Note Curs GIS SSE

8/10/2019 Note Curs GIS SSE

1/57

1

Baze de date spaiale

1. Reprezentarea datelor n GIS (Geographic Information System)

1.1 Tipuri de date spaiale

Data spaial este un termen utilizat pentru a descrie datele care aparin spaiului ocupat deobiectele unei baze de date. In sens larg, datele spaiale pot fi: puncte, linii, poligoane, suprafee,volume (date avnd mai multe dimensiuni), numite generic, vectori.

Punctul este caracterizat prin locaia sa, nu ocup spaiu i nu are asociat o arie sau unvolum. Intr-o baz de date punctul se stocheaz printr-o msur direct a lui sau printr-o msurindirect (transformare). Data de tip raster este un exemplu de folosire a msurii directe a unui puncti include harta de pixeli (imaginea bitmap). De exemplu, o imagine preluat din satelit realizeaz ocoresponden direct ntre un pixel de imagine i suprafaa acoperit de el pe suprafaa terestr.

Liniase caracterizeaz prin existena a dou puncte (cel de nceput i cel de sfrit) urmnd ca

punctele intermediare s fie generate prin ecuaia dreptei. Un obiect spaial este descris, de obicei,printr-o colecie de segmente ca de exemplu cursul unui ru sau un drum. Caracteristica nonspaialasociat n mod implicit acestui tip de dat spaial este lungimea (Shape_Lenght).

O dat spaial de tippoligonse caracterizeaz printr-o locaie i un contur. Locaia este datde un punct fix pentru a ancora poligonul n spaiu (de obicei este punctul din centrul regiunii,denumit centroid). In spaiul bidimensional, conturul se vizualizeaz ca o linie iar n spaiultridimensional ca o suprafa. Data de tip poligon stocat ntr-o baz de date este o aproximaregeometric a unui obiect spaial care ocup o anumit suprafa n spaiul real (de exemplu, judeeleunei ri, lacurile etc.). Caracteristicile nonspaiale asociate n mod implicit acestui tip de datspaial este perimetrul (Shape_Lenght) i aria (Shape_Area).

Coordonatele unui punct se precizeaz printr-o pereche de valori (x,y) sau prin tripleta(x,y,z), unde z exprim altitudinea punctului. Coordonatele punctelor furnizeaz datelor spaiale

dou perspective: una geografic care depinde de sistemul de coordonate folosit i refer poziia ieventual dimensiunea elementului n spaiul real precum i una ecran ce ine de afiarea datelorspaiale pe monitorul calculatorului.

Un sistem de coordonateeste un sistem pentru referirea locaiilor caracteristicilor spaiale pesuprafaa pamntului. Deoarece sistemele informatice geografice lucreaz cu date geografice,sistemul de coordonate joac un rol cheie ntr-un proiect GIS. Sunt dou tipuri de sisteme decoordonate: geografice i proiecii.

Figura 1 Latitudine - Longitudine


2/57

2

Un sistem de coordonate geografice este format din longitudine i latitudine. Prin longitudinese nelege unghiul format ntre primul meridian i poziia pe glob, n timp ce prin latitudine senelege unghiul format ntre ecuator i poziia pe glob (figura 1).

Un sistem de coordonate de tip proiecie este un sistem de coordonate n plan, bazat pe oproiecie a hrii. Hrile sunt reprezentate n plan dar ele reprezint suprafee curbe. Transformarea

spaiului tridimensional ntr-un spaiu bidimensional se numete proiecie (figura 2). De exemplu,

sistemul de coordonate UTM (Universal Transverse Mercator) se bazeaz pe proiecia Mercator.Un sistem de coordonate, fie geografic fie proiecie, este definit de un set de parametri.

Parametrul de baz al unui sistem de coordonate geografic este datum-ul. Datum-ul este oreprezentare matematic a formelor pe suprafaa pmntului. Un datum este definit printr-un sferoidcare aproximeaz forma pamntului i prin poziia relativ la centrul pamntului. Exist mai multeastfel de reprezentri. Datum-ul orizontal furnizeaz un cadru de referin pentru msurarea locaiilorde pe suprafaa pmntului. Un datum local aliniaz sferoidul astfel nct acesta s cuprind ct maiexact o anumit suprafa din suprafaa pmntului; punctul de origine este localizat pe suprafaa

pmntului i nu n centrul lui. De exemplu, datumul European din 1950 i NAD27 sunt datum-urilocale. Spre deosebire de un datum local, un datum centrat pe ntregul pmnt nu are un punct iniialde origine; n acest caz, centrul pamntului este considerat a fi originea. Cel mai recent datum definiti utilizat avnd ca sfer de cuprindere ntregul pmnt este WGS84 (World Geodetic System din1984).Parametrii unui sistem de coordonate de tip proiecie definete nu numai proiecia ci i sistemul decoordonate geografic care este astfel proiectat. Spre exemplu, pentru Romnia sistemul geografic decoordonate este Stereo70, proiecia stereografica, datum Pulkovo 1942, elipsoid Krasovsky 1940.

Figura 3 Vizualizarea spaiala tabelei judee

Suprafaa pamntuluiProiecia

Harta n plan

Figura 2 Proiecia hrilor


3/57

3

Datele spaiale sunt frecvent puse n corelaie cu atribute convenionale (date nonspaiale). Deexemplu, un jude se descrie spaial printr-un poligon (regiune) dar i nonspaial prin nume,reedin, suprafa, numr de localiti, populaie etc. In funcie de modul de organizare a datelor ial realizrii legturii dintre atributele nonspaiale i cel spaial s-au definit dou modele:

Modelul de date georelaional implic stocarea datelor n formate independente care sebazeaz pe divizarea atributelor n dou entiti i stocarea lor separat. Astfel, o dat spaial este

alctuit din atributul spaial, care se stocheaz separat de atributele nonspaiale, legtura fiind fcutprin intermediul unui cmp de identificare (ID), ce are rolul de combina, n mod coerent, cele doutipuri de atribute. Legtura dintre entiti se poate face bidirecional adic fie de la cele spaiale ctrecele nonspaiale sau invers, ca n figura 5. Acest lucru este vizibil la formatul independent shape(shp) deoarece acest format are, din punct de vedere fizic, mai multe fiiere printre care cel cuextensia shp care stocheaz geometria datelor i cel cu extensia dbf care stocheaz atributelenonspaiale.

Stocarea datelor spaiale prin modelul geobazde datepresupune stocarea att a atributelorspaiale ct i a celor nonspaiale, mpreun, ntr-o tabel de atribute. Cmpul care conine atributulspaial este de tipshape(form geometric). Atributele spaiale ca i cele nespaiale apar i la nivelulconceptual. Astfel, valoarea unui atribut spaial este comun tuturor atributelor nespaiale dintr-untuplu. Tuplurile unei tabele care conine un atribut spaial pot fi vizualizate att geometric (spaial) ct

i n mod clasic, relaional (tabelar).Pentru exemplificare, s presupunem c tabela judee stocheaz judeele Romniei descrise

printr-un atribut spaial de tip poligon (suprafa) i prin atribute nonspaiale: simbolul judeului,numele i reedina lui. In figura 3 se vizualizeaz tuplurile n form geometric n timp ce, n figura4, aceeai tabel se vizualizeaz tabelar.

Figura 4 Vizualizarea tabelara relaiei judee

Se poate observa c tabela a fost indexat i dup cmpul simbol care indentific n mod unic unjude i s-au utilizat aceleai simboluri de identificare ca cele folosite la nmatriculareaautovehiculelor.


4/57

4

O problem important a sistemului care gestioneaz baza de date spaial o constituieefectuarea legturii dintre datele spaiale ce sunt stocate n structuri de date specifice, cu restuldatelor nespaiale.

Dou legturi sunt menionate ntre aceste tipuri de date care caracterizeaz un anumit obiect:legturi nainte i napoi. Acestea definesc termenul de relaie spaial.

Legtura nainte(figura 5a) este utilizat la accesarea informaiilor spaiale ale unui obiect,

pornind de la informaiile lui nespaiale.Legtura napoi(figura 5b) folosete la regsirea informaiei nespaiale a unui obiect pornind

de la informaia lui spaial.Deoarece structurile de date spaiale conin toate informaiile necesare pentru a identifica un

obiect, legtura nainte poate folosi o valoare reprezentativ a unui obiect, astfel ca el s fie selectatn mod unic.

De exemplu, pentru regiunile care nu se suprapun, un element de legtur nainte l poateconstitui un punct din respectiva regiune. Informaiie nespaiale aferente unui obiect se pstreaz nmod normal ntr-un tuplu al relaiei respective. Legtura napoi poate fi realizat prin intermediulidentificatorului tuplului respectiv.

Menionnd aceste legturi ntre prile spaiale i nespaiale ale unui set de obiecte, sefaciliteaz buna desfurare a procesului de interogare.

Modelul orientat obiect poate fi de asemenea utilizat ca fundament pentru bazele de datespaiale. Aceast metodologie permite o mai bun structurare a informaiilor, prin introducereaconceptelor de clas i motenire. ncapsularea datelor i suprancrcarea funciilor faciliteazmanipularea datelor i fac ca reprezentarea fizic i logic a datelor s fie independente, una n raportcu cealalt. In cazul bazelor de date spaiale, concepte precum: clasa, motenire, ncapsulare, tip imetod sunt uor de utilizat. Diferitele tipuri spaiale de date pot fi implementate ca nite clase cu

posibiliti de a fi motenite, construind subclase.

Date nespaiale pentru Regiunea 5





Structuri de date spaialeAtribute nespaiale

Regiunea 5

Regiunea 4Regiunea 3

Regiunea 2

Regiunea 1

( a )


5/57

5






Structuri de date spaialeAtribute nespaiale

Regiunea 5

Regiunea 4Regiunea 3

Regiunea 2

Regiunea 1

( b )

Figura 5 Tipuri de legturi: nainte (a) i napoi (b)

Astfel, datele spaiale pot fi modelate la dou niveluri: hart i geometric. O baz de datespaial conine un set de hri, unde o hart este o relaie care are cel puin un atribut spaial.Operaiile cu o hart sunt implementate ca metode ale obiectelor ce aparin hrii. Nivelul geometriccorespunde atributelor spaiale care sunt reprezentate prin tipuri de date geometrice, ca de exemplu:

puncte, linii, poligoane etc.

1.2 Modelul raster

Pe lng reprezentarea vectorial, lumea mai poate fi reprezentat i n format raster saubitmap. In acest format, o regiune se reprezint ca fiind un grid de culoare, fiecare celul (pixel)acoper o anumit arie de pe suprafaa terestr. Gridul (imaginea) este, de asemenea, localizatgeografic n spaiu. Cu alte cuvinte, o dat spaial de tip raster conine pe lng harta propriu-zis de

bii i informaii de localizare n spaiul geografic, astfel se spune c imaginea este georefereniat. Inacest format sunt furnizate hile de ctre saltelii, cele obinute prin scanare, prin fotografiereaarealului studiat (ortofotoplan) etc. Pornind de la hrile n format raster, prin procesul de vectorizarese obin atributele spaiale care sunt apoi grupate pe straturi tematice (layers). Reprezentrile nformat raster sunt adesea utilizate pentru a reprezenta altitudinea unei regiuni prin folosirea unuigradient de culoare astfel nct variaia culorii determin variaia altitudinii punctelor pe care lereprezint. In GIS imaginile se pot combina cu reprezentrile vectoriale pentru a oferi mai mult

realism regiunii analizate. Spre exemplificare, n figura 6, se reprezint n ArcMap o zon dinBucureti printr-un raster n format tif, iar cldirile analizate sunt reprezentate printr-un strat tematicde tip poligon. O alt utilitate a hrilor n format raster este dat de faptul c, prin intermediul lor se

pot exprima fenomene dintre cele mai diverse care nu pot fi delimitate aprioric spaial prin existenaunor vectori. De exemplu, dac se urmrete vizualizarea rspndirii noxelor n diverse concentraii

pe arealul studiat, se va utiliza o reprezentare de tip raster deoarece fenomenul nu poate fi limitat lagrania unui jude sau a unei regiuni. Ins dac dorim s analizm rata omajului atunci este indicatca acest indicator s se vizualizeze pe date vectoriale care s reprezinte, de exemplu, judeele uneitri, macroregiuni de dezvoltare sau chiar trile unui continent.


6/57

6

Figura 6 Descrierea unei regiuni prin vectori i raster


7/57

1


Prezentare GIS

GIS este o tehnologie care se dezvolt rapid i care ncorporeaz elemente grafice cu datetabelare cu scopul de a oferi rspunsuri pentru probleme din lumea real. Prima versiune de GIS afost cunoscut sub numele de cartografie asistat de calculator i a constat n desenarea de liniisimple pentru redarea suprafeei terestre. De aici a evoluat conceptul de suprapunere a diferitelorelemente cartografice unele peste altele cu scopul de a determina modele i cauze ale fenomenelorspaiale. In cadrul GIS se realizeaz conectarea atributelor nonspaiale i a datelor spaiale. Aceastconexiune ofer posibilitatea de prezentare a hrilor tematice i de analize spaiale. Astfel de hri

pot fi incluse in diferite tipuri de rapoarte.Un Sistem Informatic Geografic reprezint n prezent o colecie de: utilizatori, aplicaii,

date geografice,softwarei hardwarepentru managementul, analiza i redarea tuturor tipurilor deinformaii cu referin geografic.

Componeta hardwarecuprinde echipamentul necesar pentru a susine numeroasele activiti

ale unui GIS, de la colectarea pn la analiza datelor. Principala pies de echipament este staia delucru, pe care ruleaz software-ul GIS i la care sunt ataate echipamentele auxiliare. Culegereadatelor poate necesita folosirea unui aparat pentru conversia datelor din format brut n date digitale iun echipament GPS pentru colectarea datelor pe teren. Odat cu apariia GIS i a dezvoltriitehnologiilor web,serverele webau devenit o pies important de echipament pentru GIS. Mai nou,odat cu apariia i dezvoltarea dispozitivelor mobile, GIS-urile au cptat o nou dimensiune prinaplicaiile de localizare i rutare ceea ce le face indispensabile unei mari categorii de utilizatori.

Dintre componentele software, pe primul loc se afl pachetul de aplicaii GIS. Acesta esteesenial pentru crearea, editarea i analiza datelor spaiale i a celorlalte atribute i de aceea conine omultitudine de funcionaliti nglobate. Extensiile sau programele corelate auxiliare reprezintelemente software care extind capacitile pachetului propriu-zis al GIS. Software-ul GIS orientat pecomponente este opusul software-ului de aplicaie. Scopul lui este de a construi aplicaii care

ndeplinesc un anumit obiectiv i deci sunt limitate ca posibiliti de analiz spaial. Software-ulutilitarconst n programe de sine stttoare care ndeplinesc o anumit funcie. Exist de asemeneasoftware de tip web-GIS, care ajut la publicarea datelor spaiale n Internet i software de tip mobile-GIScare ofer utilizatorului posibilitatea de a accesa sistemul de pe dispozitivele mobile. Din punctde vedere comercial exist produse sofware GIS profesionale care necesit licen pentru a fiutilizate sau produse de tip Open Sourcecare sunt utilizate de publicul larg. Spre exemplu software-ul ArcGIS fcut de ESRI este un produs ce necesit licen pentru utilizare n timp ce GoogleMapsau GoogleEarthsunt produse care se pot utiliza fr a fi liceniate.

Componenta de dateeste nucleul oricrui GIS. Exist dou tipuri principale de date care suntfolosite ntr-un GIS. O bazde date geografic (geodatabase) ce reprezint o baz de date careeste raportat la locaii spaiale. Acest baz de date lucreaz cu date spaiale n dou formate: vectori raster. Legate de aceste date exist de obicei date convenionale, cunoscute sub numele de atribute

nonspaiale sau informaii adiionale. Documentaiile seturilor de date GIS reprezint metadatele,care se definesc ca fiind date ce descriu alte date. Ele sunt foarte utile n GIS fiindc datele spaialede tip vector sau raster au descrieri specifice ce decurg din natura lor, cum ar fi: sistemul decoordonate n care sunt reprezentate datele spaiale, scara de reprezentare, suprafaa acoperit de un

pixel etc. dar i descrieri generale precum: proprietarul datelor, momentul cnd datele au fost createetc.

Un GIS include mai multe viziuni n ceea ce privete lucrul cu informaia geografic dupcum se poate observa n figura 1:

A. Viziunea bazei de date geografice


8/57

2

Un sistem informatic geografic se bazeaz pe o baz de date spaial care conine seturi dedate reprezentnd informaia geografic n termenii unui model de date GIS generic (elemente,rastere, topologii, reele etc). In concordan cu aceast viziune se are n vedere structurareainformaiilor n baza de date conform modelului relaional, se definesc entitile, relaiile, se stabilesccheile primare, externe, se indexeaz tabelele, toate acestea se efectueaz printr-o aplicaie de sinestttoare numit ArcCatalog din pachetul ArcGIS.

B.

Viziunea geovizualizriiUn sistem informatic geografic este alctuit dintr-un set de hri inteligente i alte

instrumente care arat elementele de pe suprafaa terestr i relaiile dintre ele. Diferite tipuri de hrireprezentnd informaia geografic pot fi construite i folosite ca ferestre n baza de date, pentru a

putea defini interogri, analize i editri asupra informaiilor. In cadrul pachetului software ArcGISDesktop sunt construite aplicaii distincte care realizeaz vizualizarea, editarea i analiza spaial nfuncie de cerintee utilizatorului. Astfel, aplicaia ArcMap este utilizat cnd dorim s efectumvizualizare n 2D a hrii, ArcScene pentru vizualizare 3D iar ArcGlobe pentru a vizualiza hrile peglobul pamntesc.

C. Viziunea geoprocesriiUn sistem informatic geografic conine un set de instrumente pentru transformarea

informaiilor, care creeaz seturi de date noi pe baza celor existente. Aceste funcii pentru

geoprocesare preiau informaiile din seturile de date, aplic funcii analitice i genereaz noi seturi dedate ca rezultate. Produsul software ArcGIS permite efectuarea de geoprocesri n diferite modalitiunele adecvate nespecialitilor n IT pn la metode de dezvoltare care necesit cunotine solide de

programare. Astfel, prin utilizarea meniurilor sunt accesibile operaii de selecie, intersect, clip,buffer, union, dissolve etc iar prin utilizarea componenteiArcToolboxsunt accesibile operaiile prinintermediul unor instrumente, modele sau scripturi care se parametrizeaz pe baza unui ablon deinterfa. Pentru dezvoltatori, se pot scrie scripturi care se execut n mod independent, componenta

prin care se pot introduce comenzi de la tastatur este denumit Python iar limbajul de tip scriptfolosit de ArcGIS este de asemenea Python. Fluxurile de geoprocesare se pot construi i vizualfolosind componentaModelBuildercare faciliteaz gestiunea lor.

Prezentrile GIS pot fi fcute utiliznd concepte diferite precum:-

prin intermediul GIS desktop;-

utiliznd soluii de tip Web GIS;-

utiliznd soluii de tip Mobile GIS.

Figura 1 Cele trei viziuni ale unui GIS

GIS Desktop

Pachetele software de tip GIS desktop furnizeaz un set complet de instrumente pentru: Generare de hri tematice;


9/57

3

Compoziii de hri profesionale i tiprire; Vizualizare de date incluznd tehnici de zoom; Identificare de date spaiale; Interogarea datelor att pentru date nonspaiale ct i pentru cele spaiale; Analize; Generare de rapoarte.

Intre aplicaiile de tip GIS exist multiple deosebiri ns ele pot fi divizate n dou marigrupuri: profesionale, care sunt liceniate i produse free sau chiar open source. Produsele

profesionale furnizeaz un domeniu mai mare de funcionaliti, suport pentru utilizatori imentenan continu. Ele creaz o baz bun de lucru dar pe de alt parte fiecare instan are nevoiede licen.

Produse profesionale ArcGIS de ESRIESRI este recunoscut ca fiind liderul mondial n domeniul produselor software GIS.

Arhitectura ArcGIS pune la dispoziie cadrul necesar pentru implementarea unui GIS pentru unutlizator sau un grup de utilizatori, ca desktop, n servere, pe Internet sau pe teren. ArcGIS, varianta

ultim fiind 10, reprezint o colecie de produse software necesar pentru a construi un sisteminformatic geografic complet. Este format din (figura 2): ArcGIS Desktop o suit integrat de aplicaii GIS profesionale ArcGIS Engine componente integrate pentru dezvoltare de aplicaii GIS de

utilizator Server GIS - ArcGIS Server pentru a putea expune hri pe Web; Mobile GIS pentru dezvoltare de aplicaii GIS pe dispozitive mobile.

ArcGIS are la baz o bibliotec modular bazat pe componente, care conine elementesoftware GIS, numitArcOjects. Aceasta include o mare varietate de componente programabile, dela obiecte simple (de exemplu obiecte de geometrie), pn la cele complexe (de exemplu obiectulhart, care s interacioneze cu documenteleArcMapexistente), care agreg o funcionalitate sporit

pentru utilizatori.

ArcGIS Desktop reprezint o suit integrat de aplicaii GIS profesionale. Include o serie deaplicaii desktop (ArcCatalog, ArcMap, ArcScene i ArcGlobe) cu componente de interfautilizator. Folosind aceste aplicaii i interfee, pot fi efectuate orice sarcini GIS, de la simple lacomplexe, incluznd creare de hri, analiz geografic, editare i compliare a datelor, managementuldatelor, vizualizare i geoprocesare.


10/57

4

Figura 2 Arhitectura ArcGis Desktop

ArcGIS Desktop este disponibil pe trei niveluri funcionale i poate fi administrat i extinsfolosind ArcGIS Desktop Developers Kit, care este inclus. Cele trei nivele sunt:

ArcViewpune accentul pe folosirea extins a datelor, creare de hri i analiz ArcEditoradaug editare geografic avansat i creare de date ArcInfo este o aplicaie desktop GIS complet, profesional, coninnd o

funcionalitate GIS extins i o bogat colecie de instrumente pentru geoprocesare.Noi funcionaliti pot fi adugate printr-o serie de extensii provenind att de la ESRI, ct i

de la ali dezvoltatori. Utilizatorii pot crea chiar propriile extensii laArcGIS Desktop, prin lucrul cubiblioteca de compoente software ArcObjectsi interfee de programare standard, cum ar fi VisualBasic (VB), .NET, Java i C++.

ArcMap este aplicaia principal n ArcGIS Desktop pentru toate sarcinile care includfolosirea de hri, inclusiv cartografie, analiz de hri sau editare. ArcMap ofer dou tipuri devizualizare a unei hri: unul pentru datele geografice i unul pentru aezarea n pagin. n primul selucreaz cu niveluri ale informaiei geografice pentru a simboliza, analiza i compila seturi de dateGIS. Componenta TOC (Table Of Contents) ajut la organizarea i controlul proprietilor dedesenare ale nivelurilor de date din cadrul de date respectiv. n cel de-al doilea mod de vizualizare selucreaz cu paginile hrii, care conin date geografice i alte elemente cum ar fi legenda, scara,

punctele cardinale etc. n general, ArcMap este folosit pentru generarea de hri pe mai multe paginipentru tiprire i publicare.

ArcCatalog ajut la organizarea i administrarea tuturor informaiilor GIS. Dispune deinstrumente pentru: rsfoirea i cautarea de informaii geografice, nregistrarea, vizualizarea icontrolul metadatelor, definirea, exportarea sau importarea de scheme i desene ale bazelor de dategeografice, cutarea i descoperirea de date GIS ntr-o reea locala sau Internet, administrarea unuiArcGIS Server.

ArcGIS Desktop ofer un cadru de instrumente pentru geoprocesare, care pot fi rulate n maimulte feluri, cum ar fi: prin casete de dialog n ArcToolbox, ca module funcionale pentru modeleledin ModelBuilder, sub form de comenzi n linia de comand sau ca funcii n scripturi. Cele doumari componente ale cadrului de geoprocesare suntArcToolbox, o colectie organizat de instrumente


11/57

5

pentru geoprocesare i ModelBuilder, un limbaj de modelare vizual, pentru crearea de fluxuri deprocesare i scripturi.

ArcToolbox reprezint o colecie extins de functii pentru geoprocesare (managementuldatelor, conversia datelor, analiz vectorial, geocodificare, analiz statistic etc). Este inclus nArcMap i ArcCatalog i disponibil pentru toate cele trei niveluri funcionale. Fiecare nivel include,n plus, alte funcii de geoprocesare fa de precedentul. Interfaa ModelBuilderofer un cadru de

modelare grafic pentru proiectarea i implementarea modelelor de geoprocesare cu instrumente,scripturi i date. Modelele sunt diagrame de fluxuri de date care adun mpreun o serie de unelte idate pentru a crea proceduri avansate.

Geo-Baza de dateBaza de date geografic este modelul de informaie geografic principal pentru organizarea

datelor n GIS pe niveluri tematice i reprezentri spaiale, folosind tehnologia bazelor de daterelaionale. Ea reprezint un depozit de date fizice care respect standardele GIS i SGBD (sistem degestiune a bazelor de date) i este implementat pentru numeroase sisteme de baze de date personalesau multiutilizator i XML. Bazele de date geografice lucreaz cu multiple arhitecturi de SGBD, potavea diverse mrimi i un numr variabil de utilizatori. Ele pot varia de la baze de date mici, cu unsingur utilizator, construite pe baza Microsoft Jet Engine, pn la baze de date mari mprite de un

grup de utilizatori, departamente sau companii.Tipul geo-bazei

de dateSGBD Note

Single user -Personal

Microsoft Jet Engine(Access)

editare de ctre utilizator unic limit de mrime de 2 GB fr suport pentru versiune

Single user -FileGeodatabase

Format propietar,format din fiiere ce

pot fi salvate att peWindows ct i Linux

Poate sa stocheze pan la 250 TBpentru fiecareFeatureClass(stratvectorial)

Multi-utilizator,

cu versiuni

Oracle

IBM DB2 IBM Informix Microsoft SQL Server PostgreSQL

necesit ArcSDE

editare multiutilizator fluxuri bazate pe versiune dimensiune i numr de utilizatori

pn la limitele SGBDRTabelul 1 Caracteristicele bazelor de date geografice personale i multiutilizator

Arhitectura unei geo-baze de date figura 3Responsabilitatea pentru managementul seturilor de date geografice este mprit ntre

software-ul GIS i cel al SGBD. Anumite aspecte, cum ar fi stocarea pe disc, definirea atributelor,procesarea interogrilor asociative i tranzaciile multiutilizator sunt delegate sistemului de gestiunea bazelor de date. Aplicaia GIS este rspunztoare pentru definirea schemei specifice a SGBD,

folosit pentru a reprezenta diferite seturi de date geografice i pentru logica specializat pedomeniu, care menine integritatea i utilitatea nregistrrilor componente.Baza de date geografic este implementat folosind aceeai arhitectur de aplicaie multistrat care seregsete i n alte SGBD avansate. Obiectele geo-bazei de date sunt pstrate ca rnduri n tabele,unic determinate, iar comportamentul este furnizat prin logica de aplicaie a bazei de date geografice.

Nucleul bazei de date geografice este schema standard a bazei de date relationale (o serie de tabele,tipuri de coloane, indeci etc). Acest mod de stocare fizic lucreaz n concordan cu i estecontrolat de un set de obiecte de nivel nalt gzduite de aplicaie, care poate fi un client sau unserver ArcGIS. Scopul acestor obiecte este de a expune clienilor un model de informaii GIS de


12/57

6

nivel nalt i de a stoca implementarea detaliat a acestui model n orice mod de stocare, adecvat, deexemplu, n tabele standard ale SGBD-ului, n sisteme de fiiere i ca documente XML.Toate aplicaiile ArcGIS interacioneaz cu acest model de obiecte generic pentru baze de date i nucu instana SGBD bazat pe SQL. Componentele software ale geo-bazei de date implementeazcomportamente i restricii de integritate implicit n modelul generic i translateaz cereri de datectre nivelul fizic al bazei de date.

Figura 3 Arhitectura bazei de date

Stocarea n baza de date geografic include att schema i baza de reguli pentru fiecare set dedate geografice, ct i stocarea tabelar simpl a atributelor i datelor spaiale. Schema bazei de dateconine definiiile, restriciile de integritate i comportamentul pentru fiecare set de date geografice.Acestea includ proprieti pentru clasele de caracteristici (feature class), topologii, reele, relaii,domenii i aa mai departe. O colecie omogen de trsturi comune, fiecare avnd aceeaireprezentare spaial (cum ar fi punct, linie sau poligon) i un set comun de coloane atribut poartnumele de clas de caracteristici i este administrat ntr-o singur tabel.


13/57

1


Organizarea i vizualizarea datelor n GISIn cadrul bazei de date dintr-un GIS, datele spaiale se memoreaz astfel nct o tabel s

conin o caracteristic spaial de acelai tip. De exemplu, tabelajudetestocheaz judeele Romniei

iar caracteristica spaial este de tip poligon. Din punct de vedere vizual, n ArcGIS, datele spaialesunt prezentate prin straturi tematice (layers). In figura 1 se prezint harta Romniei prin intermediul adou staturi tematice (drumuri i judete).

Figura 1 Harta romniei reprezentatprin doustraturi tematice

Judeele au fost etichetate cu simbolurile utilizate la numerele de nmatriculare a autovehiculelor.

In GIS datele se pot vizualiza n mod diferit n funcie de alegerea unei simbologii care seasociaz la unul sau mai multe atribute ale datei spaiale vizualizate. Simbologiile pot fi asociate attdatelor spaiale de tip vectorial ct i celor de tip raster.

Pentru vectori, simbologiile se pot asocia diferitelor layer-e, de exemplu, se utilizeaz unpattern de trasare i o culoare diferit pentru marcarea drumurilor pe hart fa de trasarea rurilor.Simbologii diferite se pot utiliza pentru a vizualiza datele spaiale ale aceluiai strat tematic n funcie

de valoarea unor atribute care clasific datele respective. Astfel, daca marcm localitile de pe hartatunci putem proceda la a simboliza diferit diversele tipuri de localiti: capitala rii, reedinele dejude, municipiile, oraele i satele. Simbologiile care utilizeaz simboluri graduale se folosesc pentrua vizualiza date pe hart n concordan cu valoarea unui atribut. Din punct de vedere tehnic, fie seconstruiesc intervale de valori pe domeniul de valori al unui atribut si se simbolozeaz datele spaialediferit n funcie de apartenena lor la un anumit interval de valori, fie se aplic o proporionalitate nraport cu valoarea atributului.


14/57

2

De obicei, indicatorii statistici care se vor afia pe hri provin din tabele avnd atributenonspaiale i care necesit a fi n prealabil procesai pentru a fi vizualizai. De exemplu, se considertabelapopulatiecare are urmtoarele atribute: simbol judet (sy), populaia n orae mari (cp), populaian orae (tp) i cea din mediul rural (rp). Cu alte cuvinte, ntre cele dou tabele (judete sipopulatie)exist o relaie de tip unu la unu. Din datele existente n cadrul tabelei populaie se poate calcula total

populaie pentru fiecare jude. Astfel, se adaug un nou cmp de tip longla tabelapopulatien care sevor stoca valorile calculate, ce vor reprezenta totalul populaiei din judeul respectiv. Adugarea unuicmp ntr-o tabel se face prin execuia intrumentului Add Field din componenta ArcToolbox, maiprecis din Toolboxes/System Toolboxes/Data Management Tools/Fields/Add Field. In interfaainstrumentului se vor completa corespunztor cmpurile adic tabela n care se va aduga cmpul(populatie), numele lui (Tpop) i tipul cmpului (LONG). Dup aceast operaie cmpul Tpop seadaug tabelei n nu conine i valorile dorite. Pentru a calcula valorile cmpului se invocinstrumentul Calculate Field tot din Toolset-ul Fields i se va indica expresia de calcul: Tpop =cp+tp+rp.

Legarea datelor nonspaiale din tabelapopulatiede datele spaiale din tabelajudetese face prinoperaia de jonciune. Operaia de poate efectua fie invocnd instrumentul Add Join din

Toolboxes/System Toolboxes/Data Management Tools/Joins fie direct din interfaa aplicaiei (clickdreapta pe judete se alege opiunea Join and Relates/Join). Indiferent de unde se invoc operaia dejonciune, trebuie s se precizeze: tabela de baz la care se vor alipi datele celeilalte tabele, n exemplunostrujudete, cmpul de legatur (sj), tabela cu date nonspaiale (populatie) i cmpul de legatura alacesteia (sy). Dup ce s-a facut jonciunea, prin intermediul tabelei judete se pot accesa i atributeletabeleipopulatiecare se vor vizualiza pe hart.

Utilizarea unei simbologii de tip Graduated Colors(gradient de culoare) presupune ca fiecruiinterval de valori, n care se mparte domeniul de valori al indicatorului vizualizat, s-i fie asociat oculoare cu care se vor colora acele date spaiale pentru care atributul analizat se ncadreaz nintervalul respectiv, de exemplu, n figura 17 se prezint judeele Romniei colorate diferit n funciede polulaie se iau n considerare 3 intervale de valori;


15/57

3

Figura 17

O alt modalitate de vizualizare o constituie afiare de puncte avnd densiti diferite, adic nfiecare poligon sunt afiate un numr de puncte, proporional, n funcie de valoarea atributului careurmeaz a fi vizualizat, de exemplu, n figura 18 se afieaz prin simbologia dot density atributulpopulaie; Instrumentul ofer informaii cu privire la proporionalitatea reprezentrii, mai precis n

legend se specific c un punct corespunde la 10000 de locuitori.

Figura 18Utilizarea afirii de simboluri de mrimi diferite se face n funcie de valoarea unui atribut ide o clasificare pe care o realizeaz utilizatorul pe baza unui numr de intervale de valori; de exempluse va afia prin simboluri de mrimi diferite populaia mprit n trei intervale de valori figura 19.


16/57

4

Figura 19

O alt modalitate, sugestiv, de a afia date n GIS o constituie utilizarea de grafice asociatedatelor spaiale. Pentru acest lucru, utilizatorul trebuie sa defineasc atributele care vor fi afiate grafici tipul de grafic (pie, bar sau stacked bar). In figura 20 se prezint o simbologie care prin intermediulgraficelor de tip pie vizualizeaz proporia populaiei din orae mari, orae i mediul rural pentrufiecare jude.


17/57

5

Figura 20

Afiarea simultan a dou atribute prin simbologii diferite este posibil cu anumite restricii: sepot reprezenta atribute categoriale pe background-ul harii, prin colorarea diferit a grupelor deelemente spaiale iar n foreground se pot afia simboluri de mrimi diferite n funcie de valoarea unui

atribut, dup cum aceasta aparine unui interval de valori. Pentru exemplificare, se coloreaz harta cujudeele n funcie de regiunea de care judeul aparine iar pe fiecare jude se vor afia simboluri demrimi diferite n funcie de valoarea populaiei din judeul respectiv. Se vor lua n considerare 3intervale de valori pentru a clasifica populaia, dupa cum se observ n figura 21.

Figura 21

O modalitate complex de vizualizare a datelor n GIS o constituie cartograma. Cartogramelesunt reprezentri unice ale spaiului geografic. O cartogram este un instrument grafic care descrieatributele obiectelor geografice. Cartografierea presupune respectarea unor cerine precum: pstrareaformelor, a orientrii vecintilor, a datelor i a modificrilor corespunztoare. Comunicarea cusucces a informaiilor geografice depinde de performanele cititorului de hrii, n recunoateaformelor obiectelor componente, de precizia estimrii acestor forne i de calitatea legendei proiectate.Deoarece o cartogram nu descrie spaiul geografic, ci mai degrab modificrile n mrimea obiectelorn funcie de un anumit atribut, o cartogram nu este o hart adevrat. Cartogramele difer n funciede modul n care se schimb spaiul geografic, astfel c unele sunt foarte asemntoare cu o hart, iaraltele nu.Exist, n principal, trei tipuri de cartograme, fiecare avand un mod diferit de a afia atributeleobiectelor geografice: cartograme necontigue, cartograme contigue i cartograme Dorling.

- O cartogram necontigu este cel mai simplu tip de cartogram. ntr-o cartogramnecontigu obiectele componente nu trebuie s pstreze legtura cu obiectele adiacente lor.Aceast conectivitate se numete topologie. Prin tergerea sau adugarea unor obiecte n


18/57

6

cartogram, cele din vecintatea lor pot crete sau pot scdea n dimensiune, pstrndu-sens forma;

- ntr-o cartogram contiguse pstreaz topologia adevrat, obiectele rmnnd conectatentre ele, dar aceasta provoac o mare denaturare a formei. n acest caz, cartograful trebuies creeze obiecte de dimensiuni potrivite pentru a reprezenta valoarea atributului, dar el

trebuie s pstreze de asemenea i forma obiectelor ct mai bine posibil, astfel nctcartograma s poat fi uor interpretat;- O cartogram Dorling nu pstreaz nici forma i nici topologia obiectelor din cadrul

cartogramei, dei s-a dovedit a fi o metod foarte eficient de creare a cartogramelor. Acesttip de cartogram a fost denumit dup inventatorul su, Danny Dorling de la Universitateadin Leeds. Pentru a crea o cartogram Dorling, n loc de schimbarea dimensiunii saudistorsionarea obiectelor, cartograful va nlocui obiectele cu o form uniform, de obicei uncerc, avnd dimensiunea corespunztoare atributelor obiectelor cartogramei.


19/57

7

Exploatarea datelor spaiale n GIS

Intr-o baz de date spaial dac operaia efectuat implic un atribut spaial atunci ea senumete operaie spaial. Astfel, dac se realizeaz reuniunea a dou judee atunci operaia dereuniune este considerat ca fiind spaial. Manipularea datelor dintr-o baz de date se bazeaz pe

utilizarea operatorilor.

Selecia datelor n ArcGiSPrincipala operaie care se efectueaz pe date ntr-o baz de date este cea de selecie. Operaia esteutil att pentru cutarea de date ntr-o baz de date ct i pentru construirea de submulimi de datecare se vor procesa ulterior.

Operaia de selecie, n mod vizual, se poate declana dintr-un meniu specializat numit Selection.innd cont de natura datelor existente ntr-un GIS, operaia de selecie a fost implementat n douvariante:

- Selecia dup atribute non-spaiale

-

Selecia dup locaie

Selecia dup atribute non-spaiale se poate declana accesnd opiunea Select By Attributes dinmeniul de selecie.

Accesarea operaiei de selecie dupatribute non-spaiale din interfaa ArcMap

Aceast operaie va deschide fereastra utilitarului care permite construirea de interogri tip SQLfolosind atribute non-spaiale, dup cum se poate observa i n imaginea de mai jos.


20/57

8

Drept exemplu, ne propunem selectarea judeelor care au un numar de municipii mai mare strict dect3.

Fereastra de selecie dupatribute non-spaiale

Rezultatul operaiei de selecie este descris de imaginea de mai jos.

De reinut c operaia de selecie creaz un set de date volatil, care se pierde odat cu nchidereaaplicaiei, cu tergerea explicit a seleciei sau cu definirea unei noi selecii pe acelai set de date.


21/57

9

Rezultatul seleciei judeelor care au cel puin 4 municipii

Selecia dup caracteristici non-spaiale se poate realiza pe seturi de date care nu au atribut spaial.

Spre exemplu, avnd tabela de date non-spaiale care conine informaii despre populaia fiecruijude, se urmrete selectarea nregistrrilor care au populaia total mai mare de 500.000.

Selecia n tabela de date non-spaiale a judeelor cu populaie mai mare de 500.000


22/57

10

Rezultatul operaiei se poate observa n imaginea de mai jos. nregistrrile care au ndeplinit criteriilede selecie sunt evideniate cu fundal albastru deschis.

n cazul de fa, operaia de selecie nu are efect asupra vreunui strat tematic din compoziia de hart.

Rezultatul seleciei judeelor cu populaie mai mare de 500.000

Operaiile de selecie, fie dup atribute non-spaiale, fie dup locaie, pot fi declanate i din linie decomand folosind instruciuni specifice.

Selecia din linie de comandDorim s selectm judeele al cror nume ncepe cu litera t>>> i mpor t ar cpy>>> arcpy. Sel ect LayerByAt t r i but e_management

( " j udet e" , "NEW_SELECTI ON", "nume LI KE ' t ' " )

Prima comand ncarc n sesiunea de lucru librria arcpynecesar accesrii tuturor instrumentelor degeoprocesare. Apelarea acestei comenzi este necesar o singur dat pe sesiunea de lucru.Comanda de selecie dup atribute non-spaiale primete ca parametri n ordine: caracteristica din carese face selecia, tipul seleciei (nou, adugare la selecia curent, selecie din selecia curent,eliminare din selecia curent, tergerea seleciei) i clauza WHERE care indic condiia de selecie.


23/57

11

Rezultatul seleciei judeelor al cror nume ncepe cu litera T

Selecia dup locaieSelecia dup locaie se aplic doar entitilor care conin date spaiale. Asemeni operaiei de seleciedup atribute, selecia dup locaie poate fi invocat att din interfaa vizual ct i din linie decomand.

Criteriile dup care se efectueaz selecia dup locaie se bazeaz pe utilizarea unui set de operatorispaiali.

Utilizarea operatorului de intersecie.Exemplu: Se dorete selectarea judeelor prin care trece rul Olt.

Fereastra de selecie duplocaie accesarea operaiei din interfaa vizual


24/57

12

Selecia dup locaie din linie de comand

>>> arcpy. Sel ectLayerByAt t r i but e_management ( " r aur i " , "NEW_SELECTI ON", "den=' ol t ' " )>>> arcpy. Sel ectLayerByLocat i on_management ( " j udete", " I NTERSECT", " r aur i " , " " ,

"NEW_SELECTI ON")

n linie de comand, parametrii din parantez se refer la caracteristica din care se face selecia,operatorul spaial, caracteristica de referin, parametrii specifici operatorului respectiv i tipul deselecie.

Rezultatul operaiei executate att din interfaa vizual ct i din linie de comand, este acelai i poatefi observat n imaginea de mai jos.

Rezultatul seleciei judeelor prin care trece rul Olt

Utilizarea operatorului de vecintate (boundary touches)Exemplu n linie de comand: Judeele cu care se nvecineaz judeul Braov

>>> arcpy. Sel ect Layer ByAt t r i but e_management ( " j udete", "NEW_SELECTI ON","nume=' br asov' " )>>> arcpy. Sel ect LayerByLocat i on_management ( " j udet e", "BOUNDARY_TOUCHES" , " j udet e","" , "NEW_SELECTI ON")


25/57

13

Rezultatul seleciei judeelor care se nvecineazcu judeul Braov

Utilizarea operatorului deproximitate (are within a distance)Exemplu n interfa: Localitile care se afl la maximum 40Km fa de municipiul Cluj-Napoca(selectat n prealabil).

Rezultatul seleciei localitilor care se aflla maximum 40Km de municipiul Cluj-Napoca


26/57

14

Utilizarea operatorului de incluziune n ntregime (are completely within)Exemplu n interfa: Din selecia anterioar, se urmrete pstrarea doar a localitilor care se afl njudeul Cluj (selectat n prealabil).

Rezultatul seleciei localitilor care se aflla maximum 40Km de municipiul Cluj-Napoca i se aflnjudeul Cluj

tergerea elementelor selectate.Din interfa, apasnd butonul Clear Selection, din TooBar-ul Tools se vor terge toate seleciile

curente pentru toate caracteristicile spaiale existente n hart.

Tot din interfa, tergerea seleciei se poate face discriminatoriu pentru fiecare caracteristic n partefolosind meniul contextual din seciunea Table of Contents, dup cum se prezint n imaginea demai jos.


27/57

15

Accesarea operaiei de tergere a seleciei din interfaa vizual

Accesarea operaiei de tergere a elementelor selectate din stratul tematic localitati, din linie decomand:

>>> arcpy. Sel ectLayerByAt t r i but e_management ( " l ocal i t at i " , "CLEAR_SELECTI ON")

Din linie de comand, tergerea seleciei se face pentru fiecare caracteristic n parte, indicat prinprimul parametru din comand.

Operaia de selecie definete setul de date asupra crora se vor efectua operaiile ulterioare degeoprocesare.

Modificarea elementelor din selecia curentElementele selectate la un moment dat se pot modifica n sensul c se mai pot aduga celor selectate ialte elemente sau se pot deselecta anumite elemente din selecie.Exemplu n linie de comand: selectarea localitilor din judeul Hunedoara (selectat n prealabil).Apoi extragerea din selecie a localitilor ce au tipul = 5 adic a satelor din judeul respectiv.

>>> ar cpy. Sel ect Layer ByLocat i on_management ( " l ocal i t at i " , "WI THI N" , " j udete")

>>> arcpy. Sel ect Layer ByAt t r i but e_management ( " l ocal i t at i " , "REMOVE_FROM_SELECTI ON","t i p=5")


28/57


29/57

17

Crearea unui strat tematic nou pe baza seleciei curente, din stratul tematic localiti, din linie decomand:>>> ar cpy. MakeFeatur eLayer _management ( " l ocal i t at i " , "orase_si _muni ci pi i _di n_HD")

Noul strat tematic este stocat n memorie adic el nu este slavat fizic i n baza de date. Pentru calayer-ul s fie slavat i n baza de date atunci se execut comanda CopyFeatures:>>> arcpy. CopyFeat ures_management ( "or ase_si _muni ci pi i _di n_HD","or as_si _muni ci pi i _di n_Hunedoar a")

De utilitate pentru lucrul cu seturi de date temporare este i operaia de tergere a elementelorselectate dintr-o caracteristic.Din interfa ea se invoc din componetaArcToolbox, dup cum urmeaz:

Operaia de tergere a caracteristilor selectate, din linie de comand:

>>> arcpy. Del eteFeatures_management ( "oras_s i _muni ci pi i _di n_Hunedoar a")


30/57

18

Instrumente de geoprocesareInstrumentele de geoprocesare disponibile n cadrul suitei ArcGIS pot fi accesate prin mai multe ci.

- Direct din interfaa aplicaiei, n cadrul meniului Geoprocessing, sau din seciuneaArcToolbox

- Prin comenzi date prin componentaPython

-

Prin intermediul unor scripturiPythonde sine stttoare- Prin execuia unor modele construite cu ajutorul componenteiModel Builder

InterfaaArcMap marcaje cu rou ale metodelor de accesare instrumente geoprocesare

n continuare vor fi prezentate cteva operaii elementare folosind primele dou metode.

IntersectOperaia primete ca date de intrare una sau mai multe caracteristici cu geometrie nu obligatoriu deacelai tip (poligon, polilinie, punct) i returneaz o nou caracteristic (care poate avea i o geometrieimpus de utilizator), n care se stocheaz rezultatul interseciei spaiale dintre datele de intrare.

Operaia este disponibil prin opiunea Intersect a meniului Geoprocessing, sau sub forma unui

operator spaial (invocat de selecia prin locaie) ct i ca instrument de sine stttor nArcToolbox.

Spre deosebire de intersecia realizat prin comanda de selecie prin locaie, operaia ca instrumentgenereaz fizic o nou caracteristic. De asemenea, instrumentul are o generalitate mai mare pentru cpermite, ca date de intrare, mai multe straturi tematice, n cazul operatorului de la selecie fiindposibile doar dou.

Exemplu de utilizare


31/57

19

Avnd un set de date care cuprinde rurile si drumurile publice din Romnia, se dorete obinerea unuistrat tematic distinct care s conin podurile urmare a interseciei geometrice dintre cele 2 straturitematice, date de intrare.

Drumuri i ruri date de intrare

Folosind meniul Geoprocessingalegem operaiaIntersect, sau din seciuneaArcToolbox > AnalysisTools > Overlay > Intersect

Ca date de intrare folosim stratul de drumurirespectiv cel de ruri.Ca date de ieire indicm calea i numele noii caracteristici.

Instrumentul mai pune la dispoziie i ali parametri opionali:- JoinAttributes. Se refer la modul n care caracteristica de ieire va moteni date non-

spaiale din datele de intrare- XY Tollerance. Se refer la tolerana utilizata n validarea interseciei- Output Type. Se poate impune tipul geometriei caracteristicii de ieire


32/57

20

Accesarea operaiei Intersect din interfaa ArcMap

Utilizarea operaieiIntersectdin linie de comand:n fereastra de comenzi Python se vor rula urmtoarele comenzi:

>>> i mpor t ar cpy>>> ar cpy. I nt er sect_anal ysi s ( [ "dr umur i ", "r aur i "] , "podur i ", "" , "" , "POI NT")

Prima comand este necesar pentru ncrcarea n sesiunea de lucru a librriei arcpy, care ne permiteaccesarea tuturor instrumentelor de geoprocesare puse la dispoziie de ArcGIS.

A doua comand ruleaz operaiaIntersect. Parametrii din paranteze sunt separai prin virgul i auaceeai ordine precum n fereastra utilizat anterior i anume:

- Caracteristicile de intrare- Caracteristica de ieire- OpiuneaJoinAttributes- Tolerana la intersecie- Tipul geometriei caracteristicii de ieire

Rezultatul operaiei, att din interfaa ArcMap ct i din linie de comand, este prezentat mai jos.


33/57

21

Rezultatul operaiei Intersect

UnionOperaia primete ca date de intrare una sau mai multe caracteristici cu geometrie de acelai tip ireturneaz o nou caracteristic, n care se stocheaz rezultatul reuniunii geometrice, la nivel de date,dintre caracteristicile de intrare.

Exemplu de utilizare

Avnd ca date de intrare o selecie a regiunii de dezvoltare NE din stratul tematic regiuni, i oselecie a judeelor Vrancea i Galai din stratul tematic judee, se dorete obinerea unui strattematic distinct care s conin ntr-o reuniune geometric i la nivel de date, regiunea istoricMoldova.

Folosind meniul Geoprocessing alegem operaia Union, sau din seciunea ArcToolbox > AnalysisTools > Overlay > Union

Ca date de intrare folosim stratul de regiunirespectiv cel dejudee.Ca date de ieire indicm calea i numele noii caracteristici.

Instrumentul mai pune la dispoziie i ali parametri opionali:- JoinAttributes. Se refer la modul n care caracteristica de ieire va moteni date non-

spaiale din datele de intrare- XY Tolerance tolerana pentru calculul geometric- Gaps allowed opiune pentru ignorarea poligoanelor vide rezultate a reuniunii geometrice


34/57

22

Regiunea NE i judeele Vrancea i Galai date de intrare

Accesarea operaiei Union din interfaa ArcMap

Utilizarea operaiei Uniondin linie de comandn fereastra de comenzi Python se vor rula urmtoarele comenzi:

>>> i mpor t ar cpy


35/57


36/57

24

Selecie cu regiunea NE i judeele Vrancea i Galai date de intrare

Accesarea operaiei Merge din interfaa ArcMap

Utilizarea operaieiMergedin linie de comand:n fereastra de comenzi Python se vor rula urmtoarele comenzi:

>>> i mpor t ar cpy>>> arcpy. Sel ect Layer ByAt t r i but e_management ( " r egi uni " , "NEW_SELECTI ON" ,"nume=' Nor t h East ' " )


37/57

25

>>> arcpy. Sel ect Layer ByAt t r i but e_management ( " j udete", "ADD_TO_SELECTI ON" ,"nume=' Vr ancea' or nume=' Gal at i ' " ) >>> arcpy. Merge_management ( [ " j udet e", " r egi uni " ] , "mol dova")

Rezultatul operaiei Merge

In cazul acestei operaii, spre deosebire de union, dac exist atribute cu aceleai nume ele sunt

contopite ntr-un singur atribut, cu numele respectiv, n tabela rezultat. De exemplu, cmpul numeesteprezent i n tabela regiunii njudetens n rezultat se pstreaz doar o singur dat cmpul numencare se vor stoca numele elementelor stocate.

DissolveOperaia primete ca date o caracteristic i returneaz o nou caracteristic, n care se stocheazrezultatul agregrii geometrice i la nivel de date dintre caracteristicile de intrare, dup un criteriuprestabilit (opional).Agregarea se face astfel:

- Dac nu exist nici un criteriu de agregare indicat i nici nu sunt elemente selectate atuncise agreg toate elementele i rezultatul va fi un nou element;

-

Dac nu exist nici un criteriu de agregare indicat dar sunt elemente selectate atunci,elementele selectate vor fi agregate ntr-un nou element;- Dac se indic un criteriu de agregare atunci agregarea se va face pentru toate elementele

care ndeplinesc criteriul i astfel pot fi generate mai multe elemente n rezultat.Criteriul de agregare se indic prin marcarea cmpului (cmpurilor) pe baza cruia se face agregarea.Astfel, se genereaz elemente prin agregarea acelor tupluri care au aceeai valoare n cmpul indicat.

Exemplu de utilizare 1


38/57

26

Avnd ca date de intrare o selecie a judeelor din regiunea Moldova, se dorete construirea unui strattematic distinct care s descrie ntr-un singur poligon regiunea Moldova.

Folosind meniul Geoprocessingalegem operaiaDissolve, sau din seciuneaArcToolbox > DataManagement Tools > Generalization > Dissolve

Selecie cu judeele regiunii istorice Moldova date de intrare

Accesarea operaiei Dissolve din interfaa ArcMap


39/57

27

Utilizarea operaieiDissolvedin linie de comand:n fereastra de comenzi Python se vor rula urmtoarele comenzi:

>>> arcpy. Sel ectLayerByAt t r i but e_management ( " j udet e", "NEW_SELECTI ON" , " [ sr ] =' ne' " ) >>> ar cpy. Sel ect Layer ByAt t r i but e_management ( " j udete", "ADD_TO_SELECTI ON",

" [ nume] =' Vr ancea' or [ nume] =' Gal at i ' " ) >>> ar cpy. Di ssol ve_management ( " j udet e", "mol dova")

Rezultatul operaiei DissolveUndesreste cmpul care stocheaz simbolul regiunii de care aparine judeul respectiv.Exemplu de utilizare 2Avnd ca date de intrare stratul tematicjudete, pe baza cmpului de agregaresr, se dorete construireaunui strat tematic distinct care s conin regiunile de dezvoltare din Romnia. In acest caz, vor rezultaun num de poligoane egal cu numrul de valori unice al cmpului sr. Un element spaial (poligon) seva construi prin agregarea poligoanelor corespunztoare tuplurilor care au aceeai valoare pentrucmpulsr.


40/57

28

Tabelul de atribute pentru stratul tematic judee

Fereastra operaiei Dissolve, cu opiune pentru cmpul Dissolve_Field


41/57

29

Rezultatul operaiei Dissolve dupa cmpul simbol regiune

BufferOperaia primete ca date de intrare o caracteristic cu orice tip de geometrie (punct, polilinie saupolygon) i returneaz o nou caracteristic de tip poligon, care nconjoar datele de intrare la odistan stabilit de utilizator.

Exemplu de utilizare:Dup selecia rului Olt se poate construi regiunea din jurul lui construind un buffer. Operaia deconstruire a buffer-ului se declaneaz din componenta ArcToolbox >> Analysis Tool >> Proximity>> Buffer, setarea parametrilor se face prin dialogul din figura de mai jos.

Dialog pentru setarea parametrilor operaiei de creare a unui buffer

Principalii parametri au semnificaiile:


42/57

30

- Input Features- caracteristica spaial n jurul creia se creaz buffer-ul, n exemplu estevorba de riuri, mai precis riul Olt anterior selectat;

- Output Feature Class - denumirea caracteristicii spaiale de ieire, implicit esteriuri_Buffer, adic bufferul se va constitui ntr-o caracteristic spaial de sine stttoare;

- Linear unit- este parametrul prin care se stabilete distana la care se va trasa buffer-ul n

raport cu caracteristica spaial de intrare; pe de alt parte, tot aici se poate stabili iunitatea de msur a distanei.Rezultatul operaiei se poate observa n figura 13. Astfel, stratul tematic riuri_Buffer definete osuprafa, construit n jurului rului Olt la o distan de 2 km. Obinerea regiunii (a buffer-ului) sepoate face i prin comanda:

>>> ar cpy. Buf f er _anal ysi s( "r aur i ", "D: / t est _bdsa/ bd1. mdb/ r i ur i _Buf f er ", "2000Meters" , "FULL" , "ROUND", "ALL" )

Parametrul ncrcat cu valoareaFULLindic faptul c buffer-ul va fi construit de jur mprejurul rului;ROUND indic faptul c la extremitile vor fi rotunjite; iar ALL c toate poligoanele constituite sevor agrega formnd un singur poligon rezultat.

Figura 13 Buffer aplicat n jurul rului Olt

Operaia de decupare (Clip)Operaia de decupare (Clip) realizeaz decuparea unei caracteristici spaiale n funcie de spaiulocupat de o alt caracteristic spaial.

Exemplu de utilizare:Se dorete crearea unei date spaiale care s conin rurile care trec prin judeul Prahovaatunci se potdecupa rurile n funcie de poligonul aferent judeului Prahova. Mai nti se selecteaz judeulPrahovadup care se selecteaz din ArcToolbox >> Analysis Tools >> Extract >>Clipi apare un


43/57

31

dialog care se va completa conform figurii de mai jos. Astfel, se indic caracteristica ce se va decupa,caracteristica pe baza creia se face decuparea i unde se va stoca rezultatul.

Operaia Clip

Rezultatul operaiei se ilustreaz n figura de mai jos.

Rezultatul operaiei de decupare

Operaia se poate efectua i prin executarea comenzii:

>>> ar cpy. Cl i p_anal ysi s( "r aur i ", "j ud", "D: / t est _bdsa/ bd1. mdb/ r i ur i _PH")


44/57

32

Geoprocesarea prin componenta ModelBuilder din ArcGIS

Dup cum s-a putut observa pn acum s-au efectuat operaii de geoprocesare elementaredeclanate fie prin utilizarea meniurilor, a instrumentelor din ArcToolbox sau scrierea de comenzi. Invederea realizrii de procesri complexe asupra datelor, operaiile trebuie nlnuite ntr-un flux de

procesare care s fie ulterior executat unitar. Componenta ModelBuilder faciliteaz construirea defluxuri de procesare a datelor pornind de la o schema descris n mod vizual, ce combin operaiielementare din ArcToolbox. Aceast component se identific n ArcGIS sub forma unei ferestre delucru care se invoc de la meniul Geoprocessing / ModelBuilder. Un astfel de model trebuie stocatntr-o component specific din GIS i anume ntr-un Toolbox. Un Toolboxse poate construi astfel: nfereastra Catalog, n locaia dorit, se d click dreapta, se alege din meniul contextualNew / Toolboxca n figura x11.

Figura x.11 Construirea unui nou Toolbox

Astfel se construiete elementul Toolboxdup care pe acel element se d iar click dreapta i se alegeModelpentru a apare fereastra componentei i evident pentru a construi modelul. Numele implicit esteModelns el se poate schimba prin redenumire.

Pentru exemplificare, se va construi un model care realizeaz selecia drumului E85pe hart.Pentru acest lucru se va alege operaia de selecie (Select Layer by Attribute) din System Toolboxesiprin drag and drop se trage instrumentul pe fereastra componenteiModelBuilderca n figura x.12.


45/57

33

Figura x.12 Includerea unui element in ModelBuilder

Se observ c elementele sunt necolorate ceea ce sugereaz utilizatorului c modelul nu poate fiexecutat n aceast stare. Pentru a putea fi rulat instrumentul trebuie deschis pentru a i se specifica

parametrii de intrare. Acest lucru de face dnd click dreapta pe instrumentul propriu-zis i apoi sealege Open (figura x.12). Dup efectuarea acestei operaii apare fereastra de interaciune ainstrumentului i utilizatorul introduce parametrii de selecie dorii (alege stratul tematic drumuri iindic clauza wherede tipul nume2 = E85dup care confirm operaia apsnd OK. Operaia se vavizualiza ca n figura x.13.

Figura x.13 Operaia parametrizatcorespunztor

Se observ c:- Elementele au fost colorate n diferite culori (albastru pentru parametri de intrare ai

modelului, maro pentru operaie iar verde pentru date de ieire din operaie);- Datele se figureaz n forme ovale n timp ce operaia se figureaz printr-un dreptunghi;- Se observ c elementele sunt interconectate prin sgei ceea ce indic un flux.

Modelul astfel construit se poate executa apasnd butonulRunde pe toolbar-ul ferestrei sau din meniulModel / Run. Dup execuia modelului pe hart nu se observ nimic ns dup un refreshla fereastrade vizualizare a hrii (de la Toolbar-ul Tools se apas pe butonul Full Extent) drumul E85 apare

selectat. Dac se dorete ca rezultatul s fie vizibil pe hart atunci n fereastra modelului se selecteazrezultatul (drumuri (2)) se d click dreapta i se bifeaz opiuneaAdd to Display(figura x.14) iar dupexecuia modelului, pe hart va apare direct rezultatul dup cum se poate observa n figura x.15.


46/57

34

Figura x.14 Setarea opiunii de afiare a rezultatului

Figura x.15 Rezultatul afiat pe hart

Dup execuia modelului se observ c elementele executate (operaiile i rezultatele) sunt afiate cuun efect de umbrire ceea ce denot c operaiile tocmai au fost executate (figura x.15). Dup execuiacu succes a modelului se nchide fereastra componentei, se salveaz modelul i acesta va apare ntoolbox-ul n care acesta a fost creat. Un astfel de model se execut ori de cte ori este nevoie dnddublu click pe el. Dac facem acest lucru pe modelul nostru va apare o fereastra ca n figura x.16 ncare ni se precizeaz c modelul nu are parametri i dac se apas pe OK modelul se execut. Defiecare dat pe hart se va selecta acelai lucru (drumulE85).

Figura x.16 Fereastra de interfaa modelului


47/57

35

Pentru a da mai mult generalitate unui model acesta se parametrizeaz astfel nct rezultatuls fie diferit n funcie de valorile parametrilor de intrare. De exemplu, n cazul modelului nostru,dorim ca stratul tematic din care se vor selecta caracteristici s poat fi ales din cele existente n harti n plus, expresia de selecie a caracteristicilor s poat fi introdus tot ca parametru. Datele care vorfi asumate ca parametri ai modelului se disting prin faptul c au nscris litera Pn fluxul modelului ca

n figura x.17. Modelul se editeaz n cadrul componentei ModelBuilder prin selecia lui dincomponenta Toolboxdup care se d click dreapta i se alege opiunea Edit. O dat se parametrizeazprin selecia ei n cadrul modelului dup care se d click dreapta i se bifeaz opiunea ModelParameter figura x.17.

Figura x.17 Parametru al modelului

Fiind vorba de parametrizarea stratului tematic, utilizatorul prin intermediul interfeei va putea alegestratul tematic pe care dorete s-l proceseze. Pentru ca n interfa comentariul parametrului s fie nconcordan cu semnificaia lui se va redenumi elementul prin selecia lui i apoi click dreapta i seselecteaz opiunea Rename. Fcnd aceast operaie se va putea introduce noua denumire (figurax.18) care va apre n interfaa modelului.

Figura x.18 Fereastra de redenumire a parametrului

Pe lng transformarea unor date de intrare n parametri ai modelului se mai pot defini i variabileindependente care joac rol de parametri i care vor fi utilizate de ctre instrumentele din model. Incazul nostru dac utilizatorul poate alege stratul tematic atunci condiia de selecie trebuieparametrizat pentru c e puin probabil ca ea s aib sens n noul context. O variabil independent seinclude n model de la meniul Insert / Create Variable...dup care va apare o fereastr ce-i permiteutilizatorului s selecteze tipul variabilei; n cazul nostru se va alege SQL Expression. Legarea

variabilei de instrument se va face selectnd instrumentul dnd click dreapta i Open. In fereastra cares-a deschis se va alege la condiie (Expression) numele variabilei care tocmai a fost adugat la modeli anume SQL Expression, ca n figura x.19.


48/57

36

Figura x.19 Substituirea expresiei de selecie din variabil

Dup efectuarea acestei operaii se observ n model c variabila s-a conectat la instrument, ea va fiindicat ulterior ca fiind parametru i va apare necolorat pentru c nu este iniializat adic expresiaeste vid. Pentru a verifica corectitudinea modelului variabila trebuie iniializat (click dreapta / Open)

ns dac modelul se execut din toolbox i nu din componenta ModelBuilder parametrii apar ninterfa i pot fi setai corespunztor (figura x.20).

Figura x.20 Interfaa modelului dupparametrizare

Se observ c dup parametrizare utilizatorul poate indica stratul tematic care va intra n procesare iarconstructorul de expresii SQL va utiliza n interfaa sa, pentru a genera expresia de selecie, cmpurilestratului tematic ales. In mod evident, utilizatorul poate folosi modelul pentru a selecta date din diferite

straturi tematice indicnd i condiia de selecie.

Inlnuirea operaiilorntr-un flux de geoprocesare presupune ca operaiile s se bazeze i perezultatele operaiilor anterioare, cu alte cuvinte datele de intrare pentru o operaie sunt datele de ieireale unei operaii anterioare. Pentru exemplificare, s presupunem c dorim s construim un buffer njurul elementelor spaiale selectate la o distan de 5 km. Operaia de bufferizare va avea ca date deintrare rezultatul operaiei de selecie i distana. Pentru distan se va construi o variabil de tipLongn care utilizatorul va introduce distana exprimat n metri, de exemplu 5000, variabila va fi


49/57

37

redenumit Dist. Se deschide instrumentul de construire a buffer-ului i se introduc parametriicorespunztori, de exemplu pentru caracteristica care va fi buffer-izat se va introduce drumuri adicaceea ce a rezultat din operaia de selecie i se afl n model. Dup ce se ncarc cu date instrumentulbuffer se observ c variabila Dist nu este conectat la nici o operaie. Conectarea se face cuinstrumentul de conectare Connect din toolbar-ul componentei. Cu ajutorul instrumentului se

conecteaz variabilaDistcu instrumentulBufferi apare un meniu contextual din care utilizatorul vaselecta parametrul ce va fi substituit prin variabila creat, n exemplul nostru Distance, ca n figurax.21.

Figura x.20 Conectarea variabilei la instrument

Se mai observ n figura x.20 c variabilele independente sunt colorate cu albastru mai deschis dacsunt iniializate cu valori. Pn acum, n acest exemplu, au fost definii parametri de intrare care s-aumapat pe datele de intrare cerute de operaie ct i pe baza unor variabile independente create n model

(de exemplu SQL ExpressionsauDist).Unui model i se pot ataa i parametri de ieire. Acest lucru este util cnd dorim ca rezultatului

final sa-i asociem un nume, s indicm workspace-ul unde va fi stocat iar el va fi adugat ladocumentul hart ca strat tematic n mod implicit. Din punct de vedere tehnic, acest lucru se realizeazprin indicarea variabilei rezultat drept parametru. In cazul nostru variabila rezultat al operaieiBuffereste element_buf i aceasta devine parametru prin bifarea opiunii Model Parameter. Pentru ageneraliza modelul, se redenumete variabila element_buf n Rezultat. Prin rularea modelului astfelconstruit direct din Toolbox se va afia fereastra de interaciune cu utilizatorul ca n figura x.21.


50/57


51/57

39

paralele n sensul c aceast operaie are ca dat de intrare stratul tematic iniial i rezultatul nu se maileag de nici o operaie. De aceea, vrem s ne asigurm c operaia de deselecie se face dupconstruirea buffer-ului, lucru care se realizeaz prin conexiunea explicit dintre Rezultat i cea de-adoua selecie care are doar rolul de a terge elementele selectate ca n figura x.23. Cnd se faceconexiunea se va alege din meniul contextual opiunea Preconditioniar nModel Builderacest lucru

se va face printr-o sgeat punctat dup cum se observ n figura x.23.

Figura x.23 Exemplu de precondiie

Construirea de scripturi Python i adugarea lor la un modelConstruirea unui script Python se face dnd click dreapta pe Toolbox-ul n care acesta se va stoca apoiAdd/Script. Numele fiierului n care se va stoca scriptul trebuie s aib extensia py. Scriptul se scriecu editorul de texte dup care se ruleaz ca un instrument sau un model obinuit. Tipul modulului esteindicat printr-un icon distinct pentru: instrument , model i script . Scripturilor li se potasocia parametri, acest lucru se face dnd click dreapta pe script, se alege Propretiesi se alege tab-ulParameters. In fereastra care apare n acest context se pot aduga parametrii scriptului care se va

realiza ntr-o list de parametri, pentru fiecare se indic ceea ce se dorete s apar ca si comentariu ninterfa, tipul parametrului ct i direcia (de intrare sau de ieire). Preluarea n script a valoriiparametrilor de intrare se face cu funcii de tipul arcpy.GetParameter care primete ca parametruindexul parametrului scriptului. Pentru cei de ieire se seteaz valoarea n cadrul scriptului cu funciide tipul arcpy.SetParametercare primete indexul i valoarea.Pentru a exemplifica cele menionate se va scrie un script care pe baza unei simbologii de tipGraduated Colorscoloreaz judeele dup un cmp al tabelei judete, preciznd numrul de intervalede valori. Pentru a realiza acest lucru se procedeaz la a simboliza stratul tematic judete dup tipul desimbologie mai sus menionat, se va indica un camp pentru simbolizare, numarul de clase i ceea ceeste important de precizat este rampa de culori pentru c ea nu se mai poate schimba din cod. Dupsimbolizare, se va salva explicit stratul tematic ca layer ntr-un fiier cu extensia lyr(simbol.lyr).

Scriptul, n fapt, realizeaz asocierea acestei simbologii unui strat tematic de acelai tip spaial pentrucare se va meniona cmpul de simbolizat i numrul de clase.

import arcpynum_jud = arcpy.GetParameterAsText(0) #preluare parametru de intrare (stratul tematic)mxd = arcpy.mapping.MapDocument("CURRENT") #documentul hartcurentdf = arcpy.mapping.ListDataFrames(mxd, "Romania")[0] #data frame-ul care conine layer-ul de simbolizatsourceLayer = "d:\gis_sse\simbol.lyr" #precizarea fiierului n care s-a stocat simbologia


52/57

40

layerSymb = arcpy.mapping.Layer(sourceLayer) #obtinerea layerului din fiierupdateLayer = arcpy.mapping.ListLayers(mxd, num_jud, df)[0] #layerul din hartcruia i se va aplica simbologiaarcpy.mapping.UpdateLayer(df, updateLayer, layerSymb, "TRUE") #aplicarea simbologieiupdateLayer.symbology.numClasses = 4 #precizarea numrului de claseupdateLayer.symbology.valueField = "total" #cmpul de simbolizat pe layer

arcpy.RefreshActiveView() # refresh pe hartarcpy.RefreshTOC() # refresh pe TOC

Aa dup cum s-a menionat parametrul scriptului este de intrare i indic stratul tematic cruia i se vaaplica simbologia construit i stocat n fiierul lyr. Scriptul se salveaz, se ruleaz i se poate folosica atare sau se poate include ntr-un model.

Pentru exemplificare, a fost construit un model care determin populaia total pe judee i osimbolizeaz pe hart n 4 clase de valori. Operaiile efectuate care sunt vizibile n modelul construitsunt:

- Adugarea cmpului totalla tabela populatie;- Calcularea cmpului prin adunarea populaiei din orae mari, orase i rural;

-

Adugarea campului totalla tabela judete;-

Efectuarea jonciunii dintrejudeteipopulatie;- Calcularea campului total din judete prin atribuirea valorii campul total din populatie;- Stergerea jonciunii;- Apelul scriptului de efectuare a simbologie;- tergerea cmpului total din tabela populatie.

Toate operaiile descrise sunt vizibile n figura x.24.

Figura x.24 Includerea de script la model

Se observ c scriptul apare n model i este vizibil tipul lui prin iconia specific, se leag de flux prinfaptul c are parametru de intrare ns deoarece are ca scop afiarea unei simbologii pe hart, lui nu is-a mai definit i un parametru de ieire de aceea n model nu figureaz cu nici un rezultat generat.In urma rulrii modelului se obine harta simbolizat pe layer-ul judee dup cmpul total folosind 4clase de valori ca n figura x.25.


53/57

41

Figura x.25 Harta cu simbologia rezultat


54/57

1

Web GIS

Web GIS, ca intersecie ntre mediile Web i GIS, a cunoscut o dezvoltare continu. Sistemeleinformatice geografice au nceput s fie folosite din ce n ce mai des n diverse aplicaii web ce sefolosesc de locaie. n comparaie cu sistemele informaionale geografice tradiionale, dezvoltate

pentru analizeDesktop, Web GIS este definit de mai multe caracteristici:- Acces instant. Utilizatorul are acces la aplicaiile web prin protocolul HTTP, putnd vizualiza

aplicaia, implicit datele care o alctuiesc, de la calculatorul/telefonul personal prin browserulweb;

- Numr mare de utilizatori. Un GIS dezvoltat n mediul Web este folosit de mai muli utilizatorin acelai timp, n funcie de specificul aplicaiei, nefiind nevoie ca acetia s aib experien ndomeniul geospatial;

- Capabilitate de rulare pe diverse platforme. Un avantaj major al Web GIS este c acesta poatefi ncrcat n diverse platforme, majoritatea clienilor fiind browserele web: Mozilla Firefox,Google Chrome, Internet Explorer, Apple Safari (funcionale pentru sisteme de operare diverse Microsoft Windows, Linux, Apple Mac OS);

-

Cost sczut, raportat la numrul mare de utilizatori. De obicei, utilizatorii finali n-au nevoie sinstaleze programe sau s plteasc pentru a accesa un Web GIS;- Uor de folosit de utilizatori. Utilizatorii finali pot fi oameni fr experien n domeniul GIS

sau chiar nefamiliari cu acest termen, ns datorit funcionalitii aplicaiei i intuivitiiumane, uurina de utilizare crete;

- Funcionaliti diverse. n prezent, sistemele informaionale geografice au aplicabilitate ndiverse domenii datorit faptului c orice obiect este legat de poziionarea sa spaial i din cen ce mai multe industrii se folosesc de aceast proprietate.

Acoperind extrem de multe sectoare profesionale active, Web GIS este folosit ca ansamblumultifuncional. Dezvoltarea tehnologiei informaiei poate oferi o platform eficient i sigur pentrudiverse companii, prin mbuntirea logisticii i a distribuiei beneficiilor economice. Web GIS este

reprezentat de o interfa grafic, interogri n baza de date, acces n timp real ntr-o baz de date,funcionaliti de afiare a datelor, n funcie de cererile pe care le face un utilizator prin Web.Extensiile unui GIS prin Web asigur un instrument pentru uzul public.

API reprezint o interfa de programare ce ofer suport pentru o dezvoltare net superioar aaplicaiilor web interactive. API-ul const n librrii de module i metode pentru diverse straturitematice i procesare a acestora, ce asigur o funcionalitate maxim, performan i stabilitate.JavaScript este un limbaj de programare orientat obiect, avnd rolul de a face paginile web interactivei dinamice. API pentru JavaScript se folosete alturi de HTML i CSS pentru a construi pagini webcu funcionalitatea unor aplicaii web.

O arhitectur de baz a unei aplicaii web este cea de tip client server; n general, clientulweb este browserul web i de aceea aceast arhitectur este denumit browser server. n general,

fluxul de funcionare a unei aplicaii este ilustrat n figura 1:- Utilizatorul folosete un client web (de obicei un browser web) pentru a iniia o cerere ctre

serverul web, prin introducerea unui URL sau prin accesarea unui link dintr-o pagin web;- Serverul web primete cererea, analizeaz URL-ul, localizeaz respectivul document sau

script, returneaz respectivul document sau execut script-ul i returneaz rspunsulscriptului ctre client. Rspunsul este de obicei n format HTML;

- Clientul web (browser-ul) primete rspunsul, l livreaz i l face vizibil utilizatorului nfereastra browser-ului.


55/57

2

Figura 1 - Arhitectura de baza unei aplicaii de tip client - server

Exist trei pivoi de baz pentru WWW(World Wide Web): HTTP, URL i HTML (figura 2).Toate aceste elemente sunt considerate standarde internaionale i sunt administrate de W3C (WorldWide Web Consortium). URLreprezint un subset al URI (Uniform Resource Identifier) i are rolulde a determina locaia unei resurse pe Internet i mecanismul pentru a o apela; este cunoscut i subdenumirea de adresa web, fiecare pagin web avnd un URL unic la nivel global. Fr acest URL,resursele web nu ar fi putut fi interconectate pentru a forma mediul web aa cum este cunoscut astzi.

Figura 2 - Cele trei standarde de baza pentru WWW

HTTPeste reprezentat sub form de seturi de reguli i proceduri folosite att de clientul web,ct i de serverul web pentru a comunica. Att cererile, ct i rspunsurile ntre client i server se faccu o structur de header i body.

HTML reprezint cel mai important limbaj de construire a paginilor web, fiind codul-surspentru majoritatea acestora. Documentul HTML conine informaii despre design-ul i formatulpaginii web, browser-ul afind pagina exact aa cum a fost formatat. Fiind un limbaj de marcare,HTML este definit de un set de tag-uri (etichete). Afiarea i formatul elementelor pot fi modificate cu

URL HTTP

HTTP


56/57

3

ajutorul CSS, un limbaj de scriptare folosit pentru a stiliza paginile web; poate fi integrat direct nfiierul HTML sau poate fi scris ntr-un fiier separat i refereniat n documentul HTML.

Pentru a explica pe scurt procesul de dezvoltare a aplicaiilor web i tehnologiile ce suntfolosite n comunicarea dintre server web i client web, vor fi definite cteva noiuni importante:tehnologie server-side, tehnologie client-side iformate interoperabile de date.

Tehnologia server-side include serverul web i limbajele de programare care ruleaz ninteriorul lor. Serverele web gzduiesc site-urile web i se conformeaz standardului HTTP. Au rolulde a primi cereri HTTP de la client i de a le returna un rspuns HTTP. Cele mai folosite servere websunt: Apache Web Server (este cel mai folosit server web, cu licen gratuit; poate rula pe toatesistemele de operare i este performant, stabil, facil de configurat), Internet Information System(server web dezvoltat de Microsoft, folosit mpreun cu Microsoft Windows; al doilea cel mai folositserver web), Oracle/Sun Java System Web Server etc.

Tehnologia client-side (browser-side) se refer la tipul de client care trimite o cerere ctreserver i limbajele de programare care ruleaz n interiorul acestora. Cel mai popular client web estebrowserul web, alturi de aplicaii desktop sau pentru telefoane.Browserul webreprezint un programfolosit de un utilizator pentru a direciona i prezena resurse din mediul web, respectiv pentru a

interaciona direct cu aceste resurse virtuale. Din punct de vedere tehnic, browser-ul web, ca i client,implementeaz specificaii HTTP, HTML i JavaScript, astfel realizndu-se comunicarea cu servereleweb; prin rspunsul primit, browser-ul afieaz documentul HTML i execut codul script nJavaScript, de exemplu. Cele mai folosite browsere sunt Mozilla Firefox, Google Chrome, InternetExplorer, Apple Safari. De menionat este faptul c o aplicaie se poate afia diferit n funcie debrowser-ul folosit, n funcie de cum interpreteaz fiecare browser specificaiile HTML i JavaScriptprimite. JavaScript este un limbaj de tip script care ruleaz n interiorul paginilor web, avnd carezultat pagini dinamice, interactive i performante. JavaScript are avantajul de a fi uor de folositchiar i de ctre dezvoltatorii fr experien n programare. n plus, JavaScript asigur i o siguranpersonal deoarece are acces limitat la hard drive-ul local aflat pe calculatorul utilizatorului.

Formatele interoperabile de date ntre server-ul web i clientul web se folosesc pentru a

mbunti performana, eficiena i viteza de ncrcare a aplicaiei. JSON este un format pentrutransferul de informaii, de tipul obiectelor, string-urilor, numerelor, iruri de valori etc., dup regulibine stabilite. JSON este formatul nativ pentru JavaScript.Aceste concepte sunt universal valabile pentru mediul web i aplicndu-le pentru Web GIS, se observfaptul c o aplicaie Web GIS este o aplicaie web clasic cu capabiliti GIS. Arhitectura de bazpentru mediul Web GIS este asemntoare cu cea clasic pentru mediul Web, cu meniunea c suntadugate componente GIS (figura 3). Procesul de trimitere a unei cereri de la un client web ctre unserver Web este aproximativ acelai:

- Utilizatorul ncarc aplicaia Web GIS cu ajutorul unui client (un browser Web);- Clientul web trimite o cerere pe Internet ctre server-ul web prin HTTP;- Server-ul web transmite mai departe ctre server-ul GIS cererile cu caracter GIS;

-

Server-ul GIS solicit i recupereaz datele stocate ntr-o baz de date i proceseazcererea;- Rezultatul stocat pe server-ul GIS, sub form de date, nregistrri, hart, rut etc., este

trimis ctre client de ctre server-ul web, tot prin protocolul HTTP;- Clientul web afieaz rezultatul pentru utilizator.

Server-ul GISeste cea mai important component din ntregul sistem, de acesta depind proprietileaplicaiei performana, stabilitatea, funcionalitatea, capabitatea de fi optimizat. Un server GISpoate avea urmtoarele funcionaliti:


57/57

- Capacitatea de a livra capabiliti prin servicii Web, n concordan cu standardele OGC (Opengeospatial Consortium): WMS, WFS, WCS, KML etc.

- Capacitatea de a obine servicii de nalt calitate, inclusiv servicii de tip cache, serviciioptimizate pentru a dobndi performan maxim.

- Capacitatea de a gzdui API-uri pentru a construi aplicaii interactive.

Figura 3 - Arhitectura de baza unei aplicaii Web GIS

Baza de date GIS de pe server reprezint locul i platforma unde sunt stocate datele necesarepentru un GIS. Datele pot fi diverse, de la vector i raster i pn la date 3D. Calitatea datelorinflueneaz major funcionalitatea aplicaiei.

Exist numeroaseAPI-uri pentru dezvoltarea aplicaiilor web GIS folosind Javascript: ArcGISAPI pentru Javascript, Google Maps API, Leaflet, OpenLayers. Toate acestea sunt definite de multiplemodule i metode diverse pentru a ajunge n final la a implementa o hart funcional ntr-o aplicaieweb.

ArcGIS API pentru Javascript este compatibil cu urmtoarele browsere web: Google Chrome,

Mozilla Firefox, Apple Safari, Internet Explorer. Acest API a fost dezvoltat folosit librria deinstrumente Dojo pentru a asigura stabilitatea aplicaiei, indiferent de browser-ul folosit. Folosindlibrrii, dezvoltatorului i este mai uor s construiasc o aplicaie datorit codului care nu mai este attde complex i aplicaia, odat finlizat, este mai stabil i performant. Pe lng setul de instrumenteDojo, dezvoltatorul se mai poate folosi de diverse widget-uri (denumite Dijits) pentru a adugaelemente precum butoane, cmpuri de text, meniuri, hart de referin etc.

Documents

Note Curs GIS SSE