Sisteme informaționale geografice

Un sistem informațional geografic, prescurtat SIG sau GIS, pune laolaltă hărți și informații despre locuri. Imaginează-ți o hartă cu străzile localității. Peste ea poți așeza un alt strat cu școlile, unul cu râurile și altul cu spațiile verzi. Dacă pornești doar stratul cu școli, vezi unde sunt ele; dacă adaugi străzile, vezi pe ce drum se poate ajunge. Straturile nu sunt foi de hârtie, ci date digitale care pot fi afișate împreună.

Un loc de pe hartă are o poziție și poate avea informații asociate: numele școlii, tipul clădirii sau anul construirii. Pentru a răspunde la o întrebare, alegi datele potrivite. De exemplu, ca să afli ce școli sunt lângă un râu, ai nevoie de pozițiile școlilor și de traseul râului. Rezultatul trebuie verificat pe teren sau în surse actuale: o școală nouă poate lipsi de pe o hartă veche.

GIS este folosit și pentru hărți ale inundațiilor, pădurilor sau transportului. El nu „ghicește” informațiile lipsă; răspunsul depinde de calitatea datelor introduse.

GIS se folosește în viața de zi cu zi: aplicațiile de navigație combină harta străzilor cu poziția ta și cu informații despre trafic; primăriile folosesc GIS pentru rețelele de apă și canalizare; serviciile de urgență, pentru a trimite cea mai apropiată ambulanță; fermierii, pentru a vedea ce parte a unui câmp are nevoie de apă.

Un GIS poate fi simplu: harta online a străzilor cu straturi pe care le pornești și le oprești este un exemplu. Cu cât ai mai multe straturi bune, cu atât răspunsurile sunt mai utile, dar niciun răspuns nu este mai bun decât datele din care a fost construit.

Exemplu rezolvat. Cum afli, cu un GIS, ce școli se află la mai puțin de 500 m de un râu?

1. Încarci stratul cu râurile și stratul cu școlile.
2. Creezi în jurul râului o zonă de 500 m (o „zonă tampon”).
3. Selectezi școlile care intră în zona tampon și le afișezi pe hartă. Rezultatul îți spune care școli sunt aproape de râu și au nevoie de planuri de apărare la inundații.

Datele vectoriale reprezintă puncte, linii și poligoane; datele raster sunt grile de celule, folosite de exemplu pentru imagini satelitare și modele ale altitudinii. Fiecare strat are un sistem de coordonate și atribute. O interogare spațială poate selecta obiecte aflate în interiorul unei zone sau la o distanță dată față de un râu. Combinarea straturilor cere aceeași referință spațială și ani compatibili.

Un GIS cuprinde trei părți: date (vectoriale și raster), programe care le stochează și le prelucrează și oameni care formulează întrebările. Fiecare obiect vector are o tabelă de atribute (rânduri pentru obiecte, coloane pentru caracteristici). Operațiile frecvente sunt zona tampon (buffer), suprapunerea straturilor (overlay), interogarea după atribute sau după poziție și analiza rețelelor (cel mai scurt drum). Pentru a suprapune corect straturile, ele trebuie georeferențiate în același sistem de coordonate; în România, hărțile oficiale folosesc proiecția națională Stereo 70, iar GPS-ul furnizează coordonate în sistemul mondial WGS 84.

GIS-ul ajută la luarea deciziilor în planificarea teritoriului: alegerea locului pentru o școală sau un spital se face după numărul de copii sau pacienți din zonă, accesul prin drumuri și distanța față de zonele de risc. Produsul final poate fi o hartă tematică, un tabel de rezultate sau un model tridimensional al terenului. Metadatele (cine a făcut datele, când și cu ce metodă) fac parte din datele geografice: fără ele, nu se știe cât de mult poți avea încredere într-un strat.

Exemplu analizat — cazul descris de USGS. USGS arată cum se pot suprapune pozițiile fermelor ce folosesc un îngrășământ, cursurile de apă, relieful și precipitațiile pentru a identifica râurile expuse la scurgeri. Întâi localizezi fermele, apoi urmărești panta spre apă și condițiile de ploaie; o apropiere pe hartă nu dovedește singură poluarea, dar indică unde sunt utile măsurători.

Exemplu rezolvat 1 — suprafața unei zone tampon. Un râu are 10 km lungime, iar zona tampon de 500 m se întinde de ambele părți. Lățimea totală este $2\cdot 500=1000$ m, iar suprafața aproximativă $10000\cdot 1000=10^7$ m² = 10 km² = 1 000 ha. Calculul neglijează meandrele și capetele zonei.

Exemplu rezolvat 2 — celulele unui raster. Un raster cu celule de 30 m × 30 m are celule de 900 m². Pe 1 km² (1 000 000 m²) încap $1000000/900\approx 1111$ celule. Dacă dimensiunea celulei scade la 10 m, o celulă are 100 m², iar numărul lor pe km² crește la 10 000: detaliul crește, dar și volumul de date.

Exemplu rezolvat 3 — combinarea condițiilor. Un primar caută terenuri pentru un parc: pantă sub 5%, la mai puțin de 300 m de o școală și în afara zonei inundabile. Fiecare condiție este un strat; GIS-ul selectează doar parcelele care le îndeplinesc pe toate trei (operația logică „ȘI”), iar rezultatul depinde de acuratețea fiecărui strat.

Greșeli frecvente

• Greșit: GIS este numai o hartă colorată.
  Corect: Este un sistem care stochează, combină, interoghează și afișează date legate de locuri.
• Greșit: Dacă două puncte se suprapun pe ecran, datele lor sunt sigur corecte.
  Corect: Trebuie verificate coordonatele, scara și anul datelor.
• Greșit: Un GIS înlocuiește orice măsurătoare din teren.
  Corect: Rezultatele GIS depind de calitatea datelor și se verifică prin observații în teren.

Înainte și după