System informacji geograficznej lub GIS (w języku angielskim, system informacji geograficznej lub GIS ) to system informacyjny przeznaczony do gromadzenia, przechowywania, przetwarzania, analizowania, zarządzania i prezentacji wszystkich rodzajów danych przestrzennych i geograficznych. Akronim GIS jest czasem używany do określenia „nauki o informacji geograficznej ” lub „badania informacji geoprzestrzennej”. Dotyczy to karier lub zawodów, które wiążą się z wykorzystaniem systemów informacji geograficznej oraz w większym stopniu dotyczą dyscyplin geoinformatyki (lub geomatyki ). To, co można zaobserwować poza prostą koncepcją GIS, dotyczy danych o infrastrukturze przestrzennej.
W bardziej ogólnym sensie termin GIS opisuje system informacyjny, który integruje, przechowuje, analizuje i wyświetla informacje geograficzne . Aplikacje związane z GIS to narzędzia, które pozwalają użytkownikom tworzyć interaktywne zapytania, analizować informacje przestrzenne, modyfikować i edytować dane za pomocą map oraz odpowiadać na nie kartograficznie. Nauka o informacji geograficznej to nauka leżąca u podstaw zastosowań, pojęć i systemów geograficznych.
GIS to ogólny termin odnoszący się do wielu technologii , procesów i metod. Są one ściśle związane z planowaniem przestrzennym , zarządzaniem infrastrukturą i siecią, transportem i logistyką , ubezpieczeniami, telekomunikacją , inżynierią , planowaniem , edukacją i badaniami itp. Z tego powodu GIS jest źródłem wielu usług geolokalizacyjnych opartych na analizie i wizualizacji danych .
GIS pozwala również na łączenie danych, które na papierze mogą wydawać się bardzo odległe. Bez względu na sposób identyfikacji i reprezentowania obiektów i wydarzeń, które ilustrują nasze środowisko ( współrzędne , szerokość i długość geograficzna , adres, wysokość , czas, media społecznościowe itp.), GIS umożliwia zebranie wszystkich tych wymiarów w jednym repozytorium , prawdziwy kręgosłup systemu informacyjnego.
Ta kluczowa cecha GIS pozwala wyobrazić sobie nowe zastosowania i nowe możliwości w badaniach naukowych.
Pierwsze użycie terminu „Geographic Information System” pojawiło się dzięki Rogerowi Tomlinsonowi w 1968 roku w jego eseju „A Geographic Information System for przestrzennego planowania”. Roger Tomlinson jest znany jako ojciec Systemu Informacji Geograficznej.
Wcześniej jedno z pierwszych znanych zastosowań analizy przestrzennej dotyczyło dziedziny epidemiologii , w 1832 r. opublikowano „Raport o przebiegu i skutkach cholery w Paryżu i departamencie Sekwany ”, napisany przez francuskiego geografa Karola Pikieta. Ten ostatni reprezentował 48 dzielnic Paryża . Użył zdegradowanej kolorystyki opartej na odsetku zgonów cholery na 1000 mieszkańców.
Następnie, w 1854 roku, John śniegu przedstawiał wybuch na cholerę w Londynie za pomocą punktów do reprezentowania rozmieszczenie poszczególnych przypadkach. Był to jeden z pierwszych sukcesów w wykorzystaniu systemu informacji geograficznej . Chociaż podstawowe elementy topografii istniały przed mapowaniem, mapa przedstawiona przez Johna Snowa była unikalna, wykorzystując nowatorskie metody mapowania , nie tylko do opisu sytuacji, ale przede wszystkim do analizy grup zjawisk geolokalizowanych i współzależnych.
Początek XX p wieku nastąpił rozwój „Photo chemigrafia ”, która pozwala na rozdzielenie niektórych warstwach karty (na przykład warstwy na roślinność , a w wodzie ). Ta technika była szczególnie wykorzystywana do obrysów rysunków. Dla ówczesnych projektantów była to ciężka praca, ale posiadanie niezależnych warstw pozwoliło na bardziej efektywną pracę.
Ta praca została najpierw wykonana na szklanych płytach, a później do procesu wprowadzono folię z tworzywa sztucznego , która ma tę zaletę, że jest lżejsza, zajmuje mniej miejsca do przechowywania i jest mniej delikatna. Kiedy wszystkie warstwy były gotowe, zostały połączone w jeden obraz. Z biegiem czasu, gdy pojawił się druk kolorowy, pomysł stworzenia i pracy każdej z kolorowych płyt z osobna stał się istotny.
Chociaż użycie warstw stało się później jedną z mocnych cech współczesnego GIS-u, opisanego właśnie procesu fotograficznego nie należy traktować ściśle jako GIS, ponieważ mapy były tylko nałożonymi na siebie obrazami bez żadnych wspólnych danych pozwalających na ich odtworzenie. połączony.
Od połowy XX th wieku , rozwój sprzętowej komputera , napędzanym przez poszukiwaniu broni jądrowej , doprowadziły do opracowania aplikacji mapowych na komputerze.
W roku 1960 pojawiło się pierwszym prawdziwym GIS operacyjnego na świecie, w Ottawie , w Kanadzie . Ten GIS został opracowany przez Ministerstwo Lasów i Rozwoju Wsi. Opracowany przez D r Roger Tomlinson, był nazywany systemie informacji geograficznej, Kanada (IACS) i pozostawiono do sklepu, analizowania i przetwarzania danych zebranych dla inwentaryzacji terenu Kanady , aby uzyskać informacje na glebie The rolnictwo , to fauna , że flora , i leśnictwo . Do tego pierwszego GIS dodano również czynnik klasyfikacji, aby umożliwić dalszą analizę.
Kanadyjski GIS był prawdziwy postęp w stosunku do prostego odwzorowania przez komputer uprzednio zaproponowanej. Kanadyjski GIS przyniósł ulepszenia w zakresie środków, takich jak superpozycja czy pomiary cyfrowe . Umożliwiło to uruchomienie prawdziwego krajowego układu współrzędnych geograficznych ze zintegrowanym systemem topografii , przechowującym informacje o lokalizacji w oddzielnych plikach. W rezultacie, Roger Tomlison stał się prawdziwym „ojcem GIS”, szczególnie do wykorzystania w promowaniu analizy przestrzennej i krzyżowe geograficznych danych .
Kanadyjski GIS była zasadnicza podstawa praca aż do 1990 , i był u początku realizacji bardzo dużego geograficznego danych z Kanady . Został opracowany jako system dostępny dla wszystkich jednostek administracyjnych w kraju do planowania i zarządzania zasobami federalnymi i wojewódzkimi . Jego wielką siłą była analiza złożonych danych geograficznych i topologicznych charakterystycznych dla kanadyjskiej rzeźby terenu. Kanadyjski GIS nigdy nie był dostępny dla ogółu społeczeństwa.
W 1964 roku Howard T. Fisher, przeszkolony w LCGSA (Laboratorium Grafiki Komputerowej i Analizy Przestrzennej – Harvard – USA ) wysunął teorię wielu koncepcji dotyczących manipulacji danymi geolokalizacyjnymi, koncepcje zastosowane następnie w latach 70. do wydobycia takich systemów jak: SYMAP, GRID i ODYSSEY, które następnie zostały wykorzystane w komercyjnym rozwoju uniwersytetów, ośrodków badawczych i firm na całym świecie.
We Francji, w 1975 roku, miasto Marsylia jako pierwsza gmina wyposażyło się w system informacji geograficznej, zaprojektowany przez firmę ICOREM (Munifical Information Technology region Morza Śródziemnego), filię Caisse des Dépôts.
Firma ta była również odpowiedzialna za stworzenie bazy danych geograficznej 23 000 ha gminy i jednocześnie opracowała aplikację CARINE (komputerowe mapowanie przestrzeni).
Baza danych składała się z wielu warstw: topografii na 1/1000, katastru, POS, sieci i danych alfanumerycznych.
Ta baza danych jest aktualizowana i nadal jest wykorzystywana przez służby społeczności miejskiej Marsylii (2020).
Firma ICOREM, pionier we Francji w tej dziedzinie, odegrała rolę doradczą i wdrożeniową GIS: Miasto Antibes, Juan les Pins, Tuluza, Społeczność miejska Lyonu, Departament Vaucluse. Za granicą: Palma de Mallorca, Walencja, Caracas, Quito, Gwatemala, Ryad.
Dostęp do danych przez różnych użytkowników znacznie ewoluował wraz z rozwojem IT.
Na początku lat 80. firma M&S Computing (późniejsza Intergraph) wraz z Bentley Systems Incorporated dla platformy CAD, Environmental Systems Research Institute (ESRI), CARIS (Computer Aided Resource Information System), MapInfo Corporation i ERDAS (Earth Resource Analysis System) , stają się oprogramowaniem komercyjnym, integrującym dużą liczbę funkcjonalności, łączącym pierwsze podejście „separacji przestrzennej”, z drugim podejściem polegającym na organizacji atrybutów w strukturach baz danych. Równolegle obserwujemy rozwój dwóch systemów publicznych (MOSS i GRASS GIS ) na przełomie lat 70. i 80. XX wieku .
W 1986 roku MIDAS (Mapping Display and Analysis System), pierwsze oprogramowanie GIS dla komputerów osobistych zostało opracowane w systemie DOS . MIDAS został przemianowany na MapInfo we wczesnych latach 90 - tych, kiedy został przeniesiony do systemu Windows . Od tego momentu GIS przeniósł się ze świata badań, aby stać się samodzielną branżą .
Pod koniec XX th wieku , wykładniczy wzrost różnych systemów informatycznych umożliwił GIS do demokratyzacji i stają się dostępne dla wszystkich użytkowników z komputera i dostępu do Internetu . W ostatnim czasie pojawienie się rozwiązań Open Source działających pod różnymi systemami operacyjnymi umożliwiło obserwowanie pojawiania się coraz większej liczby rozwiązań. Coraz więcej zlokalizowanych danych i aplikacji mapowych jest obecnie dostępnych w Internecie . Darmowe i wysokiej jakości oprogramowanie jest teraz obfite.
System informacji geograficznej składa się z pięciu głównych elementów.
OprogramowaniaPełnią one następujące sześć funkcji (czasem zgrupowanych pod pojęciem „ 6As ”):
Dostępna jest lista oprogramowania GIS , wolnego i zastrzeżonego.
DaneDane geograficzne są importowane z plików lub wprowadzane przez operatora. Mówi się, że dane są „geograficzne”, gdy odnoszą się do jednego (lub więcej) obiektów znajdujących się na powierzchni Ziemi. Jego współrzędne są określone przez układ geodezyjny (lub przestrzenny układ odniesienia). Zobacz następny akapit .
wyposażenie ITPrzetwarzanie z danych odbywa się za pomocą oprogramowania na komputerowym pulpicie lub na utwardzonej komputera bezpośrednio na ziemi. Komputer polowy z GPS i dalmierzem laserowym umożliwia mapowanie i zbieranie danych. Budowa mapy w czasie rzeczywistym oraz wizualizacja mapy w terenie zwiększa wydajność i jakość wyniku. Trend od 2000 roku zmierza w kierunku precyzyjnego i interaktywnego mapowania, gdzie analiza danych jest coraz częściej wykonywana na miejscu, w terenie, a także walidacja. Systemy klient-serwer w intranecie , ekstranecie lub nawet przez Internet ułatwiają, w coraz większym stopniu, rozpowszechnianie wyników.
Know-howSystem informacji geograficznej wymaga wiedzy technicznej i różnych umiejętności, a więc różnych zawodów, które może wykonywać jedna lub więcej osób. Specjalista musi zmobilizować umiejętności z zakresu geodezji (znajomość pojęć układu odniesienia i układu rzutowania), analizy danych , procesów i modelowania ( np. analiza Merise , język UML ), obróbki statystycznej, semiologii graficznej i kartograficznej, obróbki graficznej. Musi wiedzieć, jak przełożyć zadawane mu pytania na żądania komputerowe. Wszystkie umiejętności techniczne można znaleźć w zawodzie geomatyka , do którego dodawane są umiejętności tematyczne „biznesowe”.
UżytkownicyPonieważ wszyscy użytkownicy systemów informacji geograficznej niekoniecznie są specjalistami, system taki oferuje szereg skrzynek narzędziowych, które użytkownik składa w celu realizacji swojego projektu. Każdy może, w takim czy innym czasie, zostać wezwany do korzystania z GIS. Poziom umiejętności wymagany do wykonywania najbardziej podstawowych operacji (patrz geomatyka ) jest zazwyczaj poziomem starszego technika. Jednak w celu zapewnienia dobrej jakości interpretacji wyników analizy danych i zaawansowanych operacji, zazwyczaj powierza się je inżynierowi posiadającemu dobrą wiedzę na temat przetwarzanych danych i charakteru zabiegów przeprowadzonych przez oprogramowanie . Wreszcie, czasami wzywa się specjalistów do interwencji w określonych aspektach technicznych.
GIS są wykorzystywane głównie do:
Świat systemów informacji geograficznej ewoluuje od lat 70. Ich wykorzystanie stale rośnie, podobnie jak liczba zatrudnionych w nich osób.
Nawet jeśli nadal brakuje elementu czasowego w GIS; „ czas ”, wciąż trudny do zarządzania i dynamicznej reprezentacji, aplikacje GIS/SIRS szybko się rozwijają i ulepszają.
Jedną z koncepcji, która ewoluuje w GIS, jest 3D . Wysokość była brana pod uwagę przez długi czas, z DTM (Digital Terrain Models) i TIN ( Triangular Irregular Network ). Niektóre oprogramowanie 3D GIS już istnieje, takie jak SpaceEyes3D lub nawet Virtual Terrain Project ( bezpłatne oprogramowanie ).
GIS dąży do lepszej interoperacyjności i dostępności przez Internet dzięki:
Powinno to umożliwić lepsze interdyscyplinarne zastosowania , na przykład w dziedzinie zdrowia-środowiska i eko - epidemiologii lub zrównoważonego rozwoju lub prognozowania .