SISTEME DE INFORMATII GEOGRAFICE

1. SIG CARACTERIZARE GENERALA2. INCURSIUNE ISTORICA3. PARTILE CONSTITUTIVE ALE GIS4. MODELE DE DATE5. BAZE DE DATE6. GEOREFERENTIEREA7. ALGORITMI VECTORIALI PENTRU CONSTRUIREA TOPOLOGIEI8. ALGORITMI PENTRU PRELUCRAREA DATELOR IN FORMAT RASTER

9. ALGORITMI PENTRU SUPRAFETE 3D IMPLEMENTAREA SI MANAGEMENTUL PROIECTELOR GIS. PERSPECTIVE DE DEZVOLTARE

C11. SISTEMELE DE INFORMAII GEOGRAFICE: CARACTERIZARE GENERAL GIS au cunoscut o dezvoltare vertiginoas; extindere semnificativ a domeniilor de aplicaii:

gospodrirea resurselor naturale i a terenurilor; recensmntul populaiei, topografie i cartografie, analize de pia, managementul utilitilor; accesul prin internet la datele geografice necesare unui numr din ce n ce mai mare de beneficiari.

exist peste 200 de produse informatice ce se pot include n categoria GIS Definitii ale GIS un set puternic de instrumente pentru colectarea, stocarea, extragerea dup necesiti, transformarea i prezentarea datelor

spaiale referitoare la lumea real, urmrindu-se un anumit ansamblu de obiective (Burrough i McDonnell, 1998); tehnologie informatic ce stocheaz, analizeaz i prezint date att spaiale, ct i nespaiale (Parker, 1998); un sistem pentru colectarea, stocarea, manipularea, analiza i prezentarea de date ce sunt refereniate spaial fa de

Pmnt (Department of Environment, 1987); un sistem de baze de date, n care majoritatea datelor sunt indexate spaial i care sunt supuse unui set de proceduri cu

scopul de a rspunde la ntrebri privind entitile spaiale din baza de date (Smith et al., 1987); orice set de proceduri manuale sau bazate pe calculator, utilizat pentru depozitarea i manipularea datelor georefereniate

(Arnoff, 1989); un set automatizat de funcii ce pune la dispoziia specialitilor capaciti superioare de reinere, redare, manipulare i

prezentarea datelor cu localizare geografic (Ozemoy et al.,1981); un sistem de susinere a deciziilor implicnd integrarea datelor cu referire spaial ntr-un mediu de rezolvare a

problemelor (Cowen, 1988). O definiie mai cuprinztoare, ce pune n eviden i principalele componente din structura unui GIS aparine firmei

Environmental Systems Research Institute, Redlands, CA, firm ale crei produse GIS sunt utilizate n peste 40% din aplicaiile pe plan mondial n domeniu: GIS este o colecie organizat de echipamente de calcul, programe, date geografice i personal, conceput pentru culegerea, stocarea, actualizarea, manipularea, analiza i prezentarea eficient a tuturor formelor de informaii cu refereniere geografic (***, 1990). Geographical Information Systems = Sisteme de Informaii Geografice De remarcat c, n diversele definiii ale GIS, apar termenii de date, respectiv informaii, care, totui nu sunt sinonimi.

Astfel, datele se refer la un ansamblu de valori sau de elemente de caracterizare a unor situaii reale cum ar fi amplasamente, procese, fenomene i evenimente sub forma unor reprezentri numerice, alfanumerice, simboluri sau semne convenionale. Atunci ns cnd aceste date sunt supuse unor procese de structurare, transformare, formatare sau modelare pentru a fi efectiv utilizabile de ctre beneficiar pentru rezolvarea unei probleme date, ele devin informaii utilizabile direct pentru fundamentarea procesului decizional considerat.

Toate definiiile prezentate au la baz noiunea de sistem. In general, aceasta se refer la o mare varietate de situaii, n funcie de contextul de utilizare. n principiu, putem ntlni sisteme obiective, prezente implicit n natur i sisteme create de om pentru facilitatea nelegerii i conducerii unor procese de importan tiinific, economic, tehnic, tehnologic sau social.

Tipuri de ntrebri reprezentative abordabile prin GIS Nr. crt.

Domeniul de referin ntrebare tipic Mod de exprimare

1 Amplasament Ce se gsete n punctul definit de utilizator? Nume, coordonate geografice, coordonate

asociate unei proiecii etc.

2 Condiie Unde se afl mulimea punctelor care satisfac simultan condiiile

specificate?

Specificarea atributelor comune: natura folosinei, tip de sol, bonitate, pant etc.

3 Tendin Ce modificri au intervenit n amplasamentul i intervalul de

timp specificat?

Localizarea zonei de interes i precizarea proiectelor GIS ce conin informaiile

dorite

4 Structur Ce structuri spaiale se pot

evidenia privind evoluia unui proces?

Specificarea procesului respectiv i analiza proiectelor GIS relevante

5 Simulare Ce se ntmpl dac se realizeaz o

anumit aciune n zona specificat?

Materializarea aciunii n proiectul GIS i urmrirea efectelor obinute

O particularitate definitorie a GIS const n faptul c el nu reprezint pur i simplu un sistem de redactare automatizat a materialelor cartografice, ci se constituie ntr-un puternic sistem de analiz ce permite identificarea relaiilor spaiale dintre diversele componente cartografice n vederea fundamentrii procesului decizional. Prin GIS nu se stocheaz hri n mod convenional, ca imagini introduse, pe baza unei tehnologii adecvate, n memoria calculatorului, ci ca informaii structurate sub forma unor baze de date ce permit obinerea hrii tematice dorite la scara specificat de utilizator, conceptul de baz de date oferind i ample posibiliti de pregtire, printr-o analiz adecvat, a deciziei optime.

Aplicaiile GIS n domeniul cadastrului se ncadreaz n categoriile sisteme de informaii geografice asupra teritoriului, analizand problemele de cadastru i de analiz a naturii folosinei terenurilor i sisteme de informaii geografice biofizice, cu referire special la resursele terestre, soluri, hidrologie i numeroase alte domenii conexe. n plus, proiectele realizate pot fi multifuncionale, servind att la fundamentarea evidenelor cadastrale, ct i la evidena populaiei, a impozitrii proprietilor imobiliare, a strii de sntate a populaiei, proiectarea amplasamentului reelelor de utiliti, a imobilelor i construciilor industriale etc.

C2

1.2. INCURSIUNE ISTORIC Termenul de GIS a aprut n primii ani ai deceniului 7 al secolului trecut n contextul dezvoltrii Sistemului de Informaii

Geografice al Canadei (CGIS). n cei peste 40 de ani de existen a GIS, acesta a cunoscut o evoluie i o perfecionare continu pe plan conceptual, dublat de progresele deosebite realizate n domeniul tehnologiei informaiei.

Perioada 1960-1980 reprezint anii de inceput ai evolutiei GIS. Sistemul CGIS, dei a fost conceput la nceputul anilor 1960, s-a materializat doar n 1971 odat cu dezvoltarea capabilitilor de abordare a unor aplicaii grafice de mare anvergur i conceperea unor sisteme performante de gestiune a bazelor de date.

Au existat preocupri ample de gestionare a modului de utilizare a terenurilor att n SUA, ct i n Europa, cu precdere n Suedia i Marea Britanie, cu rezultante remarcabile materializate n sute de pachete de programe de prelucrare a informaiilor de tip geografic.

Aceste realizri au fost utilizate cu precdere de agenii guvernamentale i universiti pentru obiective de cercetare bine delimitate.

Calculatoarele folosite aparineau generaiei 3, cu prelucrare n flux i cu programe i structuri de date individualizate. Pe plan conceptual, prelucrrile au fost abordate n format raster, un format relativ simplu, cu cteva aplicaii realizate

ns i n format vectorial. Aplicaiile erau orientate cu precdere spre gospodrirea resurselor i gestiunea utilizrii terenurilor, abordndu-se

doar foarte limitat aspecte privind problemele de ordin militar, cele referitoare la gestiunea utilitilor i organizarea activitii de transport, planificare urban i cartografiere.

Perioada 1980-1995 a condus la o evoluie mai bine focalizat, facilitat n primul rnd de modul nou de abordare reprezentat de introducerea conceptelor topologice de ctre Corbett n 1979, cu efecte deosebite n stocarea eficient a informaiilor n memoria calculatorului.

Astfel a devenit posibil crearea unor structuri simple de baze de date care s rein:

natura componentei cartografice; localizarea ei; relaiile ei cu celelalte componente cartografice.

Mai mult, firma ESRI a lansat n 1982 programul ARC/INFO pentru minicalculatoare, cu posibilitatea utilizrii formatului vectorial n condiiile apelrii la un model de date georelaional, cu reinerea distinct a informaiilor de amplasament i a atributelor fiecrei componente cartografice.

Ulterior, preocuprile legate de o asemenea abordare au fost preluate i extinse de numeroase alte firme. La sfritul anilor 1980 s-a asigurat i portabilitatea programelor pe scar larg pe sisteme de calcul de tip PC.

Odat cu aceste progrese remarcabile pe plan conceptual n GIS, preocuprile de perfecionare au vizat metodologia culegerii datelor, calitatea lor, standardizarea procedeelor de lucru, extinderea posibilittilor de analiz i organizarea bazelor de date.

In acest fel a devenit posibil integrarea ntr-un tot unitar a formatului vector cu cel raster. Evoluia GIS pe plan conceptual a fost dublat de progresele remarcabile obinute n tehnologia de construcie i

performanele calculatoarelor, care au stimulat extinderea domeniilor de aplicaii ale proiectelor GIS i care au condus la rndul lor la necesitatea realizrii unor aplicaii din ce n ce mai complexe.

Mai mult, s-a ajuns la conceperea unor programe care s nu rspund unor probleme formulate la comand, ci s satisfac o gam foarte diversificat de interese ale unui numr din ce n ce mai mare de utilizatori poteniali.

n acest fel, GIS s-a conturat ca un domeniu distinct al tehnologiei informaiei, foarte bine reprezentat att prin numeroii productori de programe, ct i prin prin structurile colaterale ale productorilor de calculatoare, ale productorilor de echipamente de achiziie a datelor i de prelucrare a imaginilor, a editorilor de reviste i literatur de specialitate specific.

ncepnd din 1995, evoluia GIS s-a materializat cu precdere prin crearea unei infrastructuri informaionale specifice, astfel nct s se asigure accesul ct mai uor al tuturor factorilor interesai, chiar la nivel de persoane fizice, la informaiile GIS disponibile n domeniile structurilor guvernamentale, sntii publice, educaiei i nvmntului i al dezvoltrii urbane.

Asemenea iniiative au fost adoptate recent n numeroase ri, cum ar fi SUA, Canada, Australia, Noua Zeeland, Uniunea European etc.

Aceast infrastructur informaional geografic tinde s se dezvolte chiar la nivel global n msura n care organizaiile internaionale sunt interesate s dispun de un acces facil la informaii transfrontaliere privind navigaia aerian i maritim, prognozele meteorologice, catastrofele naturale i schimbrile climatice globale.

Aceast globalizare a aplicaiilor GIS va permite ca n loc de a utiliza programele specifice pe plan local, s se importe date din cele mai diverse zone geografice pentru crearea de scenarii privind evoluia unor fenomene de naturale sau economice n vederea adoptrii n timp util a celor mai eficiente decizii pentru contracararea efectelor nedorite ale acestora

C3

3. PARILE CONSTITUTIVE ALE GIS 3.1. COMPONENTA HARDWARE

Echipamentele incorporate n GIS sunt reprezentate n esen de unitatea central a calculatorului i perifericele conectate la aceasta. Perifericele au rolul de manevrare a informaiilor prin introducerea lor n calculator, reinerea lor, realizarea analizelor i vizualizarea informaiilor nmagazinate sau a rezultatelor prelucrrilor la care au fost supuse acestea. Nucleul de baz l reprezin procesorul central care realizeaz toate genurile de prelucrri i analize i controleaz toate celelalte componente fizice implicate n introducerea, nmagazinarea i vizualizarea informaiilor geografice. n funcie de performanele unitii centrale, aplicaiile GIS se pot realiza pe supercalculatoare, macrocalculatoare, minicalculatoare, staii de lucru sau microcalculatoare (PC).

Iniial, aplicaiile GIS au fost dezvoltate pe asemenea calculatoare individuale, la ora actual manifestndu-se n mod clar tendina de nglobare a calculatoarelor n reele, un calculator principal avnd acces la mai multe calculatoare subordonate, dup cum, un calculator subordonat poate avea acces simultan la resursele mai multor calculatoare principale (servere). De fapt, datorit performanelor deosebite ale calculatoarelor actuale, acelai calculator poate juca rolul de server sau de calculator subordonat, dar i de server i calculator subordonat n acelai timp. Aceste funcii sunt atribuite n interiorul unei reele locale distribuite de calculatoare. Serverul are n principal rolul de a reine programele i datele de prelucrat, iar calculatoarele subordonate (client) sunt puse la dispoziia utilizatorilor pentru a accesa serverul. Programele de prelucrare pot ns fi rulate pe oricare din cele dou categorii de calculatoare. n cazul programelor GIS concepute pe arhitectura client/server, operaiile de calcul i de stocare a informaiilor ce necesit resurse hard deosebite se realizeaz pe staii de lucru, iar calculatoarele de tip PC sunt utilizate n calitate de clieni ce pun la dispoziie interfaa grafic a sistemului.

3.2. COMPONENTA SOFTWARE n aceste condiii, modelul de baz de date creat permite includerea n aceeai baz de date att a componentelor grafice,

ct i a atributelor asociate acestora. Programele de aplicaii GIS au fost gndite iniial n mod rigid, fr a permite utilizatorilor realizarea unor modificri sau adaptri ale acestora pentru rezolvarea unor probleme speciale. n prezent programele GIS performante sunt concepute n viziunea cutie de instrumente (toolbox), cu posibilitatea personalizrii de ctre utilizatori a unor componente livrate iniial ntr-un format standard. Mai mult, utilizatorii pot scrie secvene de program

pentru a rspunde unor nevoi specifice de prelucrare i analiz. Aceste programe se concep ns ntr-un mediu de programare bine precizat, asociat produsului soft GIS achiziionat cu licen, fr posibilitatea portabilitii acestor secvene de program i n alte programe GIS liceniate. Tendina actual este ns de a se asigura portabilitatea necesar acestor secvene de program personalizate, prin acceptarea formulrii lor n limbaje de programare de uz general, cum ar fi Visual Basic sau Visual C++ i integrarea lor ulterioar n programele GIS liceniate.

3.3. COMPONENTA DE DATE Aceast component asigur posibilitatea de a se aborda cele mai diverse tipuri de probleme care trebuie rezolvate prin

tehnologiile GIS. De aceea, datele reprezint componenta cea mai important, n msura n care sunt disponibile componentele hard i soft i resursele umane necesare. Accesul la date de calitate este un proces laborios, mare consumator de timp i de resurse materiale i umane i determin n mare msur calitatea produselor finale furnizate de GIS. Datele geografice redau amplasamentul i atributele componentelor naturale sau a activitilor umane ce sunt prezente

sau acioneaz n zona de studiu. Aceste date se pot structura pe trei niveluri: reeaua de control geodezic, care ofer cadrul general care permite referenierea reciproc a diverselor seturi de date

geografice i este determinat prin metode geodezice de nalt precizie la nivel naional; baza de date topografice, care este obinut prin metode uzuale de cartografiere la nivel naional prin mijloace terestre i

fotogrametrice; straturile geografice, care sunt reprezentate de date tematice de interes direct pentru GIS cum ar fi cele referitoare la

reeaua hidrografic, reeaua de drumuri, natura folosinei terenurilor i construciile i reelele de utiliti existente. Celelalte elemente de interes n unele aplicaii GIS, ca de exemplu cele legate de structura populaiei dup diverse criterii, evaluarea resurselor naturale, deintorii proprietilor imobiliare, limitele de proprietate n cadrul aceleiai categorii de folosin a terenului etc. pot fi accesate prin investigaii direct pe teren, teledetecie i alte tehnici adecvate.

n cadrul unei baze de date geografice, datele sunt reprezentate n trei formate uzuale: vector, raster i suprafa. n cazul formatului vectorial, obiectele cartografice identificate pe teren se pot reprezenta sub form de puncte, linii sau

poligoane i utilizarea lui se impune atunci cnd obiectele de interes, naturale sau create de om, pot fi identificate cu uurin. Formatul raster este recomandat atunci cnd informaiile de interes se pot reda prin intermediul unei reele de celule,

fiecare celul avnd asociate valori de atribut. Acest format, mare consumator al resurselor calculatorului, i n primul rnd al memoriei, nu este indicat pentru obiecte individuale uor identificabile, dar ofer faciliti deosebite de analiz.

Datele de tip suprafa reprezint realitatea prin intermediul unui set de puncte sau izolinii ce sunt caracterizate prin acelai atribut. Aceste date pot fi redate ntr-un spaiu cu dou sau trei dimensiuni i sunt de mare utilitate pentru modelarea unor procese sau fenomene care se manifest pe spaii mari.

Datele geografice sunt organizate n mod uzual sub form de straturi separate, n concordan cu particularitile dictate de structurile de date nglobate n diversele soft-uri GIS disponibile.

Iniial, soft-urile GIS care au fost concepute au impus utilizarea unor algoritmi distinci pentru prelucrarea fiecreia din cele trei formate de date menionate, fiecare program achiziionat putnd prelucra doar un anumit format de date. n prezent, datorit progreselor deosebite nregistrate n domeniul echipamentelor de calcul i al metodologiei de

prelucrare a datelor, s-a ajuns la conceperea unor programe unitare de prelucrare, indiferent de formatul n care se prezint datele geografice, existnd posibilitatea trecerii rapide de la un format la altul. De aceea, preocuprile recente n domeniul datelor de interes n GIS vizeaz n primul rnd aspecte privind distribuirea datelor ntre diveri utilizatori, asigurarea calitii necesare a datelor i standardizarea procedeelor de lucru n detrimentul accesului la date, structurrii i tipologiei lor. n acest fel se asigur portabilitatea datelor ntre diverse sisteme existente la nivel global. 3.4. COMPONENTA UMAN In primii ani de dezvoltare a GIS pe plan aplicativ, utilizatorii nu erau implicit integrai n structura GIS, deoarece

numrul lor era foarte redus, problemele abordate erau relativ simple, aplicaiile realizate erau foarte limitate i se fcea apel la specialitii n calculatoare pentru rezolvarea unor probleme de strict specialitate din domeniul informaticii. Ulterior, s-a trecut la comercializarea unor programe la cheie, adic programe profesioniste care realizau n mod rigid un anumit tip bine determinat de aplicaii. Mai mult, datorit calculatoarelor din generaia 3, care realizau prelucrri n flux, practic, utilizatorii nici nu aveau acces fizic la echipamentele de calcul.

Odat cu progresele deosebite nregistrate pe plan teoretic i aplicativ n GIS, comunitatea utilizatorilor a cunoscut o amplificare remarcabil, nu numai sub aspect numeric, dar i sub aspectul problematicilor poteniale abordabile. n acest mod, utilizatorii au nceput s se regseasc din ce n ce mai mult ca o component de baz a GIS. Datorit posibilitilor deosebite de vizualizare oferite de GIS, preocuprile de dezvoltare a acestui domeniu erau orientate spre:

facilitarea accesului la informaiile stocate; transferul acestora ntre utilizatori; crearea unor interfee grafice performante.

S-a ajuns n timp la o diversificare a utilizatorilor GIS sub aspectul intereselor lor fa de produsele oferite i al dezvoltrii n continuare pe plan conceptual a domeniului. n prezent se pot evidenia trei categorii de utilizatori GIS: utilizatorii pasivi, care sunt reprezentai de publicul larg i sunt interesai doar n consultarea ocazional a bazelor de date

geografice n expresie GIS pentru obinerea unor informaii de interes general; utilizatorii activi, care sunt reprezentai de cei care utilizeaz proiectele GIS pentru fundamentarea deciziilor i

conducerea activitilor tehnice, economice i manageriale la nivelul unor uniti economice sau administrative;

specialitii n GIS sunt cei care contribuie n mod direct la perfecionarea domeniului. Ei se regsesc n calitatea de manageri GIS, administratori de baze de date, experi n dezvoltarea conceptual de noi aplicaii, analiti de sistem i informaticieni.

C4

4. MODELE DE DATE 4.1. REPREZENTAREA INTERN A DATELOR

Dup cum se cunoate, calculatorul poate reine doar informaii redate ntr-o form accesibil acestuia, avnd n vedere componentele structural-funcionale elementare ale acestuia, definite de dou stri posibile: un condensator ncrcat sau nu, un circuit nchis sau deschis, o poriune dintr-un suport magnetic magnetizat sau nu etc.

De aceea, singurele informaii accesibile sunt sub forma 0 sau 1, asociate uneia sau alteia dintre cele dou stri posibile n care se poate regsi o component elementar.

Pentru reprezentarea intern a numerelor redate n sistemul de numeraie uzual, cel zecimal, alctuite de regul din iruri lungi de cifre, se ajunge, n formatul inteligibil de ctre calculator, adic n sistemul de numeraie binar, la succesiuni mult mai lungi de cifre 0 i 1. De aceea, pentru gestionarea acestora, succesiunea de cifre 0 i 1 se mparte n grupe de cte 8 bii, bitul reprezentnd unitatea elemetar, indivizibil de cantitate de informaie. Se ajunge astfel la octei sau bytes, cel mai mare numr reprezentabil la acest nivel fiind 28-1 adic 255. Acest mod de reprezentare este specific numerelor ntregi. Dac se lucreaz cu poriuni adresabile de memorie de 2, 4 sau 8 bytes, valoarea maxim a numerelor reprezentabile crete simitor, ajungndu-se de exemplu n cazul a 4 bytes la valoarea maxim pozitiv de 4294967295. Dac rezervm o poziie binar i semnului, se pot reprezenta numere ntregi n intervalul -2147483648..2147473647, adic -231..231-1. Informaiile alfanumerice, redate sub form de text sunt reinute prin intermediul codificrii ASCII (American Standard Code for Information Interchange). Fiecare caracter se reine pe 8 bii, ajungndu-se astfel la posibilitatea de a se reda pe un byte un caracter din cele 28-1 adic 255 caractere potenial disponibile.

Hrile produse prin tehnologiile GIS sunt, ca orice hart de altfel, hri de tip analogic. Totui, n mod curent ele sunt cunoscute sub numele de hri digitale deoarece ele sunt obinute pe baza unor informaii redate sub form de cifre (digit n limba englez) existente n bazele de date GIS.

4.2. MODELUL VECTORIAL Reprezentarea intern a hrilor digitale se face pornind de la faptul c legtura dintre localizrile pe teren i pe hart a

elementelor cartografice se realizeaz prin intermediul unei proiecii geodezice adecvate specificului elementelor cartografice reprezentate. Dei pe plan teoretic numrul proieciilor geodezice este foarte mare, iar principiile care stau la baza lor sunt foarte diversificate, n tehnica GIS se opereaz preponderent prin intermediul unui sistem de coordonate, de obicei carteziene, definite printr-un sistem de axe rectangulare x, y. n ara noastr sistemul utilizat n mod oficial n acest context l reprezint proiecia stereografic 1970. Modelul vectorial se recomand atunci cnd elementele de reprezentat sunt identificabile pe teren sub forma unor figuri geometrice de baz cum sunt punctele, liniile sau suprafeele. Ele reprezint componente grafice elementare pentru formatul vectorial de reinere a informaiilor.

4.2.1. Punctele Componenta punct se reprezint pe un amplasament discret i definete un element cartografic cu un perimetru neglijabil

i o form nerelevant pentru a fi reprezentat printr-o alt component grafic elementar posibil. Aceast component poate reprezenta practic chiar un punct n accepiunea lui geometric i cruia nu i se poate asocia deci o suprafa, respectiv o form.

Exemple tipice pentru o astfel de component sunt o born, un stlp al unei reele de curent de nalt tensiune sau un vrf de munte.

n anumite situaii, prin simplificare, se pot reprezenta ca puncte i anumite obiecte cartografice, cum ar fi o cldire, atunci cnd, datorit scrii alese, nu se poate materializa efectiv conturul sau forma ei. n aceste condiii se impune ns asocierea, n baza de date, a informaiilor descriptive sau a atributelor de caracterizare a obiectului respectiv.

4.2.2. Liniile Componenta linie este redat printr-un set ordonat de puncte care, atunci cnd sunt conectate n succesiunea specificat,

alctuiesc o form liniar asociat unui obiect cartografic de lime neglijabil, astfel nct acesta nu poate s dein atributul referitor la suprafa.

Uneori, aceast component nu are realmente suprafa, n cazul curbelor de nivel de exemplu. n alte situaii, cum ar fi cazul reprezentrii drumurilor redate tot sub form de linii, acestora li se poate conferi drept

atribut limea, de unde se poate deduce suprafaa ocupat de acestea. n mod uzual, ntr-un context GIS, aceast component este cunoscut sub numele de arc sau polilinie.

n cazul liniilor, punctele pot fi puncte de nceput sau de sfrit ale unei linii, sau puncte de frngere a liniei, mulimea acestora definind forma fiecrei linii. Fiecare astfel de punct este i el definit printr-o pereche de coordonate x, y. Numrul minim de perechi de coordonate ce pot defini o linie este de dou, n cazul unei drepte. Linia este delimitat de dou puncte. Dac aceste dou puncte au roluri distincte, i anume punct de nceput sau nod_de_la i punct de sfrit sau nod_la, linia are direcie i devine deci, sub aspect matematic, un vector. De aici provine i termenul de reprezentare n format vectorial.

Uneori liniile pot fi subdivizate, reprezentnd de exemplu poriuni ale unui drum cu o suprastructur distinct (asfaltat, pietruit, de pmnt) sau de calitate diferit (drum de calitate, drum deteriorat etc.). Unele linii pot fi netede, cum ar fi de

exemplu curbele de nivel sau serpentinele i pot fi descrise prin utilizarea unor funcii matematice de tip cerc, parabol sau polinom. n acest caz, datele GIS trebuie s exprime i parametrii ecuaiilor ce definesc linia respectiv, cum ar fi raza cercului sau coeficienii unei ecuaii de forma: f(x) = a0 + a1x + a2x2

Curbele netede obinute prin ajustare matematic, pornind de la un set de puncte se numesc curbe spline i sunt de mare utilitate n interpolri sau reprezentarea curbelor de nivel. Odat cu coordonatele fiecrui punct se specific i lista punctelor conectate pentru formarea liniei i ordinea de conectare. n acest fel devine posibil desenarea efectiv a liniilor.

4.2.3. Suprafeele Componenta suprafa este o figur geometric nchis, definit de o linie ce include o zon omogen dintr-un anumit

punct de vedere, cum ar fi o proprietate imobiliar, o parcel, o tarla cultivat cu o anumit cultur agricol, teritoriul unei comune, un bazin hidrografic etc.

Suprafaa mai poart i numele de poligon. Linia ce definete suprafaa are acelai punct de nceput i de sfrit, astfel nct poligonul creat s fie nchis. Componenta suprafa este componenta elemetar cea mai complex, ea putnd s conin la rndul ei i alte suprafee. Astfel, o suprafa poate avea o linie de contur exterioar i una sau mai multe suprafee interioare, fiecare cu linia ei de delimitare4.2.4. Codificarea datelor digitale

n cazul realizrii hrilor pe cale tradiional, detaliile cu diverse semnificaii sunt redate prin intermediul unei legende, care exprim de fapt o modalitate de codificare a informaiilor, prin utilizarea de culori, linii de diverse grosimi i tipuri, simboluri grafice etc. n acest fel, prin amplasamentul diverselor obiecte, definit de coordonate, i prin simbolurile codificate prin legend devine posibil identificarea oricrui obiect reprezentat pe hart.

n mod similar se procedeaz la codificri i n cazul hrilor digitale. Fiecare ir de cifre asociate unui obiect conine o serie de coduri ce permit definirea amplasamentului i a naturii obiectului respectiv. Aceste coduri, numite coduri tematice, sunt reprezentate ca o succesiune de cifre cu o anumit structur. Fiecare secven a succesiunii de cifre are o anumit semnificaie. Coduri numerice utilizabile pentru identificarea grupurilor de obiecte

Seria numeric de cod Grupul de obiecte

1000 Natura folosinei

2000 Forma de relief

3000 Reele de alimentare cu utiliti

4000 Limite

5000 Zone de intravilan

6000 Construcii

7000 Reele de comunicaie

8000 Utiliti Coduri numerice detaliate pentru un anumit grup de obiecte

Codul numeric concret Tipul obiectului

1001 Pdure

1002 Pune

1003 Fnea

1004 Neproductiv

1005 Arabil Practic, vizualizarea sau tiprirea hrilor digitale se bazeaz pe succesiuni de coduri de forma:

-441541005523785387753523788387755 -441541005523791387757523794387766 Aceast secven de cifre este clar formatat, fiind structurat pe succesiuni de cifre cu semnificaie distinct. Grupele de

cifre ce se pot identifica sunt: -4_4154_1005_523785_387753_523788_387755-4_4154_1005_523791_387757_523794_387766

Semnificaia acestor grupe este urmtoarea: -4 semnaleaz nceputul unei secvene de date, cu efectul nceperii desenrii; 4154 reprezint numrul intern de identificare a obiectului de desenat, n cazul de fa o linie; 1005 - limita naturii de folosin, teren arabil, care se poate reda cu o linie de culoare i grosime prestabilite;

523785 - valoarea coordonatei x a punctului de nceput al liniei; 387753 - valoarea coordonatei y a punctului de nceput al liniei; 523788 - valoarea coordonatei x a punctului de sfrit al liniei; 387755 - valoarea coordonatei y a punctului de sfrit al liniei; -4 - sfritul secvenei curente, ncetarea desenrii i trecerea la desenarea urmtorului set de date. Utilizarea codurilor tematice face posibil realizarea desenului la nivel de straturi, fiecrei teme fiindu-i asociate atributele de desenare referitoare la tipul simbolurilor, grosimea, tipul i culoarea liniilor etc. Aceste straturi pot fi apoi suprapuse n ipoteza c informaiile referitoare la fiecare strat sunt georefereniate n acelai sistem de coordonate.

Codificarea este necesar pentru integrarea datelor cartografice digitale ntr-o baz de date. Componenta punct se poate introduce cu uurin ntr-o baz de date deoarece se cunosc coordonatele punctului i atributele ce redau semnificaia acestuia.

Componentele linie i suprafa conin un numr variabil, necunoscut de puncte i un set unic de atribute; de aceea includerea lor n baza de date poate ridica probleme.

Informaiile privind amplasamentul i atributele fiecrui obiect pot fi reinute n fiiere separate sau n acelai fiier. n cazul reinerii n fiiere separate, este necesar un cmp, respectiv un atribut (de exemplu numrul de identificare al

articolului din baza de date) comun. n acest fel devine posibil meninerea permanent a legturii dintre fiecare obiect i atributele asociate lui. Identificatorii articolelor permit separarea obiectelor din cadrul aceluiai grup, iar codurile tematice permit separarea ntre grupurile de obiecte.

C5

4.3. MODELUL RASTER 4.3.1. Aspecte introductive

Modelul specific unei structuri raster se caracterizeaz prin subdivizarea unui spaiu geografic ntr-o reea de celule, dimensiunile acestora definind rezoluia spaial a datelor, care depinde de mrimea celui mai mic obiect de reprezentat.

n principiu, mrimea celulei se recomand a fi mai mic dect jumtatea mrimii celui mai mic obiect reprezentat. Modelul raster poate fi considerat ca model matematic deoarece el este redat de un ansamblu regulat de celule de form ptrat sau dreptunghiular. De aceea, modelele raster mai sunt cunoscute sub numele de modele reea (grid).

Rezoluia geometric a modelului este definit de mrimea celulelor. Mrimile uzuale sunt de 10x10m, 100x100m, 1x1km, 10x10km, dar n unele aplicaii se pot folosi i celule de 5x5m sau chiar mai mici. Fiecare astfel de celul este considerat plan i avnd aceeai cot.

CARACTERISTICI ALE MODELUL RASTER: suprafaa de teren aferent fiecrei celule nu este delimitat n mod explicit; liniile prezint deformaii de tip zig-zag; densitatea de informaii este aceeai indiferent de variabilitatea obiectelor geografice reprezentate; poziia fiecrei celule este dat de numrul liniei i al coloanei asociate, astfel c nu este necesar utilizarea coordonatelor

x,y n acest scop; numerotarea celulelor structurate ca o matrice ncepe din colul stnga sus al reprezentrii; celulele modelului raster sunt cunoscute i sub numele de pixeli (picture element); n cazul GIS, pixelul reprezint componenta cea mai mic a unei imagini care poate fi tratat individual prin prelucrare

sau reprezentare grafic.4.3.2. Construirea modelului raster

Fiecare pixel poate s conin o singur valoare numit atribut pentru caracterizarea lui dintr-un anumit punct de vedere. De aceea, obiectele geografice care sunt caracterizabile prin mai multe atribute se rein sub form de rastere separate

pentru fiecare atribut. Valorile atributelor pot fi numerice sau alfanumerice i pot reprezenta:

variabile fizice ca altitudinea unei celule, temperatura la nivelul solului sau cantitatea de precipitaii czut; structuri teritoriale administrative ce precizeaz judeul, localitatea sau alte uniti; natura folosinei terenului; valoarea unitar a terenului; natura substratului litologic; specia majoritar identificat, definit de o cultur agricol sau forestier;

clasa de bonitate a solului etc.Ca i n cazul modelului vectorial, modelul raster reclam constituirea de straturi care sunt omogene de data aceasta sub

aspectul semnificaiei componentelor cartografice i al naturii atributului considerat. Dac ntr-un strat al unui model vectorial putem constitui pentru fiecare obiect cartografic cte un articol cu toate

cmpurile necesare, modelul raster impune ca fiecare cmp s se constituie ntr-un strat distinct datorit limitrii la unu a numrului de valori reinute la nivelul unei celule pentru fiecare atribut.

De aceea, numrul straturilor ntr-un model raster este mult mai mare dect cel dintr-un model vectorial, ajungnd uneori la ordinul sutelor.

Poziiile celulelor pot fi transformate n coordonate topografice pornind de la coordonatele reale ale centrului celulei considerate origine, de regul prima celul din rndul nti de sus i coloana nti din stnga.

Coordonatele centrelor tuturor celorlalte celule se pot calcula apoi n funcie de dimensiunile celulei modelului raster realizat. De aici rezult apoi coordonatele colurilor celulelor. n structurile de tip raster, aspectele topologice explicite nu mai sunt att de relevante deoarece dac se cunoate poziia

unei celule, definit de numerele de linie i de coloan ce o definesc, se poate cuantifica uor amplasamentul celulelor vecine. Identificarea unui obiect cartografic, cum ar fi un poligon de exemplu, se poate realiza simplu prin cutarea tuturor

celulelor crora li s-a asociat o anumit valoare a unui atribut. Probleme mai complexe apar la identificarea liniei de separaie a dou poligoane adiacente datorit formei specifice a

liniei de separaie comune care de multe ori se prezint ca un numr variabil de celule de grani pe aceeai linie sau coloan a reelei de celule. Operaiile de calcul sunt cu grade de dificultate difereniate: de exemplu, dac suprafaa unui poligon se poate determina

simplu prin numrarea celulelor cu valoarea specificat a unui atribut, cunoscut fiind suprafaa fiecrei celule, cuantificarea perimetrului presupune cutarea tuturor celulelor de pe conturul poligonului.

Se pot realiza cu uurin i analize pe straturi suprapuse prin identificarea atributelor prezente n diverse straturi pentru acelai amplasament al celulelor ce prezint interes.

4.3.3. Posibiliti de codificare a datelor de tip raster Valorile atributului asociat fiecrei celule sunt codificate sub form de numere ntregi sau, dup caz, numere de

tip real. Preluarea acestor valori se poate face din fiiere de tip text, din baze de date sau alte surse. Asemenea surse pot fi i datele satelitare sau se poate recurge chiar la introducerea manual a valorilor unor

atribute, cum ar fi cele referitoare la cote. Pentru preluarea corect a valorilor din anumite surse se impune realizarea unei corespondene riguroase dintre

celulele raster i celulele corespunztoare ale spaiului geografic reprezentat. Se impune uneori necesitatea unor prelucrri prealabile i transformri pentru compatibilizarea mrimii i formei

celulelor dintre cele dou componente: sursa i destinaia. Problema care apare n acest context este c valorile de atribut se asociaz ntregii celule, chiar dac celula este

acoperit pe anumite zone de diverse pri ale unor obiecte geografice distincte. Asemenea situaii sunt redate n figura 8. Se poate opta pentru atributul existent n centrul celulei (a), atributul majoritar (b) sau pentru un atribut mediu sau determinat prin interpolare (c).

Celulele unui raster pot conine valori ce sunt legate de coninutul unor tabele de atribute disponibile n alte amplasamente.

4.3.4. Memorarea datelor raster Valorile atributelor surprinse ntr-un model raster pot fi introduse sub forma unor matrice de dimensiuni

cunoscute, compatibile cu celulele reelei. n acest caz este suficient doar reinerea valorilor de atribut, fr specificarea numerelor care identific linia i

coloana ce definesc poziia celulei. Se poate totui ajunge la structuri de date foarte voluminoase, cu sute de straturi, fiecare coninnd sute sau chiar

mii de celule. Astfel, o imagine raster satelitar Landsat poate s conin cca. 7 milioane de pixeli, n timp ce o imagine

LANDSAT TM ajunge la 35 milioane de pixeli, fiecare pixel corespunznd unei celule.

n plus, atributul asociat fiecrei celule poate reclama reinerea lui pe un numr variabil de bytes de la un strat la altul, n funcie de modul de exprimare a atributului i de numrul definit de valori posibile ale fiecrui atribut.

Atributele se pot exprima dup caz n diverse formate, ca de exemplu numere ntregi sau reale, n simpl sau dubl precizie.

Dei diverse programe GIS au tehnici specifice de memorare a datelor, se obinuiete ca aceste date s fie reinute ca fiiere, n care datele s fie amplasate succesiv, n ordinea definit de poziia lor ntr-o matrice, ncepnd cu prima linie i prima coloan a matricei i continund apoi pe coloane sau pe linii pn la parcurgerea tuturor valorilor disponibile.

n aceste condiii, specificarea numrului de coloane i de linii ale rasterului trebuie fcut la nceputul fiierului ca o informaie distinct.

Antetul fiierului mai trebuie s conin i informaii referitoare la: mrimea celulei, coordonatele originii, situate de obicei n colul din stnga sus al rasterului, modul de codificare a semnificaiei valorilor de atribut din celule.

4.3.5. Compresia datelor raster Volumul foarte mare de date prezente ntr-un model de tip raster face necesar compresia adecvat a acestora. n acest scop se poate apela la diverse tehnici de compresie, cele mai obinuite fiind:

codificarea de-a lungul direciei de parcurgere, codificarea n lan, codificarea pe blocuri, codificarea quad-tree.

Codificarea de-a lungul direciei de parcurgere se bazeaz pe ideea c n mod frecvent, celulele vecine au aceeai valoare a unui atribut, deoarece suprafaa geografic la care se refer i care este redat prin numeroase celule, este omogen sub aspectul atributului respectiv.

n cazul unor celule cu valori de atribut izolate se ajunge la dublarea spaiului necesar memorrii, dar aceste cazuri sunt relativ puine pentru suprafee de mare ntindere omogene sub aspectul codului respectiv.

Codificarea n lan se realizeaz prin reinerea atributelor doar pentru celulele ce reprezint limita unei zone cu valoarea de atribut comun tuturor celulelor. Acestea definesc codul lan.

Se impune precizarea: celulei de nceput, a numrului de celule n aceeai direcie, a unui cod al direciei.

Acest mod de lucru este avantajos atunci cnd limita este asociat unei suprafee ntinse, iar forma limitei nu este prea complicat pentru a se evita revenirea la celule deja parcurse, cum ar fi cazul unor zone nguste sau coluri ale unui poligon.

Codificarea pe blocuri presupune reinerea unor suprafee ptrate cu aceleai valori ale atributului sub forma unor uniti distincte numite blocuri.

Dup identificarea fiecrui bloc, acestuia i se determin poziia i mrimea prin intermediul a trei valori numerice. Mai nti se determin poziia, specificndu-se numrul de coloan i de linie ce corespunde centrului blocului

sau colului stnga-jos al acestuia. Mrimea blocului se exprim ca distana de la centrul blocului la unul dintre colurile acestuia. Asemenea

codificare devine avantajoas pentru blocuri de cel puin patru celule.

n afara modelelor raster cu celule egale, prezint interes i modelul quad-tree, care utilizeaz celule de mrimi variabile. Acest model se realizeaz printr-un proces de descompuneri succesive ale spaiului geografic reprezentat, astfel nct zonele ce prezint mai multe detalii de interes s fie redate printr-un numr mare de celule de mici dimensiuni, iar zonele omogene s fie reinute sub forma unor celule de dimensiuni mai mari.

Principiul utilizat pentru realizarea acestor descompuneri se bazeaz pe urmtorul algoritm: 1. dac ntregul plan de baz are un singur atribut, ntregul plan se reprezint sub forma unei singure celule; 2. dac planul conine mai multe atribute, planul se subdivide n patru celule egale, testul repetndu-se pentru fiecare din cele patru ptrate constituite;

3. orice ptrat ce conine mai mult de un atribut se subdivide din nou n patru ptrate egale, ptratele ce conin un singur atribut reinndu-se ca o celul de mrimea curent utilizat, iar cele cu cel puin dou atribute se subdivid n continuare pe baza aceluiai principiu.

Procesul de descompunere continu pn la parcurgerea numrului impus de pai sau pn la atingerea mrimii minime prestabilite pentru o celul.

Ca i n cazul modelului tipic raster, nici n acest caz nu este necesar reinerea coordonatelor asociate celulelor individuale, ele rezultnd ca efect al sistemului ierarhic de numerotare a celulelor.

Acest mod de numerotare permite de asemenea obinerea facil de informaii privind natura vecintilor i distanele dintre diversele celule.

Deoarece la baza modelului quad-tree st un principiu foarte simplu, el d bune rezultate pentru reinerea att a volumelor mici, ct i a volumelor mari de date.

Acest model reprezint de fapt o perfecionare a metodei de codificare pe blocuri. n urma construirii modelului quad-tree rezult o structur ierarhic de date care ofer faciliti de gestionare i de

prelucrare specifice bazelor de date cu structur ierarhic.

Dintre avantajele modelului quad-tree menionm: posibilitatea manevrrii rapide a datelor deoarece zonele omogene se consider uniti elementare, incluznd

implicit toate celulele aferente; posibilitatea reinerii datelor ntr-un spaiu de memorie redus, mai ales n cazul unor suprafee omogene de mare

ntindere; posibilitatea realizrii rapide a operaiilor de cutare, deoarece suprafeele omogene mai mari sunt amplasate mai

sus n structura ierarhic de memorare; disponibilitatea unor structuri de memorare performante pentru operaiile de identificare a vecinilor sau a

ptratelor ce conin un anumit punct. Chiar dac modelul quad-tree prezint o serie de avantaje, se ntmpin unele dificulti n crearea indicilor asociai

celulelor i a tabelelor de reinere a acestora i a atributului asociat fiecrei celule, aspecte realizabile mult mai simplu ntr-un raster n care toate celulele au aceleai dimensiuni.

Realizarea modelului necesit un timp de prelucrare ndelungat, acelai aspect manifestndu-se i n cazul editrii sau actualizrii datelor.

Modelul este eficient n condiiile unor date relativ omogene, n cazul unor date mult diversificate, pe suprafee mici, stocarea informaiilor necesitnd un spaiu de memorare chiar mai mare dect cel ocupat de rasterul cu celule egale.

Datele comprimate trebuie readuse la forma iniial cu un consum important al resurselor calculatorului n cazul unor operaii de suprapunere a straturilor.

4.4. ANALIZA COMPARATIV VECTOR-RASTER Alegerea tipului de model, vector sau raster, utilizat n reprezentarea elementelor cartografice este o problem decizional

important, care trebuie s aib n vedere avantajele i dezavantajele fiecrei alternative. Unele dintre aceste aspecte au fost prezentate punctual, la descrierea tipurilor de model respective.

De remarcat c unele produse GIS, cum ar fi cele ale firmei ESRI, ofer posibilitatea trecerii facile din formatul vectorial n cel raster i invers, astfel nct s se beneficieze, atunci cnd se impune un anumit gen de prelucrare, de avantajele unuia sau altuia dintre cele dou tipuri de modele utilizabile.

Nr. Tipul mod. Avantaje Dezavantaje

1 Modelul vect.

- o bun redare a modelelor ce conin entiti;

- structur compact a datelor; descriererea explicit a topologiei; - transformare facil a coordonatelor; - reprezentare grafic precis

indiferent de scar; - posibilitatea prelurii, actualizrii i

generalizrii componentelor grafice i a atributelor

- se ajunge la structuri complexe de date; - combinarea mai multor reele de

poligoane prin intersecii i suprapuneri presupune un timp de prelucrare ndelungat;

- prezentarea i afiarea sunt consumatoare de timp i de resurse materiale;

- nu este posibil analiza spaial n interiorul poligoanelor, acestea fiind considerate omogene

2 Model de tip raster

- structuri simple de date; - facilitatea manevrrii atributelor

definite prin amplasament; - posibilitatea facil a analizelor

spaiale i a filtrrilor de date; - uurina modelrii matematice

datorit faptului c celulele au o form simpl, regulat;

- tehnologiile de prelucrare sunt relativ ieftine;

- datele sunt prezentabile ntr-un mare numr de formate disponibile;

- este posibil analiza imaginilor satelitare i preluarea informaiilor respective.

- volumul mare al datelor reinute; - utilizarea unor celule de dimensiuni mari

reduce sensibil rezoluia spaial; - aspectul unor hri raster grosiere nu este

satisfctoare; - dificultatea transformrii coordonatelor i

volumul mare de timp necesar realizrii lor, n condiiile n care se pot semnala chiar pierderi de informaii i distorsiuni ale formei celulelor

Fiierele de date raster sunt reinute n diverse formate posibile, legate de modalitile specifice de comprimare utilizate. Datorit volumului mare de memorie necesar reinerii datelor de tip raster, acestea sunt pstrate n forma comprimat, cu decomprimarea lor instantanee doar n momentul i pe durata utilizrii fiecrui fiier.

Nr. Formatul Caracteristici

1 BMP utilizat n aplicaiile grafice Microsoft Windows

2 PCX deinut de firma ZSoft i utilizat frecvent de scannerele de imagine

3 TIFF Tagged Image File Format, format cu acces liber, independent de sistemul de calcul, destinat pentru reinerea imaginilor scanate i transferul lor ntre diverse aplicaii grafice

4 GIF Graphic Interchange Format, un produs al firmei Compuserve pentru transmiterea imaginilor pe web

5 JPEG Joint Photographic Experts Group, independent de

sistemul de calcul, destinat reinerii imaginilor fotografice i pentru grafica WWW

6 PNG Portable Network Graphics, un format raster cu acces

liber ce tinde s nlocuiasc formatul GIF utilizabil numai sub licen

7 MrSID Multi-resolution Seamless Image Database, format raster

utiliznd o tehnologie de compresie specific, accesibil sub licena Lizard Tech Inc.

8 GeoTIFF O extensie TIFF ce conine i informaii de georefereniere

9 GRID Format raster al firmei ESRI, Environmental Systems

Research Institute, productorul produselor ARC/INFO i ArcView i ArcGIS

10 MAP Map Analysis Package

11 CTG Composite Theme Grid

12 IMG Idrisi Image Files

C6

4.4. ANALIZA COMPARATIV VECTOR-RASTER Alegerea tipului de model, vector sau raster, utilizat n reprezentarea elementelor cartografice este o problem

decizional important, care trebuie s aib n vedere avantajele i dezavantajele fiecrei alternative. Unele dintre aceste aspecte au fost prezentate punctual, la descrierea tipurilor de model respective.

De remarcat c unele produse GIS, cum ar fi cele ale firmei ESRI, ofer posibilitatea trecerii facile din formatul vectorial n cel raster i invers, astfel nct s se beneficieze, atunci cnd se impune un anumit gen de prelucrare, de avantajele unuia sau altuia dintre cele dou tipuri de modele utilizabile.

Nr. Tipul mod. Avantaje Dezavantaje

1 Modelul vect.

- o bun redare a modelelor ce conin entiti;

- structur compact a datelor; - descriererea explicit a topologiei;

- transformare facil a coordonatelor;

- reprezentare grafic precis indiferent de scar;

- posibilitatea prelurii, actualizrii i generalizrii componentelor grafice i a atributelor

- se ajunge la structuri complexe de date;

- combinarea mai multor reele de poligoane prin intersecii i suprapuneri presupune un timp de prelucrare ndelungat;

- prezentarea i afiarea sunt consumatoare de timp i de resurse materiale;

- nu este posibil analiza spaial n interiorul poligoanelor, acestea fiind considerate omogene

2 Model de tip raster

- structuri simple de date; - facilitatea manevrrii atributelor

definite prin amplasament; - posibilitatea facil a analizelor

spaiale i a filtrrilor de date;

- uurina modelrii matematice datorit faptului c celulele au o form simpl, regulat;

- tehnologiile de prelucrare sunt relativ ieftine;

- datele sunt prezentabile ntr-un mare numr de formate disponibile;

- este posibil analiza imaginilor satelitare i preluarea informaiilor respective.

- volumul mare al datelor reinute; - utilizarea unor celule de dimensiuni

mari reduce sensibil rezoluia spaial;

- aspectul unor hri raster grosiere nu este satisfctoare;

- dificultatea transformrii coordonatelor i volumul mare de timp necesar realizrii lor, n condiiile n care se pot semnala chiar pierderi de informaii i distorsiuni ale formei celulelor

Fiierele de date raster sunt reinute n diverse formate posibile, legate de modalitile specifice de comprimare utilizate. Datorit volumului mare de memorie necesar reinerii datelor de tip raster, acestea sunt pstrate n forma comprimat, cu decomprimarea lor instantanee doar n momentul i pe durata utilizrii fiecrui fiier.

Nr. Formatul Caracteristici

1 BMP utilizat n aplicaiile grafice Microsoft Windows

2 PCX deinut de firma ZSoft i utilizat frecvent de scannerele de imagine

3 TIFF Tagged Image File Format, format cu acces liber, independent de sistemul de calcul, destinat pentru reinerea imaginilor scanate i transferul lor ntre diverse aplicaii grafice

4 GIF Graphic Interchange Format, un produs al firmei Compuserve pentru transmiterea imaginilor pe web

5 JPEG Joint Photographic Experts Group, independent de sistemul de calcul, destinat reinerii imaginilor fotografice i pentru grafica WWW

6 PNG Portable Network Graphics, un format raster cu acces liber ce tinde s nlocuiasc formatul GIF utilizabil numai sub licen

7 MrSID Multi-resolution Seamless Image Database, format raster utiliznd o tehnologie de compresie specific, accesibil sub licena Lizard Tech Inc.

8 GeoTIFF O extensie TIFF ce conine i informaii de georefereniere

9 GRID Format raster al firmei ESRI, Environmental Systems Research Institute, productorul produselor ARC/INFO i ArcView i ArcGIS

10 MAP Map Analysis Package

11 CTG Composite Theme Grid

12 IMG Idrisi Image Files 4.5. CONVERSIA RECIPROC VECTOR- RASTER

innd cont de avantajele unuia sau altuia dintre cele dou modele i de prelucrrile ce se pot realiza n condiii de nalt performan ntr-un format sau altul, se impune de multe ori accesul la date n formatul dorit.

n acest scop, softurile GIS actuale dispun de posibilitatea trecerii automate dintr-un format n altul. Astfel se poate realiza vectorizarea modelelor de tip raster sau rasterizarea modelelor de tip vector.

Pentru conversia raster-vector se pornete de la atributele asociate fiecrei celule n modelul raster n care se identific limitele de separaie dintre atribute i se rein n memorie coordonatele punctelor ce definesc limitele identificate.

n cazul conversiei vector-raster, fiecrei celule i se confer atributul caracteristic poligonului din care face parte. Conversia vector-raster se face prin suprapunerea hrii n format vectorial peste reeaua de celule corespunztoare

rasterului de creat, identificarea atributului aferent fiecrei celule i conferirea atributului respectiv fiecrei celule.1 2 2 2 2 2 4 4 4 4

1 2 2 2 2 2 4 4 4 4

1 1 2 2 2 2 4 4 4 4

1 1 2 2 2 2 3 3 3 4

1 1 1 2 2 2 3 3 3 4

1 1 1 2 2 2 3 3 3 4

1 1 1 1 2 2 3 3 3 4

1 1 1 1 1 2 3 3 3 4

1 1 1 1 1 2 3 3 3 4

1 1 1 1 1 1 3 3 3 4

a

Pentru conversia reciproc a datelor de tip raster i de tip vector se pot utiliza i relaii simple de calcul implementate

ca module n programele de conversie automat. Vectorizarea reprezint un proces de complexitate mai ridicat i, n funcie de programele utilizate, poate s conduc

la rezultate diferite, mai ales n cazul reprezentrii liniilor. Pe plan conceptual, acest proces are la baz principii utilizate i n cazul scanrii, iar modelul obinut trebuie de multe ori supus unor postprocesri pentru crearea topologiei i atribuirea de identificatori componentelor cartografice rezultate.

C7

4.6. CODIFICAREA I MEMORAREA ATRIBUTELOR ASOCIATE COMPONENTELOR CARTOGRAFICE Reinerea ordonat i recunoaterea facil a atributelor asociate componentelor cartografice se bazeaz pe o codificare adecvat a acestora. Dintre principalele obiective atinse prin codificare menionm:

realizarea legturii necesare dintre informaiile de amplasament i atributele aceluiai obiect cartografic,

utilizarea judicioas a memoriei calculatorului, actualizarea facil a atributelor i verificarea corectitudinii lor explorarea i prelucrarea comod a informaiilor disponibile referitoare la obiectele cartografice.

Codificarea este o aciune frecvent ntlnit n organizarea informaiilor n cele mai diverse domenii, cum ar fi evidenele amenajistice i cele cadastrale , chiar independent de utilizarea prelucrrii automate a datelor sau a GIS. Multe dintre aceste coduri au fost oficializate prin acte normative dedicate acestui scop. Codificarea atributelor implic o structurare adecvat a datelor, ajungndu-se uneori la sisteme de clasificare ierarhic, care faciliteaz identificarea, sortarea i prelucrarea informaiilor. Astfel de exemple se regsesc n structurarea codurilor potale, a evidenelor cadastrale, a nomenclaturii planurilor de baz, a reelelor de transport etc.

4.7. LEGAREA INFORMAIILOR DE AMPLASAMENT CU ATRIBUTELE ASOCIATE OBIECTELOR CARTOGRAFICE Pentru navigarea n dublu sens ntre datele de amplasament ale obiectelor cartografice i atributele asociate acestora

se poate recurge la legarea reciproc a acestora prin intermediul unui identificator comun al fiecrui articol din cele dou tabele sau la legarea lor geometric.

De asemenea, codurile de identificare a obiectelor cartografice i codurile tematice asociate lor pot fi reinute mpreun cu informaiile de amplasament. Atunci cnd atributele sunt reinute mpreun cu detaliile geometrice, de amplasament, devine posibil legarea unor

atribute cu alte atribute prin utilizarea unor tehnici de suprapunere cum ar fi: punct n poligon, linie n poligon sau poligon n poligon.

n aceste condiii, atributele poligonului se transfer componentei cartografice amplasate n interiorul acestuia.

n cazul suprapunerii unor date ce nu se refer la acelai spaiu geografic se ntmpin dificulti datorit nesuprapunerii exacte a valorilor nregistrate n teren. De aceea, poligoanele descrise n tabelele de atribute nu pot fi reunite ntr-un tabel comun deoarece amplasamentele asociate atributelor sunt diferite. Pentru rezolvarea problemei se recurge la integrarea cartografic, prin utilizarea unor tehnici de suprapunere pentru a

combina informaiile de amplasament disponibile n hri tematice distincte, rezultnd astfel o hart de sintez unic. Aceast hart va conine obiecte cartografice (poligoane) noi, ce rezult din hrile tematice iniiale. Obiectele din noua hart vor avea caracteristici comune ale hrilor iniiale i se numesc uniti integrate de teren, crora

li se pot asocia tabele de atribute specifice. Fiecare linie reprezint un obiect cartografic, iar coloanele conin atributele din hrile tematice iniiale.

4.8. MODELE DE REPREZENTARE TRIDIMENSIONAL A TERENULUI 4.8.1. Principii de baz

Reprezentarea digital a suprafeei terenului n trei dimensiuni este cunoscut sub numele de model digital al terenului (DTM Digital Terrain Model) sau model digital de elevaie (DEM Digital Elevation Model). Dei, n principiu, pentru reprezentarea fidel a reliefului se constat c ar fi necesare cotele unui numr practic infinit de

puncte care s descrie cu exactitate forma n relief a terenului, care are un caracter randomizat, cu variaii de tip stocastic, practic se procedeaz la descrierea reliefului prin intermediul unei reele de puncte. n acest scop se apeleaz la figuri geometrice sub form de triunghi sau ptrat, ce se caracterizeaz printr-o anumit

pant. n afara caracteristicilor cu caracter randomizat, unele elemente de caracterizare a reliefului manifest un caracter sistematic, cum ar fi cele legate de caracterizarea unor depresiuni sau vrfuri locale sau baza taluzului unui drum, cnd reprezentarea cotelor se poate face prin linii sau puncte individuale caracteristice. Deoarece n contextul GIS n viziune vectorial se opereaz doar cu puncte, linii sau poligoane, nu este posibil

descrierea exact a reliefului apelnd doar la aceste trei componente elementare. n aceste condiii, modelul obinut reprezint doar o aproximare a situaiei reale din teren. Un model digital al terenului se poate construi adugnd coordonatelor x i y ale fiecrui punct, atributul de cot z. Deoarece fiecare punct are o cot unic, aceste modele sunt considerate ca modele 2,5 dimensionale. ntr-un model tridimensional propriu-zis, fiecare punct poate fi caracterizat prin mai multe valori ale cotei, aspect foarte

important n caracterizarea substratului geologic, a reelelor subterane de utiliti i a construciilor, unde, pentru acelai punct pot prezenta interes diferite valori ale cotelor. Valoarea z a cotei unui punct nou se obine prin interpolarea cotelor celor mai apropiate puncte de cot cunoscut. n cazul n care punctele cu coordonatele lor x, y i z sunt memorate ntr-un mod care nu ine seama de poziia lor relativ

n plan, timpul de cuare a vecinilor fiecrui punct nou n mulimea tuturor punctelor de cote cunoscute este foarte ndelungat chiar n condiiile utilizrii unor calculatoare performante. De aceea, se recurge la structuri de date pe baza vecintilor, apelndu-se la reele de puncte de tip raster sau la

triunghiuri care acoper o suprafa dat. 4.8.2. Modelul raster n acest caz se recurge la o reea sistematic, fiecrei celule atribuindu-i-se cota necesar. Se pornete de la ipoteza potrivit creia cota este constant n interiorul fiecrei celule a rasterului, iar suprafaa de teren

asociat fiecrei celule este plan, respectiv lipsit de pant. Evident, reelele cu celule de dimensiuni mai mici descriu mai fidel realitatea. Deoarece dimensiunile celulelor sunt aceleai pentru ntreaga reprezentare, zonele cu relief mai frmntat sunt descrise cu

o precizie mai redus dect cele cu variaii continue ale cotelor pe suprafee mari. Modelele raster, fiind alctuite din numeroase celule cu cote individuale sunt mai potrivite pentru zonele cu relief

frmntat, cu riscul de a se deforma sau chiar a nu reprezenta zonele n care variaia cotelor este sistematic, de exemplu baza taluzului unui drum. O alternativ de lucru poate fi considerarea informaiilor privind cotele ca referindu-se la puncte individuale i generarea

ulterioar, pe baza lor, conform necesitilor, a unor reele cu mrimea dorit a celulelor. Valorile cotelor se rein n memoria calculatorului sub forma unui tabel, relaiile de vecintate dintre celule fiind

exprimate prin numerele de linie i de coloan. Astfel, tehnica de interpolare pentru determinarea cotelor unor puncte noi presupune interpolarea linear pe baza cotelor

celor mai apropiate puncte ale reelei.

Se pornete de la media cotelor celor mai apropiate puncte situate n interiorul unui ptrat sau al unui cerc, ponderarea cotelor fcndu-se invers proporional cu distana punctului nou fa de punctele de cot cunoscut ce se includ n ptratul sau cercul definit n jurul acestuia.

La surprinderea unor variaii locale de mic amploare a cotelor, modelul raster poate s conduc la generarea unor puncte de cote reduse n mod artificial, generndu-se adncituri care nu creaz condiiile necesare scurgerii apelor.

Pentru eliminarea unor asemenea anomalii orografice se poate apela la proceduri dedicate care se bazeaz, de exemplu, pe identificarea celulelor ce conduc la astfel de situaii i conferirea acestora a unor cote egale cu cele ale celulelor vecine. Pe de alt parte, modelul raster rezultat prin utilizarea ca puncte de cote cunoscute a celor de pe curbele de nivel poate

s conin terase ca efect al densitii mari a acestor puncte doar pe curba de nivel, ntre curbe nefiind alte puncte de cot cunoscut.

Pentru eliminarea acestei anomalii orografice se poate recurge la reducerea numrului de puncte considerate la definirea curbelor de nivel nainte de a realiza interpolarea.

C8-9

4.8.3. Modelul de reea neregulat de triunghiuri (TIN) Un model TIN este reprezentat de un ansamblu de triunghiuri ale cror coluri sunt amplasate n puncte reprezentative

pentru care dispunem de informaii referitoare la cot. Se admite c panta este constant n interiorul fiecrui triunghi. Triunghiurile sunt de mrime inegal, cele cu suprafa mai mic regsindu-se n zonele cu o mai mare variabilitate sub

aspect orografic. Triunghiurilor utilizate n reprezentare li se confer o strucutr topologic. Sunt de preferat triunghiurile echilaterale de mici dimensiuni.

Punctele considerate n construirea triunghiurilor sunt astfel alese nct n cercul circumscris unui triunghi s nu se regseasc niciun alt punct n afara vrfurilor acestuia. Datele de caracterizare a triunghiurilor se memoreaz ntr-o structur topologic de tip vectorial, ce conine poligoanele i

nodurile, evideniindu-se vecintile triunghiurilor, ce permite calcularea cu uurin a cotelor punctelor noi. Un set dat de puncte poate s conduc la structuri foarte diversificate de triunghiuri, respectiv la hri ale reliefului total

diferite. De aceea, n cazul unui model TIN se impune n primul rnd conceperea procedeurilor necesare pentru obinerea unui

rezultat unic pentru un numr dat de puncte de sondaj. n mod uzual se recurge la construirea unor triunghiuri dup metoda Delaunay, asigurndu-se astfel o omogenitate

ridicat a lungimii laturilor. n acest scop se construiesc cercuri circumscrise triunghiurilor i se verific dac acestea conin sau nu n interiorul lor i

alte puncte de cote cunoscute. Triunghiurile se construiesc efectiv atunci cnd punctele sunt reprezentate doar de cele trei vrfuri ale fiecrui triunghi. Pentru determinarea cotelor n interiorul triunghiurilor se recurge la o funcie de interpolare linear local. Modelul TIN prezint dezavantajul c duce la crearea unor triunghiuri plane atunci cnd se utilizeaz drept surs de date

pentru cote curbele de nivel, iar terenul este relativ plan. n aceste condiii, distana dintre curbele de nivel succesive este relativ mare, iar punctele de pe aceeai curb sunt n mod

eronat utilizate la construirea triunghiurilor. Evitarea unor asemenea situaii se face prin suplimentarea punctelor caracteristice din zona respectiv.

4.8.4. Surse uzuale de date i acurateea modelelor 3D n mod uzual, datele utilizate la construirea modelelor tridimensionale ale terenului sunt reprezentate de puncte de cot

cunoscut izolate, situate pe curbe de nivel, pe albii ale reelei hidrografice etc. Aceste surse de date ofer posibilitatea construirii unor modele digitale de elevaie acceptabile sub aspectul calitii lor.

Atributele de cot pot fi obinute i prin puncte de sondaj msurate cu teodolitul sau aparatura GPS, prin vectorizarea curbelor de nivel de pe planurile existente sau de pe imagini fotogrametrice cu informaii disponibile referitoare la puncte sau linii ce reprezint curbe de nivel sau profile ce reprezint un anumit traseu.

Imaginile stereo digitale permit construirea modelelor digitale ale terenului n mod eficient, apelndu-se la recunoaterea strucuturilor spaiale (pattern recognition) pentru determinarea automat a punctelor ale cror cote se determin n format raster sau de-alungul unor linii de profil.

De remarcat c abordarea automatizat a problemei conduce la modele ce au n vedere nu suprafaa efectiv a terenului, ci vrfurile cldirilor, plafonul superior al vegetaiei forestiere etc., n aceste condiii fiind necesar aplicarea manual a unor corecii pentru a se ajunge efectiv la cota terenului.

4.8.5. Reprezentarea obiectelor tridimensionale Construirea unor modele 3D propriu-zise cunoate nc o serie de limitri pe plan teoretic i practic. Astfel, ar fi

necesare informaii de ordin topologic pentru aspecte ca textura i culoarea suprafeelor verticale i conceperea unor tehnici de cutare a acestora. Dac se utilizeaz ca surse de informaii datele fotogrametrice, n plus fa de amplasamentul n plan, prin coordonatele x

i y se pot obine i date privind nlimea obiectelor. Dac sursa de informaii o reprezint planurile digitizate, introducerea nlimii obiectelor trebuie realizat manual. Astfel de aplicaii prezint un interes deosebit n cadastrul urban. Programele GIS actuale pot ns aborda doar topologia bidimensional. n format raster cu trei dimensiuni, obiectele 3D pot fi redate prin intermediul unor cuburi elementare, denumite voxeli

(elemente de volum), ca o extensie a noiunii de pixel, ce se refer doar la situaia unor reprezentri bidimensionale. Multe dintre operaiile pe pixeli pot fi realizate i pe voxeli, evident n condiiile prelucrrii unui volum mult mai mare de date.

4.8.6. Reprezentarea timpului Informaiile cu caracter geografic se refer n general la obiecte care nu sunt statice, ci cunosc o evident evoluie n timp. Aceast situaie este tipic n condiiile actuale, de reconstituire a drepturilor de proprietate asupra fondului funciar i a

altor categorii de proprieti imobiliare. Astfel, prin parcelri ale unor proprieti iniiale, se ajunge la modificri importante ale poligoanelor ce reprezint

proprietile noilor deintori. Chiar i n cazul conservrii geometriei obiectelor iniiale, apar modificri importante sub aspectul atributelor asociate

lor, mai ales prin prisma deintorilor. Pe plan conceptual, schimbrile la care sunt supuse obiectele reprezentate pot avea un caracter continuu n timp, se pot

manifesta cu o frecven mai mare sau mai mic sau, uneori, doar o singur dat. n caracterizarea unor asemenea schimbri joac un rol important i scara adoptat pentru timp, de exemplu ore, luni, ani

sau intervale multianuale, chiar decenale. Pot surveni totodat i modificri ale sistemului de referin administrativ, cum ar fi extinderea zonelor de intravilan ale

unor localiti. Evident, schimbrile n geometria obiectelor reprezentate genereaz i modificri ale topologiei acestora.

Din punct de vedere practic prezint interes: consemnarea situaiilor existente n diverse momente,

sesizarea modificrilor nregistrate n timp; realizarea unor prognoze privind evoluia fenomenelor cu caracter dinamic reprezentate.

Aceste deziderate sunt ns greu de materializat ntr-un proiect GIS n ansamblul lor. De fapt, componenta de timp nu este de cele mai multe ori avut n vedere n primul rnd din motive pragmatice, interesul primordial fiind consemnarea situaiilor nregistrate efectiv la un moment dat. Produsele GIS actuale permit nregistrarea timpului doar la intervale fixe sau variabile, deci nu n mod continuu.

Aceast abordare are la baz considerente mai ales de ordin practic, prin crearea condiiilor de acces rapid la date, de actualizare facil a acestora i folosirea judicioas a memoriei, spre deosebire de cazul n care timpul este tratat ca o variabil continu, care nu asigur crearea facilitilor menionate.

Bazele de date uzuale permit tratarea situaiilor, aa cum se prezint ele la un moment dat. 4.8.7. Modele ale obiectelor n micare

Modelele GIS pot aborda i probleme specifice unor obiecte aflate n micare, cum ar fi autovehicole care se deplaseaz pe o reea de drumuri sau apa care se scurge pe o suprafa dat a terenului.

n aceste cazuri se pot construi modele de tip reea, n care obiectele se deplaseaz pe trasee, respectiv reele de drumuri cunoscute sau modele pentru deplasare pe suprafee. Modelul reea poate avea n vedere sisteme rutiere, reele de energie electric, de ap sau de canalizare concepute pentru transportul unor obiecte sau utiliti, avnd n vedere caracterul lor mobil.

Aplicaia GIS tipic n acest sens o reprezint deplasarea autovehicolelor n sistemele rutiere. Prin astfel de modele se pot aborda dou aspecte reprezentative, i anume deplasarea obiectelor de la un loc la altul i alocarea resurselor sau obiectelor la sau de la un centru de producie sau de consum. ntr-un astfel de model componentele cartografice utilizate sunt linii legate ntre ele i redate n format vectorial, mpreun cu atributele asociate lor.

n cazul modelelor de deplasare pe o suprafa, traseele de deplasare nu sunt limitate doar la o reea de drumuri, admindu-se deplasri pe ntreaga suprafa a terenului, cum ar fi scurgerea apelor pluviale sau deplasarea unor vehicole de tip ATV.

Desigur, pentru realizarea unor modele hidrologice credibile, ele trebuie s cuprind i aspecte privind evapotranspiraia potenial i cea efectiv, natura folosinei terenului, tipul de sol etc.

Utilizarea modelelor TIN n domeniul hidrologic conduce n primul rnd la posibilitatea analizei scurgerilor pe ntreaga suprafa de teren a zonei luate n studiu.

n acest fel, se poate ajunge la prognoza debitelor cursurilor de ap, a volumelor de ap acumulate n spatele unor baraje, a riscului de inundaii, a intensitii eroziunii solului etc.

Un aspect esenial n rezolvarea oricreia dintre problemele enumerate mai sus l reprezint modelarea direciei de scurgere a apei pe o suprafa de teren.

Dac o astfel de informaie este disponibil pentru orice punct de pe suprafaa studiat, pe baza ei se pot deduce un mare numr de informaii relevante din punct de vedere hidrologic. Astfel, prin comasarea succesiv a direciilor de scurgere se ajunge la modelarea albiilor cursurilor de ap. De asemenea, pentru orice punct stabilit se pot determina direciile de scurgere din amonte, respectiv bazinul hidrografic aferent punctului respectiv.

Scurgerea apei pe o suprafa fiind controlat de gravitaie, traseul de scurgere va fi pe linia de cea mai mare pant.

De aceea, valoarea practic a aplicaiilor de stabilire a direciilor de scurgere pe modele de tip TIN este limitat, majoritatea aplicaiilor hidrologice utiliznd modelele DEM de tip reea.

Raiunea opiunii menionate const n posibilitatea tratrii cu uurin a structurilor de date DEM de tip reea, comparativ cu structurile de mare complexitate a datelor n cazul modelelor TIN.

C10

Cap 5. BAZE DE DATE1. Generalitati

- BD- SGBD

2. Date si informatii Date = fapte culese din lumea reala pe baza de observatii si masuratori Informatii = interpretarea datelor de catre un anumit subiect Nu exista o corespondenta biunivoca intre date si informatii

3. Evolutia bazelor de dateNecesitati &PosibilitatiPrima etapa:

- Adaptarea organizarii de la prelucrarea manuala la conditiile impuse de utilizarea calculatorului electronic;

- Fisiere secventiale;- Nu exista o diferentiere clara intre structura logica a datelor si cea fizica;- Redundanta mare a datelor;- Dependenta aplicatiilor fata de date.

Etapa a doua:- Separarea intre structura logica si cea fizica=independenta datelor (fizica);

- Fisierele secvential-indexate si cele cu acces direct;- Protectia datelor (timid);- Un fisier = o aplicatie;

Etapa a treia:- Fisiere integrate;- Reducerea redundantei;- Aparitia modelului conceptual;

Etapa a patra:- Etapa bazelor de date propriu-zise;- Aparitia modelelor externe = desprinderea din cadrul programelor de aplicatii a descrierii structurilor de

date;- Independenta logica a datelor;- Protectia si securitatea datelor;- Reducerea la minimum a redundantei datelor.

- 4. Sistemul de gestiune al bazei de date - SGBD = ansamblul software care trateaza toate cererile de acces la baza de date.- Mecanismul de lucru:- 1.Cerere utilizator - 2.Se intercepteaza de catre SGBD- 3.Este interpretata de LMD- 4.Transformare in format intern- 5.Prelucrare- 6.Comenzi de acces la fisiere din BD- 7.Se extrag datele cerute - 8.Se trimite raspunsul - 4. 1. Modele de date - O colectie de date este utila doar atunci cand este organizata.- Principalele modele de date utilizate in proiectarea SGBD sunt:- Modelul ierarhic;- Modelul retea;- Modelul relational.

MODELUL DE DATE RELATIONAL:- Capacitatea de a defini relatii noi pe baza unor relatii existente;- Usurinta in formularea interogarilor;- Caracter unitar

C11

CAP. 8 GEOREFERENTIEREADefinitie

Definirea existentei unui obiect in spatiul geografic.Relatie intre imaginea terenului si proiectiile cartografice corespunzatoare.Studierea unui teritoriu ce este acoperit cu harti realizate la diverse scari.Studierea unor imagini obtinute la momente diferite in timp.

Pot fi georeferentiate: - seturi de puncte; - linii; - poligoane;

- imagini; - structuri tridimensionale. Echipamentul GPS: - inregistreaza ce anume?

1. latitudinea 2. longitudinea realizand astfel chiar georeferentierea punctului respctiv O referinta geografica reprezinta intotdeauna un identificator unic al unui punct in sistemul de

proiectie utilizat. Conditii pentru georeferentiere:

1. stabilirea punctelor de control; 2. stabilirea sistemului de proiectie.

Metode de georeferentiere:1. sisteme de georeferentiere continua; 2. sisteme de georeferentiere discreta.

Sistemele de georeferentiere continua:1. masurarea continua a pozitiei obiectelor fata de un punct de referinta, fara schimbari sau intreruperi bruste; 2. in acest caz sunt f. importante:

- rezolutia = acuratetea digitizarii; - precizia = masura abaterilor standard;

Sistemele de georeferentiere continua:. definirea datumului;2. definirea sistemului de coordonate;3. definirea sistemului de proiectie

Sistemele de georeferentiere continua cuprind:1. georeferentierea directa = metoda coordonatelor;2. georeferentierea relativa

Sistemele de georeferentiere discreta: 1. definirea pozitiei obiectelor geografice in raport cu anumite elemente fixe de pe suprafata terestra;2. se mai numeste si georeferentierea prin identificatori geografici.

Determinarea pozitiei exacte a unui obiect pe supraf. terestra presupune cunoasterea formei si marimii Pamantului:1. Pamantul este asimilat ca forma cu .elipsoid 2. Dar, in 1873 un geodez german Listing a definit o noua notiune .geoid 3. Deoarece geoidul este o supraf. extrem de ondulata, va fi utilizat doar la sistemele de altitudini; 4. Pt. celelalte 2 coord. s-a introdus elipsoidul de rotatie

Personalitatile care au determinat elipsoizi de referinta: - Helmert; - Hayford; - Krasovski; - AIG - 1924 - R=6370km

Recent raza Pamantului la ecuator - mai mica cu 251 m.1. DATUM = acele marimi ce servesc la incadrarea optima a elipsoidului de referinta folosit intr-o tara in

interiorul geoidului.Trebuiesc precizate coodonatele concrete ale punctului de ancorare, acesta fiind originea sistemului de coordonate.Pentru orientarea axelor sistemului se defineste un prim meridian (Greenwich).

Exista: 1. datum-uri proprii fiecarei tari:cel asociat - Stereo 70; 2. datum-uri la nivel global: WGS 84, ETRS89

Abaterea dintre WGS84 si ETRS89 se asteapta sa creasca datorita derivei continentelor, valoarea distantei dintre Europa si America majorandu-se anual cu 1-3 cm

2. SISTEMUL DE COORDONATE Un sistem de coordonate se defineste prin:

1. nume;2. unitatile de masura utilizate;3. directia si succesiunea axelor de coordonate.

2. SISTEMUL DE COORDONATE Pozitia unui punct este definita prin:coordonate polare;coordonate rectangulare:

coord. geocentrice (x,y,z); coord. geografice (lat si long); coord. ale proiectiilor cartografice (N si E, sau x si y)

Omogenizarea sistemelor de referinta:1. transformare = recalcularea coordonatelor intre diverse datumuri;2. conversie = transferul de coordonate intre diverse proiectii cartografice

Georeferentierea cotelor: 1. sistemul ortometric; 2. sistemul sferic

Diferentele de cota dintre geoid si elipsoid sunt definite prin ondularea geoidala Pentru conversia cotelor elipsoidale in cote ortometrice trebuie cunoscuta separatia geoid-elipsoid pt. punctul luat in

considerare.

Daca nu se realizeaza masuratori ale gravitatiei masurarea cotei relative la elipsoid se face prin GPS in puncte de cota ortometrica cunoscuta

C12

CAP. 9 Topologie Topologia este un procedeu matematic pentru definirea explicit a relaiilor spaiale: definirea conexiunilor dintre arce,

identificarea poligoanelor adiacente, definirea unui poligon ca un set (o mulime) de arce. Cu alte cuvinte, topologia reprezint o codificare a relaiilor spaiale dintre obiectele unui strat care se conecteaz sau sunt adiacente (puncte, arce, poligoane). De exemplu, topologia unui arc nseamn cunoaterea punctelor de nceput i de sfrit (noduri) i a poligoanelor din stnga i din dreapta.

Relaiile topologice sunt construite ncepnd cu obiectele simple (puncte) i continund cu cele complexe (arce i poligoane). Generarea topologiei reprezint procesul de descriere a relaiilor existente ntre obiectele unui strat. GIS memoreaz relaiile topologice ca parte a bazei de date. n acest caz, editarea caracteristicilor spaiale ale unui strat i altereaz topologia. De aceea, aceasta trebuie reconstruit pentru a restabili relaiile spaiale.

Crearea i stocarea relaiilor topologice ofer cteva avantaje: datele sunt stocate mai eficient i pot fi procesate mai repede (se pot procesa chiar seturi mari de date); permit realizarea unor analize, cum ar fi modelarea scurgerilor de-a lungul arcelor de conexiune dintr-o reea,

combinnd poligoanele adiacente cu caracteristici similare i suprapunnd obiectele geografice; datele redundante sunt eliminate; ajut la identificarea erorilor rezultate n urma digitizrii.

Exist trei concepte topologice majore: arcele se conecteaz unele cu altele la noduri (conectivitate); arcele care se conecteaz pentru a nconjura o zon definesc un poligon (definirea poligoanelor); arcele au direcie i laturi stnga-dreapta ( nvecinare).

Conectivitatea Arcele se pot conecta numai la noduri. Conectivitatea este definit prin nregistrarea numrului nodului de nceput i a

numrului nodului de sfrit al fiecrui arc. De aceea, pentru un GIS, arcele care au un nod comun sunt conectate. n figura figura 2.17, arcele I, II i III se conecteaz n nodul 2. GIS tie astfel c poate trece de la arcul II la arcul III,

pentru c au n comun nodul 2.

Definirea poligoanelor Poligoanele sunt reprezentate ca serii de perechi de coordonate (x,y) care se conecteaz pentru a nchide o zon. GIS

poate stoca poligoanele n acest fel, sau ca arce ce definesc poligoanele. n acest ultim caz, atunci cnd este necesar, o list a arcelor care compun fiecare poligon este stocat i folosit pentru a construi poligoanele. Dac un arc apare n list pentru mai mult de un poligon (de exemplu, arcul 2 din figura 2.18 este comun poligoanelor II i III), el este stocat o singur dat. Stocnd fiecare arc numai o dat se reduce cantitatea de date i, de asemenea, se asigur nesuprapunerea marginilor poligoanelor adiacente.

nvecinarea Reprezint identificarea topologic a poligoanelor adiacente prin nregistrarea poligoanelor din stnga i din dreapta

fiecrui arc. nvecinarea permite GIS s recunoasc, de exemplu, dac o pdure este nvecinat cu un lac. Deoarece fiecare arc are direcie (nod de nceput i nod de sfrit), GIS creaz i actualizeaz o list a poligoanelor din stnga i din dreapta fiecrui arc. n acest fel poligoanele care au o linie comun sunt adiacente. n figura 2.18, poligonul I este n stnga arcului 6, iar poligonul II este n dreapta acestui arc. De aceea poligoanele I i II sunt adiacente. Cap. 10. Erori

Erorile sunt inevitabile n orice tip de activitate uman, acestea situndu-se ntr-un ecart foarte larg: de la erori neglijabile la erori grosiere (greeli). Ele pot fi introduse n orice etap, faz sau pas de realizare a unui proiect. n GIS pot fi ntlnite urmtoarele grupe de erori: A. Erori care fac obiectul datelor de intrare i sunt independente de GIS. n aceast categorie ntlnim: 1.Erori provenite din nregistrrile datelor primare, datorate inacurateii instrumentului: senzori de pe satelii, aparate foto aeriene, staii GPS, instrumente de observare i msurare a datelor atribut, descrierea parcelar; 2. Erori care apar n procesul de preluare i prelucrare a datelor cu instrumente i echipamente nespecifice GIS:

la crearea hrilor n sistem tradiional: erori datorate inexactitii reelei geodezice; inacurateea instrumentelor cu care se execut harta; erori ce apar la echiparea planurilor cu detalii amenajistice;

la editarea de date: erori datorate conversiilor fiierelor dintr-un format n altul; erori datorate modificrii scrii i a redesenrii hrilor;

. Erori introduse n cadrul procesrii datelor n GIS. Din aceast categorie fac parte: 1. Erori ale datelor de intrare:

inacurateea digitizrii (efect al echipamentului i al operatorului); inacurateea de introducere a datelor atribut; erori datorate colectrii datelor (insuficiena datelor de observaie); specificare incorect a coordonatelor punctelor pentru georefereniere;

2. Erori datorate manipulrii datelor: netezirea curbelor (interpolare, ajustare); conversia din vector n raster i invers; date colectate la diferite scri i combinate;

3. Erori n stocarea i prelucrarea datelor: precizia n procesarea datelor; erori n stocarea datelor intermediare; suprapunerea straturilor; analiza imaginilor satelitare sau aeriene

4. Erori introduse n afiarea datelor: inacurateea echipamentelor (plotter, imprimant); inacurateea suportului;

C. Erori de metod. Aici putem ntlni: Definirea incorect a claselor de obiecte; Necunoaterea exact a contururilor; Erori datorate algoritmilor de calcul.

Aa cum s-a precizat deja, prezena erorilor, dei nedorit, este totui o constant n procesul de realizare a unui proiect GIS. Problema care se pune este aceea a identificrii corecte a tuturor surselor posibile de erori, a limitrii la maxim a numrului acestora i, acolo unde este posibil, eliminarea total a unora dintre ele.

C13

11. Implementarea i managementul proiectelor GIS. Perspective de dezvoltare n ultimele decenii de la apariia GIS s-a constatat o extindere larg a acestui domeniu pe plan conceptual i

aplicativ. Dac iniial GIS era privit ca un sistem de nmagazinare ntr-un format foarte comod a datelor geografice, recent se manifest tendina de a transforma GIS ntr-un instrument eficient de conducere a sistemelor i de fundamentare a procesului decizional n numeroase domenii ca de exemplu cartografia digital, managementul utilitilor, cercetrile sociologice i planificarea afacerilor. Totui, n extinderea aplicaiilor GIS s-au semnalat i unele eecuri, datorit unor rezultate care nu au fost pe msura ateptrilor, a unor costuri ce au depit cu mult cele estimate sau a neimplicrii n msura dorit a factorilor de decizie n promovarea acestui demers. Aceste eecuri se datoreaz n primul rnd datorit proiectrii ineficiente a sistemelor ca urmare a unei nelegeri improprii a cerinelor i specificitii beneficiarilor.

Problema implementrii i managementului proiectelor GIS se poate aborda la dou niveluri de generalitate: realizarea unui proiect GIS concret; precizarea la nivel conceptual i aplicativ a direciilor i modalitilor de perfecionare a tehnologiilor GIS.

n cazul n care dispunem de o tehnologie GIS acceptabil, realizarea unui proiect GIS presupune parcurgerea urmtoarelor etape:

stabilirea obiectivelor urmrite; construirea bazei de date; realizarea analizei; prezentarea rezultatelor analizei.

Pentru stabilirea obiectivelor trebuie definite clar urmtoarele aspecte: a1. care este problema de rezolvat; a2. cum se dorete rezolvarea problemei; a3. oportunitatea utilizrii GIS n rezolvarea problemei; a4. cum se materializeaz proiectul n forma lui final (rapoarte, hri de lucru pentru teren, hri de calitate, baze de

date pentru analize sau susinerea procesului decizional etc.); a5. cine sunt beneficiarii finali ai proiectului (tehnicieni, organe de planificare, factori de decizie, publicul larg etc.); a6. existena i potenialul unor alte utilizri ale proiectului i n primul rnd a bazei de date asociate acestuia, cu

precizarea noilor cerine specifice. Odat stabilite obiectivele, se trece la construirea efectiv a bazei de date, care reprezint etapa cea mai

dificil i cea mai consumatoare de timp din cadrul proiectului. Calitatea, integritatea i precizia bazei de date sunt n msur s influeneze hotrtor calitatea analizelor i a produselor finale furnizate de proiect. n aceast etap se impune parcurgerea urmtorilor pai:

b1. proiectarea bazei de date care presupune: precizarea limitelor zonei de inters; precizarea sistemului de coordonate de utilizat; definirea necesarului de straturi; precizarea componentelor de surprins n fiecare strat, a atributelor de caracterizare a fiecrui tip de component

i a modului de codificare i structurare a atributelor (de exemplu panta sau categorii de pant, codul sau denumirea tipurilor de sol sau de staiune etc.);

b2. construirea bazelor de date digitale asociate straturilor prin digitizare sau preluarea datelor disponibile n alte surse, identificarea i eliminarea erorilor i crearea topologiei i introducerea atributelor specifice fiecrui strat;

b3. restructurarea bazei de date prin aducerea datelor de amplasament n coordonate reale, alipirea straturilor ce se ntind pe mai multe planuri adiacente i actualizarea sau ntreinerea bazei de date printr-un proces iterativ, care se poate apoi relua ori de cte ori este necesar.

Dup obinerea bazei de date n versiunea ei final se poate trece la analiza datelor, n aceast etap devenind posibil manifestarea la adevrata valoare a facilitilor GIS. ntr-adevr, n aceast etap se pot realiza o serie de lucrri de analiz, prin construirea de hri tematice cu coninutul i la scara dorit i de grafice interactive cu diverse modaliti de structurare a datelor, obinndu-se o serie de alernative decizionale care pot sprijini identificarea aciunilor de transpus n practic n concordan cu specificul proiectului realizat. Exist i posibilitates testrii prin simulare a diverselor variante decizionale prin modificri ale condiiilor impuse n analiz sau a amplasamentului unor reele de utiliti.

Ultima etap, de prezentare a rezultatelor analizei, ofer numeroase posibiliti de creare efectiv a unor hri i rapoarte pe baza specificaiilor impuse la cerere. Produsele finale trebuie s fie n strns concordan cu obiectivele urmrite i cu solicitrile beneficiarilor, formulate la demararea proiectului sau pe parcursul realizrii lui. n aceast etap se manifest plenar capacitatea de generalizare i de prezentare a unor rezultate ntr-o form accesibil tuturor factorilor interesai, indiferent de nivelul lor de expertiz GIS. Produsele finale astfel obinute sunt n msur s influeneze hotrtor procesul decizional care a determinat realizarea proiectului.

n afara acestor etape n realizarea unui proiect concret GIS, o importan deosebit o reprezint i problema nelegerii la nivel conceptual i pragmatic a posibilitilor de perfecionare a metodologiei de concepere i implementare a

pro