2008.www.esri.comDr Ronald Briggs, Geographic Information Systems Fundamentals, The University of Texas at Dallas, 2009.Dr Ronald Briggs, Introduction to GIS, The University of Texas at Dallas, 2009.Mag. Samo Drobne, Geografski informacijski sistemi, Fakulteta za gradbenitvo in geodezijo