Suport Curs GIS si Cartografiere in Turism

SCURT ISTORIC AL CARTOGRAFIEI

Informaiile documentare despre hri ne arat c ele au existat nc dinaintea erei noastr: au fost gsite schie primitive la egipteni, chinezi, canadieni, amerindieni realizate pe suporturi foarte variate ncepnd de la os, coji de copac, nisip, lemn, pietre, etc. Coninutul acestor schie se refer la suprafee restrnse i reprezint diferit elemente ale cadrului natural ca reeaua hidrografic, lacurile, pdurile, peterile.

Cea mai veche hart ajuns n Romnia, zgriat pe o tabl de argint este a Mesopotamiei, datnd din sec. XIV-XV .e.n.

Primele hri propru-zise apar la grecii antici. Cea dinti hart greceasc a fost construit de ANAXIMADRU din MILET i cuprinde lumea cunoscut a timpului su, nconjurat de OKEANOS, n ipoteza Pmntului plan.

Cele mai remarcabile rezultate cartografice n antichitate au fost construirea primului glob geografic de ctre CRATES i imaginarea primelor sisteme de proiecie de ctre HIPARH (sec. II .e.n.) i PTOLEMEU (sec. II e. n.).

Romanii n-au mbogit cu nimic baza teoretic a reprezentrilor cartografice, chiar dac au ntocmit i ei hri numite itinerarii, necesare n rzboaiele lor de expansiune. O astfel de hart este Tabula Peutingerian.

n feudalism, dezvoltarea comerului atrage dup sine ntocmirea hrilor legate de necesitile practice. Astfel se construiesc hri marine de ctre italieni, cunoscute sub numele de portulane, care se refereaua de obicei la o bazinul unei singure mri.

Secolul al XVI-lea se caracterizeaz printr-o fructuoas i valoroas activitate cartografic, cei mai importani reprezentani ai acestei perioade fiind MERCATOR i ORTELIUS (olandez). Mercator public n anul 1578 un prim atlas de hri geografice dup hrile lui Ptolemeu, dar reconstituite i corectate de el. La ntocmirea hrilor, utilizeaz proiecia cartografic i propune mai multe proiecii, dintre care una pentru navigaie, care i poart numele, fiind folosit i n prezent.

Sec. al XVII-lea este cunoscut prin apariia unor atlase, care pe lng hrile respective conineau i texte.

Din secolul al XVIII-lea merit amintit activitatea de ntocmire a hrilor la scri mijlocii i mari. Prima hart topografic este harta Franei a lui Cassini la scara 1:86400.

n anul 1871 are loc primul congres de geografie, unde se pune problema alegerii meridianului de origine sau a primului meridian, probleme rezolvat n 1884 la o conferin special convocat la Washington, cnd s-a ales ca meridian de origine meridianul observatorului de la Greenwich.

La sf. sec. al XIX-lea (1891), la Congresul de la Berna, pentru unificarea hrilor topografice naionale ntr-o hart internaional s-a adoptat propunerea lui A. Penck de a construi o hart a globului la scara 1:1.000.000. n 1899 s-a hotrt ntocmirea unei hri batimetrice a Oc. Planetar la scara 1:10.000.000 care a aprut n 1904.

ntre cele dou rzboaie mondiale s-au realizat diferite tipuri de hri i atlase. Opera cartografic de importan mondial a acestei periade este Marele Atlas Sovietic al Lumii.

Dup al doilea rzboi mondial, dezvoltarea cartografiei este n plin ascensiune, se continu cu ntocmirea atlaselor naionale, a hrilor topografice pentru noile state aprute, apariia unor dicionare poliglote, organizarea unor conferine internaionale de cartografie, etc.

Dup etapele aproximrilor dimensionale, geometrizrii geografiei i aplicrii metodelor statistice n geografie, anii 1960 marcheaz debutul etapei informatizrii cartografiei. Aceast etap se identific cu debutul GIS, ea fiind condiionat de perfecionarea rapid a calculatoarelor.

Volumul imens de informaii cu care opereaz cartografia i-a gsit pentru prima dat posibilitile de a fi valorificat (prelucrat) i validat (n practic) prin GIS. Primii pai au fost marcai prin constituirea bazelor de date, care ulterior au putut fi utilizate i de ctre ali beneficiari.

O astfel de banc de date este compus din datele brute (propriu-zise), neprelucrate care sunt memorate pe un suport fizic (benzi sau discuri magnetice-CD) i dintr-un sistem de programe care asigur introducerea, organizarea, stocarea, activarea i prezentarea lor. Sistemul poate opera n general att cu date cantitative ct i calitative, exprimnd valoarea parametrilor geografici dintr-un anumit punct, regiune, zon geografic. Fiecare punct, dar i tip de informaie primete un anumit cod. Codul servete n actualizarea informaiei, la cerere. Bncile de date permit noirea informaiei nmagazinate, respectiv aducerea la zi, precum i trierea i regsirea rapid a informaiilor cerute, fie prin afiarea pe ecranul calculatorului (prin intermediul operatorului uman), fie prin imprimarea informaiei (pe imprimanta anex computerului).

Un pas nainte n informatizarea cartografiei l-a constituit realizarea atlaselor electronice, care pot conine pe lng informaiile unei bnci de date tradiionale, i informaie sub form grafic (hri generale, hri tematice, cartograme, blocdiagrame, cartodiagrame, profile, etc.). Atlasele electronice prezint avantajul modificrii rapide a informaiei coninute sub form grafic de la un eveniment sau fenomen geografic prezent la unul viitor, ntrunind atributul de operaional i funcional.

Carl Steinitz e unul din precursorii GIS-ului, el realiznd primele studii experimentale n cadrul unui laborator de grafic computerizat la Harward, laborator creat n 1965 cu o donaie Ford. Programele create, testate i rspndite de aici au fost:

- SYMAP - program de cartografiere automat;

- CALFORM - program de cartografiere cu pen-plotter;

- SYMVU - program de cartografiere suprafa-perspectiv;

- POLYURT - program de manipulare a bazei de date cartografice;

n dezvoltarea GIS pot fi identificate cel puin cinci etape.

Etapa ntia debuteaz cu anul 1960, cnd computerele se foloseau la realizarea hrilor i a altor imagini care s-ar fi putut realiza i fr computer. Analizele spaiale i statistice erau dificile, cu un profesionalism sczut, iar pesimismul general era mare.

Etapa a doua ncepe cu anul 1970. Analizele GIS sunt mai sofisticate, iar prin tehnicile statistice i cartografice noi, dar i prin metodele de analiz spaial mai complexe, proiectele G.I.S. trezesc un mare interes, fiind finanate de la buget. GIS-ul interacioneaz alte discipline i profesii, n mod deosebit ingineria. Soft-urile sunt din ce n ce mai complexe i private. Atenia se axeaz pe luarea deciziilor.

Anul 1975 marchez nceputul celei de-a treia etape. Tehnica G.I.S. este concretizat n afiaje grafice diverse i tridimensionale. Noutatea adus de GIS este dat de posibilitatea referenierii acestor date fa de coordonatele geografice (longitudine i latitudine).

Etapa a patra debuteaz odat cu anii deceniului nou, respectiv 1980-1981. Apariia primelor GIS operaionale (Sistemul Informaional Geografic Canadian i Unitatea Experimental de Cartografie a Marii Britanii), nc din anii '60, este urmat n anul 1982 de sistemul ARC/INFO al firmei Environmental Systems Research Institute din U.S.A. Deceniul al noulea se remarc de asemenea prin progrese spectaculoase ale tehnicii de calcul. Apariia PC-urilor i softurilor, dar i posibilitilor de software n englez i francez deschide o nou etap n existena GIS.

Etapa a cincea se identific cu actualitatea sau mai precis cu ceea ce a urmat anului 1990, cnd pentru prima dat n istoria cartografiei romneti putem vorbi despre facilitile oferite G.I.S.HARTA I PLANUL

Cea mai simpl definiia care s-ar putea da hrii este aceea de reprezentare micorat a unei poriuni din suprafaa terestr. Definiia enunat are calitatea de a fi foarte concis, dar n acelai timp i neajunsul de a nu reda n ntregime coninutul noiunii de hart. Acest lucru se constat la o analiz ct de sumar a hrii. n primul rnd, se constat c harta este o reprezentare n plan a suprafeei terestre. Aceasta o deosebete de reprezentarea sub form de globuri, care dei sunt reduse ca rspndire sunt cele mai corecte. n schimb, pe hart se nregistreaz deformrile cunoscute. Deoarece harta red poriuni mari din suprafaa terestr, la realizarea ei se ine seama de curbura suprafeei terestre, n timp ce la planuri nu e necesar s se in seama de curbur.

O alt caracteristic uor de observat este aceea c elementele reprezentate sunt reduse pe baze matematice riguros exacte, adic la o anumit scar. Aceasta i confer precizia necesar n diferite activiti practice sau de cercetare.

De asemenea, se constat c harta nu este o fotografie a suprafeei terestre. Elementele suprafeei terestre sunt redate prin nite desene care uneori nici nu seamn cu elementele din natur. Desenele respective sunt semnele convenionale, ceea ce nseamn c harta este o reprezentare convenional.

Se mai constat c pe hart nu sunt redate toate elementele terenului, ci c apar n funcie de mrimea suprafeei reprezentate, numai elementele cele mai evidente. Deci, se poate spune c este vorba de o generalizare cartografic.

Legat de coninutul hrii se poate constata c unele hri conin toate elementele posibil de reprezentat (ansamblul elementelor naturale i antropice ale unui teritoriu), fiind numite hri generale, iar n unele apar numai un element, fiind numite hri speciale sau hri tematice. innd cont de caracteristicile menionate se poate formula o definiie mai complet.

Harta este o reprezentare n plan, micorat, convenional i generalizat a suprafeei terestre, cu fenomene naturale i sociale de la un moment dat, realizat pe principii matematice i la o anumit scar, innd cont de sfericitatea pmntului.

Planul este o reprezentare cu aceleai caracteristici ca i harta, diferenele constnd n faptul c red o suprafa mai mic de teren, ns cu mai multe detalii i cu o mare precizie. Deoarece scara mare nu permite redarea unei suprafee ntinse de teren, poriunile terestre reprezentate se consider plane, deci nu ine cont de sfericitatea pmntului.

DIFERENIERI

HARTAPLANUL

Red o suprafa mai mare de teren cu detalii mai puine n funcie de scarRed o suprafa mai mic de teren cu multe detalii

Scara de reprezentare este mai mic dect la plan (de la 1:25000 pn la scri foarte mici)Scara de reprezentare este mare 1:20000 pn la 1:50

ine cont de curbura suprafeei terestreNu ine cont de curbura suprafeei terestre

Transpunerea punctelor se face fr a folosi un sistem de proiecieProiectarea punctelor de pe suprafaa terestr se face cu ajutorul unei proiecii cartografice.

Clasificarea hrilor

Problema clasificrii hrilor este foarte important pentru orientarea n folosirea i studierea materialului cartografic.

Dei nu exist o clasificare cu valabilitate universal, de-a lungul timpului au fost luate n considerare diverse criterii n ordonarea materialelor cartografice.

1. n funcie de dimensiunea teritoriului cartografiat: hri modiale (planigloburi, mapamonduri, planisfere), care reprezint ntrega suprafa terestr;

hri ale emisferelor pe latitudine i respectiv longitudine;

hri ale grupelor de continente;

hri ale oceanelor i mrilor limitrofe;

hri ale unor continente;

hri ale unor state;

hri cu regiuni dintr-un stat.2. n funcie de scar:

hri la scar mare

hri la scar mijlocie

hri la scar mic.

3. n funcie de coninut:

hri generale

hri tematice sau speciale:

i. hri tematice fizico-geografice (hri hipsometrice, morfologice, ale energiei reliefului, climatice, pedologice, biogeografice, hidrologice, etc.)

ii. Hri tematice socio-economice (hri ale populaiei, ale cilor de comunicaie, economice calitative i cantitative, politico-administrative, ale modului de utilizare a terenului, etc.)

4. n funcie de destinaie:

hri informative;

hri tiinifice;

hri didactice;

hri turistice;

hri pentru navigaie.

5. n funcie de originalitate

minutele topografice, care constituie rezultatul direct al ridicrilor topografice;

copiile, adic reproduceri dup minutele topografice la aceeai scar;

derivatele, adic reproduceri dup copiile topografice ns la scar diferit (mai mic).

6. n funcie de numrul culorilor:

hri monocrome

hri policrome.

7. n funcie de modul de realizare:

hri analogice hri digitale (n format raster i respectiv n format vector).

8. n funcie de modul de prezentare:

hri propriu-zise

hri virtuale.

ELEMENTELE PLANURILOR I HRILOR

Ca documente cartografice cu larg utilitate, elementele hrilor i planurilor sunt grupate n mai multe categorii. n literatura de specialitate se disting, n general dou tipuri de clasificare a cestor elemente.

Unii autori grupeaz elementele hrilor n dou categorii: elemente din exteriorul cadrului i respectiv elemente din interiorul cadrului (Nstase, A. 1983, Rus, I., Buz, V, 2003).

Ali autori (Buz, V., Sndulache, A. 1984) grupeaz aceste elemente n trei categorii: elemente matematice, de coninut i de ntocmire. Considerm c aceast grupare este mai util pentru nelegerea exact a acestor aspecte.

Elementele matematice reprezint baza geometric a hrii. Sunt cuprinse n aceast categorie urmtoarele elemente:

scara de proporie

cadrul hrii

nomenclatura

baza geodezo-topografic

elementele de orientare

graficul nclinrii versanilor

canevasul.

Elementele de coninut sunt considerate a fi cele reprezentate n interiorul cadrului hrii, respectiv n cuprinsul spaiului desenat. Aceste elemente se pot grupa n dou categorii: fizico-geografice (relief, hidrografie, vegetaie, soluri) i socio-economice (localiti, ci de comunicaie, detalii economice i cultuale, granie).

Elementele de ntocmire sau de montare a hrii cuprind informaii absolut necesare pentru nelegerea i utilizarea hrii. Dintre ele unele se refer la ntocmirea hrii. Aici sunt incluse: titlul, felul hrii, destinaia, legenda, autorul, materialele documentare folosite.

SCARA HRII

Definiie:

Trecerea de la dimensiunile msurate n teren la cele de pe plan sau hart se face cu ajutorul unui raport constant de micorare numit scar de proporie.

Ca element matematic, se poate exprima n 3 moduri:

Numeric

Grafic

Direct

Scara numeric este o fracie ordinar n care numrtorul indic lungimea grafic (de obicei n cm), iar numitorul lungimea corespunztoare din teren (tot n cm).

, unde:

N scara hrii

d distana grafic pe hart sau plan

D distana real din teren.

Cu ct numitorul este mai mic n valoare aritmetic, cu att fracia este mai mare i deci scara este i ea mai mare i invers.

n situaia n care pe o hart nu este trecut scara, ns este trasat reeaua de paralele se poate calcula scara hrii, msurnd distana grafic dintre dou paralele consecutive (d) i cunoscnd faptul c lungimea arcului de meridian de 10 este egal cu 111,136 Km (D).

Scara grafic reprezint raportul exprimat grafic. Dup modul de construcie i precizia msurrii este de dou tipuri:

scar grafic simpl

scar grafic compus sau cu transversale.

Pentru construcia scrii grafice simple se divizeaz un segment de dreapt n mai multe pri, de obicei n cm, notndu-se originea O. n partea dreapt a originii se noteaz diviziunile cu lungimile valorilor naturale corespunztoare scrii date. Partea din stnga originii zero se numete talon i este mprit n mai multe segmente, oferind astfel posibilitatea msurrii unor distane pn la a zecea parte dintr-o diviziune din partea dreapt a originii. Talonul poate fi simplu sau exagerat.

Scara grafic compus sau cu transversale se construiete din dou scri grafice simple, paralele, avnd trasate ntre ele nou segmente de dreapt paralele i echidistante.

Scara direct se exprim prin indicarea direct a lungimii de pe hart i a corespondenei ei din teren. De exemplu: 1 cm pe hart = 250 m n teren (egalitate valabil pentru o hart la scara 1:25000).

n funcie de scara la care au fost realizate, hrile se grupeaz n 3 categorii:

de la 1:25000 pn la 1:200000: hri la scar mare (hri topografice)

ntre 1:200000 1:1000000: hri la scar mijlocie (hri topografice de ansamblu)

de la scara 1:1000000 pn la scri foarte mici: hri la scar mic (hri geografice). Acestea sunt n general, hrile murale i cele din atlase.

Reprezentrile cartografice la scri mai mari de 1:25000 se numesc planuri. Acestea se clasific dup cum urmeaz:

1:10000 pn la 1:5000 planuri topografice propriu-zise;

1:2500 pn la 1:2000 planuri de situaie;

1:1000 pn la 1:500 planuri urbane;

1:100 pn la 1:50 planuri de detaliu, utilizate n construcii.

CADRUL HRII

Sub numele de cadru se nteleg liniile care mrginesc suprafaa desenat a hrii. Linia care intr n contact direct cu spaiul desenat se numete cadru intern. Paralel cu acesta, la mic distan se afl cadrul extern sau ornamental. ntre cele dou se afl cadrul gradat, care reprezint de fapt elementul matematic al cadrului hrii. Acesta din urm este mprit n segmente colorate alternativ alb-negru, care indic mprirea unghiular pe paralele i meridiane.

Cadrul poate coincide cu paralele i meridianele, situaie n care se numete cadru geografic. n situaia n care cadrul nu corespunde cu paralele i meridianele acesta se numete cadru geometric.

Ca form, cadrul poate fi elipsoid, trapezoidal, dreptunghiular, ptrat, circular, n funcie de sistemul de proiecie n care a fost realizat harta. n situaia n care cadrul are form de ptrat, dreptunghi sau trapez, n colturile sale sunt trecute cu mare precizie coordonatele geografice:

NOMENCLATURA HRILOR I PLANURILOR

Definiie:

Prin sistem de nomenclatur se nelege sistemul de notaie alctuit din cifre i litere sau numai cifre, cu ajutorul cruia se definete poziia unei foi de hart n cuprinsul unui teritoriu sau a ntregii suprafee terestre.

La Congresul Internaional de Geodezie i Geofizic din anul 1924 a fost propus i adoptat un sistem internaional de nomenclatur pentru harta lumii la scara 1:1000000, sistem adoptat i de Romnia pentru hrile n sistemul de proiecie Gauss-Krger. Acest sistem se utilizeaz i n prezent la hrile n priecie stereografic.

Sistemul internaional de nomenclatur se bazeaz pe mprirea globului terestru n zone sferice trasate din 4 n 4 de latitudine i fuse sferice trasate din 6 n 6 de longitudine.

ALTE ELEMENTE MATEMATICE

Dup cum am vzut pn n prezent, cele mai importante elemente matematice au fost scara, cadrul i nomenclatura hrii. Nu lipsite de importan sunt i baza geodezo-topografic, elementele de orientare, graficul nclinrii versanilor i canevasul.

Baza geodezo-topografic

Este constituit din puncte de coordonate cunoscute cu maximum de precizie, puncte care stau la baza ntocmirii hrii, motiv pentru care se mai numesc i punctele de sprijin ale hrii. Ele sunt de trei categorii: astronomice, geodezice i topografice.

Punctele astronomice (sau fundamentale) sunt puncte ale cror coordonate geografice au fost determinate prin metode astronomice. Coordonatele lor sunt independente de forma i dimensiunile Pmntului. n general, observatoarele astonomice din fiecare ar pot constitui puncte de baz n ridicrile geodezice ulterioare. n Romnia, primul punct fundamental este Observatorul astronomic de lng Bucureti, care st la baza constituirii hrilor.

Punctele geodezice

sunt puncte determinate prin metode geodezice, care in seama de forma i dimensiunile Pmntului. Cele mai importante dintre ele sunt verificate i prin metode astronomice.

n funcie de importana lor, punctele geodezice se mpart n trei categorii:

puncte geodezice de ordinul I , care sunt vrfuri ale unor triunghiuri terestre cu laturile cuprinse ntre 40-50 km sau 70 km. Acestea alctuiesc aa-numitele iruri de triangulaie primordial, care se ntind n lungul meridianelor i paralelelor principale ale unei ri. Pe teritoriul rii noastre trec 3 iruri primordiale pe meridian (dintre care unul internaional ce leag Capul Nord i Capul Bunei Sperane) i 3 iruri pe paralel (ntre care dou internaionale: paralela de 45N i paralela de 4730'N). Lanurile triangulaiilor primordiale sunt legate ntre ele prin lanuri de triangulaie de ordinul I complementare.

puncte geodezice de ordinul II, care sunt vrfuri ale unor triunghiuri cu laturi cuprinse ntre 10-25 km.

puncte geodezice de ordinul III, care sunt vrfuri ale unor triunghiuri cu laturile cuprinse ntre 5-10 km.

Aceste puncte formeaz aa-numita osatur geodezic a hrii unei ri. Pe teren, aceste puncte sunt marcate prin semnale speciale, construite din lemn cu baza din beton, n punctele caracteristice ale terenului, n aa fel nct s poat fi vizibile de la mari distane. Poziia punctelor geodezice obinute pe suprafaa Pmntului se trece pe suprafaa unui corp geometric imaginar (elipsoidul de referin), iar de pe elipsoid se proiecteaz pe o suprafa plan grafic sau prin calcul.

Punctele topografice

se determin plecnd de la punctele geodezice, prin metode topografice i sunt cuprinse n ordinele IV i V. Ele alctuiesc canevasul topografic al hrii. Fa de aceste puncte se determin planimetric i altimetric poziia elementelor fizico-geografice i economico-geografice ale hrii, care reprezint detaliile suprafeei terestre.

Elementele de orientare sunt desenate pe hrile topografice n stnga scrii grafice.

Acestea cuprind cele trei direcii nord: geografic, magnetic i al caroiajului hrii, precum i unghiurile dintre ele, respectiv declinaia magnetic, declinaia convenional i convergena meridianelor.

Graficul nclinrii versanilor se prezint sub forma unei curbe, care este folosit la determinarea valorilor pantelor fr calcule (n mod expeditiv). De obicei sunt dou grafice de pant, care sunt construite innd seama de echidistana dintre curbele de nivel: unul aferent curbelor de nivel normale, cellat pentru curbele de nivel principale.

Unul din cele mai cunoscute procedee grafice de determinare a unghiului de pant const n suprapunerea distanelor grafice dintre curbele de nivel pe un graficul nclinrii versanilor i se citete de pe acesta panta terenului n zona respectiv.

Canevasul reprezint sistemul sau ansamblul liniilor de coordonate geografice sau coordonate plane rectangulare. Coordonatele geografice sunt reprezentate prin reeaua de paralele i meridiane care constituie canevasul geografic, iar coordonatele rectangulare prin linii drepte orizontale i verticale, reprezentnd abscise i ordonate.

Canevasul geografic se obine prin transpunerea reelei de paralele i meridiane de pe glob pe un plan printr-un sistem de proiecie cartografic.

Canevasul rectangular, ntlnit mai ales la hrile topografice, pleac de la canevasul geografic i se ntocmete plecnd de la intersecia dintre un meridian i o paralel. n acest punct de intersecie se duc tangente la meridian i paralel, iar la aceste tangente se traseaz din km n km linii paralele, rezultnd n acest fel o reea de ptrate cu latura de 1 km. Din acest motiv, acest canevas se mai numete canevas kilometric.

Laturile ptratelor care alctuiesc reeaua au valori diferite n funcie de scara hrii: la scara 1:25000, lungimea grafic a laturii este de 4 cm i reprezint n teren 1 km, la scara 1:50000, latura de 2 cm corespunde n teren la 1 km, la scara 1:100000, latura de 2 cm reprezint 2 km n teren, iar la scara 1:200000, latura de 2 cm reprezint 4 km n teren. Valorile reelei kilometrice sunt nscrise ntre cadrul interior i cel geografic, lng colurile hrii.SISTEME DE REPREZENTARE A DATELOR SPAIALEProblema care a aprut era: cum s introducem o hart n calculator, adic cum s fie ea reprezentat intern? Fiind vorba de un calculator numeric, este evident c stocarea trebuie fcut sub form de coduri numerice. Dup experiene ndelungate, s-a convenit ca reprezentarea intern a unei hri s se fac n dou sisteme: sistemul vector i sistemul raster. n sistemul vector harta este construit, n mare, din puncte i linii, fiecare punct i extremitile liniilor fiind definite prin perechi de coordonate (x,y). Acestea pot forma arce, suprafee sau volume (n cazul n care se mai ataeaz nc o coordonat). Caracteristicile geografice sunt exprimate prin aceste entiti: o fntn va fi un punct, un punct geodezic va fi de asemenea un punct; un ru va fi un arc, un drum va fi de asemenea un arc; un lac va fi un poligon dar i o suprafa mpdurit va fi un poligon. n sistemul raster, imaginile sunt construite din celule numite pixeli. Pixelul, sau unitatea de imagine, este cel mai mic element de pe o suprafa de afiare, cruia i se poate atribui n mod independent o intensitate sau o culoare. Fiecrui pixel i se va atribui un numr care va fi asociat cu o culoare. Entitile grafice sunt construite din mulimi de pixeli. Un drum va fi reprezentat de o succeiune de pixeli de o aceeai valoare; o suprafa mpdurit va fi identificat tot prin valoarea pixelilor care o conin. ntre cele dou sisteme exist diferene privind modul de stocare, manipulare i afiare a datelor. n figura 1 am nfiat, ntr-un mod simplificat, cele dou sisteme de reprezentare ale aceleiai realiti. Am pstrat aceeai unitate de lungime pentru sistemul vector cu dimensiunea celulei din sistemul raster.

Ambele sisteme au avantaje i dezavantaje. Principalul avantaj al sistemului vector fa de cel raster este faptul c memorarea datelor este mai eficient. n acest sistem doar coordonatele care descriu trsturile caracteristice ale imaginii trebuiesc codificate. Se folosete de regul n realizarea hrilor la scar mare. n sistemul raster fiecare pixel din imagine trebuie codificat. Diferena ntre capacitatea de memorare nu este semnificativ pentru desene mici, dar pentru cele mari ea devine foarte important. Grafica raster se utilizeaz n mod normal atunci cnd este necesar s integrm hri tematice cu date luate prin teledetecie.

I. Sistemul vector

Sistemul vector se bazeaz pe primitive grafice. Primitiva grafic este cel mai mic element reprezentabil grafic utilizat la crearea i stocarea unei imagini vectoriale i recunoscut ca atare de sistem. Sistemul vectorial se bazeaz pe cinci primitive grafice:

1) PUNCTUL;

2) ARCUL (sau linia ce unete punctele);

3) NODUL (punct care marcheaz capetele unui arc sau care se afl la contactul dintre arce);

4) POLIGONUL (arie delimitat de arce);

5) CORPUL (volum determinat de suprafee).

Obiectele cartografice simple sunt alctuite din primitive. Obiecte cartografice mai complexe precum i obiectele geografice sunt obinute din combinarea obiectelor simple.

n continuare vom detalia aceste noiuni ntr-o manier simplificat avnd drept scop nelegerea lor i nu tratarea sub toate aspectele care pot apare ntr-un soft GIS.

1) PUNCTUL este unitatea elementar n geometrie sau n captarea fotogrametric. Nu trebuie confundat cu celula din reprezentarea raster, deoarece el nu are nici suprafa nici dimensiune. El reprezint o poziionare n spaiu cu 2 sau 3 dimensiuni. n figura 2 am redat modul de afiare al punctelor, precum i modul de nregistrare pe suport magnetic (n 2D). Fiind vorba de un calculator numeric, nregistrarea pe suport magnetic se va face sub form de numere. Mai precis, fiecare punct va fi nregistrat ntr-un fiier sub form de tabel care conine dou coloane. n prima coloan va apare un numr de identificare (care este unic), iar n a doua coloan coordonatele punctului n sistemul de referin ales. Pentru ca aceste puncte s fie afiate pe monitor sau imprimant, se scrie un program (ntr-un limbaj de programare) care va conine instruciuni privitoare la configurarea ecranului, instruciuni de citire din fiier a numerelor care reprezint coordonatele i n final, instruciunile de afiare pentru echipamentul de ieire (monitor sau imprimant). n cadrul produselor GIS aceste programe sunt nglobate ntr-o structur mare (care reprezint de fapt software GIS) i care este apelat prin comenzi ce apar fie sub form de meniuri, fie sub form de icoane. De exemplu o comand pe care putem s o numim View poate realiza afiarea pe ecran, iar o comand Print va produce listarea la imprimant sau plotter, funcie de driverul instalat pe calculatorul respectiv. Aceasta este, n mare, modul cum este organizat un produs GIS ce privete afiarea unui grafic. n mod similar se efectueaz i afiarea arcelor sau a poligoanelor. Nu discutm acum felul n care se introduc datele n calculator.

2) ARCUL este o succesiune de jonciuni (legturi) ntre o succesiune de puncte. Este vorba de o entitate dubl, el fiind format din una sau mai multe jonciuni, ele nsele reunind dou puncte sau mai multe puncte. De cele mai multe ori jonciunea este o dreapt. Astfel, un arc este, n general, o linie frnt ce unete direct dou puncte ale parcursului. O linie frnt poate aproxima suficient de bine orice curb prin micorarea segmentelor. Un arc este orientat direct n sensul parcursului, de la punctul iniial la cel final. n figura 3 am nfiat dou arce cu tabelul corespunztor. Ca i n cazul punctelor, nregistrarea pe disc se va face sub form tabelar. n prima coloan vom avea numrul de identificare, iar n coloana a doua vor fi trecute toate coordonatele segmentelor care formeaz arcul. Aici nu s-au pus n eviden nodurile (vezi modelul spagheti). Arcul este o entitate de baz n modelele vectoriale i este asociat cu entitatea nod (vezi modele topologice de reea).

3) NODUL este definit ca o extremitate de arc i nu trebuie confundat cu conceptul de punct abordat mai sus. Un arc este obligatoriu mrginit de un nod de origine i un nod destinaie (vezi modelul topologic de reea). Nodurile indic sensul de parcurgere al arcului. Astfel definit, fiecare nod este un vrf al unui graf. Un graf este planar nu dac este n plan, ci dac toate interseciile dintre arce formeaz noduri. n figura 4 am schiat o reprezentare posibil a unor arce n care s-au identificat nodurile. n aceast situaie fiierul conine n plus dou coloane, care vor conine nodul de nceput i respectiv nodul final. Dei arcele 2 i 3 formeaz un poligon, aici acesta nu este recunoscut ca atare.

4) POLIGONUL este delimitat de un parcurs de arce, ele nsele fiind conectate de noduri definite ntr-un graf planar. Unui poligon i este ataat n mod obligatoriu un nod izolat, numit centroid. Acest nod privilegiat permite construirea suprafeelor n jurul lui, pn la limitele formate de arcele ntlnite. n figura 5 am redat dou poligoane cu tabelul corespunztor fr a se specifica proprietile lor topologice. Combinaii de poligoane formeaz suprafee bidimensionale sau tridimensionale (vezi DEM).

5) VOLUMELE, ca i primitive grafice, sunt tratate mai puin de produsele soft, de aceea nu le vom detalia. Amintim doar faptul c, anumite pachete de programe ofer posibilitatea de a lua n considerare, de a calcula i de a reprezenta prisme sau volume simple. Ele aproximeaz cu o precizie suficient volumele de pe hrile reprezentate n trei dimensiuni (3D). Reprezentarea uzual a unei suprafee n 3D se face prin diferite tehnici cum ar fi izoliniile, TIN etc (vezi Analiz Spaial).

II. Modele vectoriale

Modelul este o reprezentare convenional a structurilor de date ntr-un context precizat, n care se identific natura datelor (aici primitivele grafice), operatorii care acioneaz asupra structurilor de date, precum i restriciile impuse pentru meninerea corectitudinii datelor (reguli de integritate).

Sistemul de reprezentare vector a generat mai multe modele, dintre care vom prezenta trei, ele fiind i cele mai importante i cele mai reprezentative:

1) modelul spagheti, care utilizeaz numai primitivele punct i arc;

2) modelul topologic de reea (topologic liniar), care adaug la spagheti primitiva nod;

3) modelul topologic de suprafa (topologic n dou dimensiuni), care la precedentul adaug primitiva poligon.

Modelul topologic de volum (topologic n 3D), actualmente n curs de dezvoltare, nu va fi abordat.

Modelul spagheti este un model relativ simplu privitor la gestiunea geometriei obiectelor, avnd ca scop principal de a le desena. Aa cum am precizat acest model utilizeaz primele dou primitive menionate: PUNCTUL i ARCUL. Aa cum am mai amintit, noiunea de arc este specific modelelor vectoriale topologice, care n mod implicit (dac lum definiia din teoria grafurilor) trebuie s aib o orientare, adic un punct de start i un punct de sfrit. Aici arcul este de fapt o simpl linie frnt. Uneori se folosete i termenul de polilinie. Poate c apare o anumit ambiguitate n definirea arcului. Acest lucru este similar cu confuzia dintre dat i informaie. Stricto senso noiunea de arc nu poate fi utilizat n modelul spagheti, situaie care nu se respect ntotdeauna.

Este important de menionat faptul c, n acest model, poligonul este un rezultat al nchiderii unui arc i nu este privit ca o primitiv grafic, deci nerecunoscut ca atare.

Neajunsuri ale modelului spagheti:

- graful nu este ntotdeauna planar (poligoanele se pot suprapune);

- fiecare arc este independent (pot apare linii dublate);

- fiecare poligon poate fi descris n mod independent de celelalte poligoane prin arcul care l delimiteaz, mai precis el este recunoscut prin arcul nchis care formeaz conturul su.

n figura 6 am nfiat cteva situaii posibile n cazul modelului spagheti care pot crea probleme n gestiunea datelor spaiale. n general fiierele DXF sunt de tip spagheti. Ele pot fi citite i afiate de produsele GIS, dar nu i prelucrate. Pentru a putea fi prelucrate acestea trebuiesc supuse unor operaii (conversii), rezultatul fiind un fiier propriu al produsului GIS respectiv.Urmtoarele dou modele se numesc modele topologice. Termenul a fost mprumutat din matematic. n ceea ce ne privete, putem accepta faptul c topologia studiaz poziia relativ a obiectelor independente de forma lor exact, de localizarea lor topografic i de mrimea lor. Astfel liniile pot fi conectate, suprafeele pot fi adiacente etc. Cu alte cuvinte topologia exprim relaia spaial dintre primitivele grafice. De exemplu topologia unui arc include definirea nodului de origine i a nodului de destinaie (n cazul modelului topologic de reea) i respectiv a poligonului din stnga i dreapta (n cazul modelului topologic de suprafa). Datele redundante (coordonatele) sunt eliminate deoarece un arc poate reprezenta o linie sau numai o parte din ea. Altfel spus este vorba de o localizare fr coordonate. Existena relaiilor topologice permite o analiz geografic mai eficient, cum ar fi modelarea scurgerii lichidelor pe reelele de ap/canal, combinarea poligoanelor (suprafeelor) cu caracteristici similare.

2) Modelul topologic de reea adaug modelului spagheti entitatea numit nod. Exist noduri izolate, independente de reeaua de conexiuni, precum i noduri legate. Un arc are obligatoriu un nod origine i un nod destinaie. Pe traseul unui arc pot exista mai multe noduri, acestea ns aparin numai la un singur arc (atunci cnd avem intersecii de arce i graful este planar).

Se utilizeaz cu precdere n hrile ce reprezint distribuii ntr-o reea (cabluri telefonice, electricitate, gaz etc.)

n figura 7 avem un exemplu de codificare topologic de reea. Reprezint o hart posibil a unei reele de drumuri. Se observ c nregistrarea const din dou tabele: unul pentru codificarea topologic i altul pentru lista coordonatelor punctelor ce formeaz arcele, respectiv reeaua.

3) Modelul topologic de suprafa este cel mai complet. El adaug modelului topologic de reea poligoanele delimitate la stnga i la dreapta fiecrui arc. n plus suprafaa este construit obligatoriu n jurul unui nod izolat, care nu aparine parcursului arcelor.

Apariia suprafeei induce dou asociaii suplimentare: un arc are obligatoriu un singur poligon la stnga i un singur poligon la dreapta. Invers, un poligon este situat, fie la stnga, fie la dreapta unui arc sau a mai multor arce. n fine, graful acestui model este obligatoriu planar. n figura 8 avem un caz posibil de hart vectorial n codificarea topologic de suprafa. Nodurile nu au fost numerotate deoarece, n acest caz nu mai este necesar.Sistemul rasterSistemul raster genereaz un singur model numit model raster, sau model matricial. Aa cum am vzut, acesta este compus din celule mici de form ptrat sau dreptungiuriular, avnd o suprafa de regul egal cu rezoluia sistemului. Am spus de regul, deoarece nu ntotdeauna pixelul este considerat ca unitatea de referin, ci celula convenional, care este format din mai muli pixeli. Acest lucru este relevant atunci cnd pe o hart n sistem raster se face o scalare (adic se aplic un factor de multiplicare a imaginii) pe o poriune din ea. Imaginea va fi constituit din ptrate, iar continuitatea se pierde. n prima sa form, sau dac vrei n forma original, pentru a satisface cerinele de acuratee, harta digital raster va avea celula egal cu un pixel. nc o dat precizm c este vorba de reprezentarea intern a hrii, care poate s coincid sau nu cu rezoluia monitorului sau a altor echipamente (plotter, imprimant). n cazul n care monitorul are o rezoluie mai slab dect cea reprezentat intern, harta vizualizat va avea acurateea monitorului, adic mai slab. Invers dac monitorul are o rezoluie mai bun, afiarea va fi la nivelul rezoluiei interne. Totui exist o anumit corelare ntre posibilitile programelor de manipulare a datelor i de performanele echipamentelor periferice. De altfel, fiecare produs soft ofer o list cu echipamentele I/E cu care este compatibil. Orice abateri de la aceste reguli conduce la imposibilitatea funcionrii corecte a programelor.

n general sistemul raster este un mare consumator de resurse. Pentru a ilustra necesarul de suport n stocarea unei hri n format raster, vom da cteva exemple. O imagine format A4 (210x297 mm), reprezint, cu o rezoluie a unei imprimante laser, aproximativ 9 milioane de celule (300 d.p.i = 12 puncte/mm i 12x12 = 144 puncte/mm2 i 144x210x297=8981280).

Modelul raster este simplu, el coninnd dou entiti: celula i imaginea. Este important de notat c o celul nu are dect o singur valoare i c aceast valoare este valabil pe toat suprafaa celulei, chiar dac n procesul de actualizare sunt disponibile informaii mai fine. Poziia ei este definit prin numr de linie i numr de coloan ntr-o imagine i numai una. Este clar c n aceast entitate nu intr obiectele geografice. Acestea din urm nu pot fi recunoscute dect dup tema imaginii i valoarea de atribut a fiecrei celule. O imagine presupune una sau mai multe celule. Fiecare imagine este definit de tema sa i de un numr de imagine. Teritoriul care conine aceast imagine este definit de coordonate i de extremiti. Aceste caracteristici conin i unitatea de msur i atributul fiecrei celule. n consecin putem rezuma:

CELULA IMAGINEA

valoare tem

- nr linie nr imagine

- nr coloan X,Y minim

X,Y maxim

Dup cum ai observat, se uziteaz denumirea de imagine raster i nu de hart raster. Aceasta deoarece imaginile digitale sunt n format raster. Atragem atenia de pe acum c, o imagine satelitar digital nu este propriu-zis o hart. Ci din aceast imagine, n urma procesrii ei i a codificrii proprii unui soft cartografic (sau GIS) va rezulta o hart digital. Deci trebuie s fim ateni atunci cnd vorbim despre imagine raster s se neleag exact ce reprezint aceasta.

n figura 9 avem o hart raster n care pixelii sunt reprezentai prin numere. Aceste numere care, n fond le corespund anumite caracteristici cantitative de pe suprafaa Pmntului, se convertesc la o afiare pe un monitor, n culori. Aceasta este aa-numita reprezentare logic a hrii. Aa cum am amintit mai sus, un pixel este definit de un numr de linie i un numr de coloan. Spre deosebire de modelele vector n care originea este n stnga jos, aici originea este n stnga sus (0,0). n figura 10 avem o matrice de celule de 8 linii x 13 coloane. Aceasta se materializeaz printr-un fiier care va conine numerele respective. Numrtoarea celulelor merge de la stnga la dreapta i de sus n jos. nregistrarea fizic a imaginii este o singur coloan lung de numere format, n cazul nostru: 0,0,0,1,1,1,2,1,1,0,0,1,1,3,3,3,1,3,3,2,2... Aceste numere pot fi reprezentate intern prin bytes, numere ntregi sau numere reale.

Reprezentarea unui numr pe un byte implic 8 bii i deci 256 de posibiliti; n cazul numerelor ntregi avem gama -32768 pn la 32767, adic 65435 variante i sunt necesari 2 bytes; pentru cazul real avem un domeniu vast i anume -1038, +1038, cu o precizie de 7 cifre semnificative, pe 4 bytes. De cele mai multe ori este suficient

o reprezentare intern pe un byte (situaie ntlnit i la imaginile satelitare). ns anumite prelucrri asupra hrilor conduce la necesitatea reprezentrii n numere reale. Numrul de bytes utilizai n reprezentare, va decide volumul ocupat pe disc.

Se observ c o succesiune de numere aa cum am fcut mai sus este cu totul neeconomic. n consecin s-a adoptat un sistem de reprezentare "mpachetat" de genul: 3,0,3,1,1,2,2,1,2, 0,2,1,3,3... care semnific 3 valori de 0, 3 de 1, o valoare de 2 etc. n acest mod avem o economie important dac valorile se repet mult n secven.

O alt metod mai eficient de stocare a datelor raster este cea bazat pe structura ierarhic cunoscut sub numele de quad-tree. Principiul este urmtorul: imaginea este mprit n patru, rezultnd patru dreptunghiuri sau ptrate mai mici (pe care le vom numi quadrante), fiecare quadrant se mparte din nou n patru. Procedeul se repet pn cnd se obin quadrante cu o structur omogen (adic au aceeai valoare a pixelilor). Mai precis, n momentul n care un quadrant are o aceeai valoare pe ntreaga suprafa descompunerea este oprit pe acest ramur, ea continund pentru quadrantele care prezint valori diferite ale pixelilor. n orice caz procesul se oprete la nivel de pixel (Figura 11). Am ales pentru exemplificare o reprezentare boolean adic 1 i 0 (1 pentru negru i 0 pentru fond), aa cum este nfiat n figura 12. Structura arborelui este dat n figura 13. Pentru imagini cu valori diferite ale pixelilor, structura este similar, doar c este mai complex. Aceast metod de stocare este eficient cnd imaginea conine suprafee mari de o aceeai valoare. Imaginea raster va fi asociat cu un tabel de pointere care localizeaz quadrantul din cadrul descompunerii i un tabel de indici care arat de cte ori a fost mprit quadrantul.

Fiierul imagine poate fi stocat n format ASCII, binar, binar mpachetat, quad-tree, sau ntr-o codificare proprie. Formatul ASCII nu este cel mai economicos, dar prezint avantajul c poate fi vizualizat i modificat cu comenzi ale Norton Commander sau Notepad din Windows. Formatul binar este, de obicei, formatul standard de lucru cu fiierele imagine. Formatul binar mpachetat este un format special de compresie pentru fiiere binare ntregi sau byte. Se utilizeaz, de regul, pentru economisirea spaiului pe disc.

O mulime de pixeli nvecinai formeaz linii i arii poligonale. n acest sistem liniile i ariile poligonale nu conserv continuitatea spaiului real, de unde rezult o deformare a realitii spaiale. Mrimea acestei deformri este n funcie de rezoluia utilizat. La ora actual, la sistemele de mare rezoluie aceast deformare este acceptabil.

Calitatea imaginilor raster este pus n valoare atunci cnd se reprezint fenomene de mare variabilitate. De exemplu, altimetria i batimetria se preteaz mai bine la o astfel de reprezentare. Analiza la nivel de celul permite evidenierea unor proprieti importante ale terenului, cum ar fi depistarea unor arbori bolnavi. Aceasta depinde i de scara la care se lucreaz. Datorit simplitii lor, reprezentrile raster se preteaz la anumite tipuri de analiz. Dac o celul nu poate s aib dect o singur valoare, nu nseamn c nu este posibil combinarea mai multor pixeli din imagini diferite, prin suprapunere. Combinarea straturilor face obiectul Analizei Spaiale. Programele care compun procedurile de calcul pe imagini raster sunt mai simple dect cele corespunztoare modelelor vectoriale. Timpul de execuie, ns, poate fi mai scurt sau mai lung, funcie de mrimea fiierului i de performanele procesorului.Caracteristici ale hrilor digitale

Rezoluia n sistem vector, reprezint cel mai mic increment pe care l poate detecta un digitizor. Sau altfel spus, distana cea mai mic dintre dou puncte care este sesizat prin sistemul de coordonate, ca fiind diferite. Aceast caracteristic depinde de echipamentul i softul utilizat n crearea hrii precum i de prelucrarea i afiarea ei pe monitor sau plotter. Acest increment, referit n teren, este dependent de scara hrii. La o scar mic distanei dintre dou puncte i corespunde o distan real mai mare. De exemplu la o scar 1:500000 un digitizor cu un increment de 0.1 mm va produce o distan real de 50 m. Deci nu se pot sesiza caracteristici geografice sub aceast dimensiune. Apariia unor caracteristici care au dimensiuni sub 50 m, cum ar fi de exemplu reeaua de drumuri, este dictat de scopul pentru care a fost fcut harta. Drumurile sunt reprezentate prin semne convenionale i deci nu reprezint o dimensiune real n teren la aceast scar. La scara 1:25000 un acelai increment de 0.1 mm va produce n teren o distan real de 2.5 m. n aceast situaie drumurile vor reprezenta caracteristici geografice reale (i nu convenionale) avnd definit i limea, ntr-o marj de eroare de 2.5 m. De cele mai multe ori i la aceast scar se folosesc tot semne convenionale. Precizm faptul c, rezoluia digitizoarelor este mult mai bun dect valoarea dat ca exemplu, problema preciziei find transferat abilitii operatorului.

n sistemul raster rezoluia reprezint dimensiunea maxim din teren care i corespunde unui pixel (definiia este aceeai cu cea a rezoluiei unei imagini digitale). De exemplu o rezoluie de 10 m nseamn c, un pixel este asociat cu o suprafa de 10x10 mp. i n sistem raster situaia este similar, adic nu se sesizeaz caracteristici geografice sub rezoluia hrii. Deoarece sistemul raster se utilizeaz n special pentru reprezentarea suprafeelor continue nu se folosesc semne convenionale pentru caracteristici geografice liniare. n cadrul unor proiecte se utilizeaz combinaii ntre vector i raster, cum ar fi suprapunerea unei hri vectoriale peste o imagine raster, n vederea unei analize. Evident, se presupune c acestea reprezint un acelai areal la aceeai scar.

Exist o legtur strns ntre georefereniere (vezi mai jos) i rezoluie. Cnd se face asocierea unor puncte de coordonate geografice cunoscute din teren cu componentele de pe o hart, precizia asocierii este la limita rezoluiei. Cu alte cuvinte, determinarea cu o precizie mai bun a unui punct din teren dect rezoluia hrii devine un lucru util. De exemplu la o hart de 1:25000 un punct este suficient dac este determinat un punct cu o precizie de 2.5 m.

Acurateea este distana la care o valoare estimat difer de valoarea real. Acurateea este strns legat de precizie, cu care deseori se confund. n msurtorile fizice precizia reprezint numrul de cifre semnificative exprimate ntr-un anumit sistem. Acurateea este exprimat n mod obinuit n termeni ai unui interval. De exemplu, 24.510.03 cm indic faptul c valoarea adevrat se gsete ntre 24.48 cm i 24.54 cm.

Acurateea poziional este una din problemele eseniale ale georeferenierii. n cartografia tradiional acurateea este invers proporional cu scara. De exemplu, o hart la scara 1:10000 are o acuratee mai bun dect una la 1:100000. n cazul hrilor digitale situaia este mai complex deoarece n cadrul GIS putem avea hri n diferite sisteme de coordonate (n cazul vector) sau diferite rezoluii (n cazul raster), iar problema considerrii lor iese din cadrul lucrrii de fa.

GEOREFERENIEREA DATELOR SPAIALE

Procesul de asociere a hrilor digitale cu coordonate geografice reale poart numele de georefereniere. Exist i aplicaii n care nu este necesar trecerea la coordonate reale, fiind suficient un sistem local de coordonate (carteziene).

n sistem vector, procesul const n identificarea cu mare precizie a coordonatelor reale a patru puncte, iar apoi transformarea tuturor punctelor se face pe baza formulelor de transformare. Acest proces poart denumirea de georefereniere continu. Formulele de transformare cel mai des utilizate sunt cele ale transformrii afine:

Xc = A + BXd + CYd

Yc = D + EXd + FYd

Prin precizarea a trei puncte cu coordonate cunoscute se formeaz un sistem de ase ecuaii cu ase necunoscute, rezolvarea acestuia genernd i coordonatele geografice reale.

n cadrul sistemului raster, procedeul este asemntor, doar c se identific cu precizie coordonatele unui pixel din imagine, ceea ce prezint un grad de dificultate mai ridicat.

Acest lucru este determinat de faptul c pixelul reprezint o suprafa de teren. Cu ct aceast suprafa este mai mare (rezoluia hrii este mai mic), cu att coordonatele vor fi mai incerte (mai inexacte). Dup identificarea a patru astfel de pixeli, transpunerea hrii n coordonate reale se face utiliznd formulele de transformare.

n aceast situaie transformarea este mult mai dificil i experiena utilizatorului este foarte important deoarece o hart n format analogic poate suferi o serie ntreag de deformri, formulele de transformare utilizate depinznd n mare msur de acestea.

Geocodificarea. Baza de date Geografic.

Asocierea datelor tabelare cu cele spaiale este o operaie mai special i de fapt reprezint partea care deosebete un GIS de produse soft pentru cartografie digital (care au ca scop doar crearea de hri digitale i reproducerea lor pe suport de hrtie), de un SGBD tradiional, de produsele CAD sau de programele de grafic cum ar fi Corel Draw sau Freehand. Procesul de legare (asociere) a celor dou categorii de date se numete geocodificare. Operaiunea este diferit de la un sistem la altul. La sistemul vector fiecare primitiv grafic este asociat cu un tabel, care se numete tabel atribut i care conine date alfanumerice referitoare la caracteristici ale respectivei primitive grafice.Trebuie remarcat faptul c, la crearea hrii digitale vectoriale se creeaz automat i tabela de atribut care conine un minim de informaie referitoare la ceea ce reprezint primitiva grafic. Ulterior se permite modificarea coninutului cmpurilor, precum i adguarea altor tabele suplimentare la tabela de atribut la aceasta.n sistemul raster, tabela de atribut va conine drept cod numrul asociat pixelului, iar procesul decurge similar. O particularitate a sistemului raster este c, atributul poate s fie coninut n imagine.

Tehnici de intoducere a datelor spaialeIntroducerea datelor cartografice nu este simpl. Dac datele disponibile sunt n form analogic, cum ar fi hri pe suport de hrtie sau fotograme ele trebuie convertite n form digital nainte de a fi importate n GIS. Sunt dou ci pentru a realiza aceast conversie: digitizarea i scanarea.

Procesul de digitizare const n transformarea datelor grafice din format analogic n format digital. Aceast aciune presupune existena unui digitizor conectat la un calculator i prevzut cu un soft specializat.Procesul de digitizare

Procesul de digitizare propriu-zis presupune urmtoarele etape:

Fixarea punctelor de control i apoi digitizarea lor. Dup aceast operaiune se va afia o eroare calculat prin metoda celor mai mici ptrate (RMSE Root Mean Square Error). Dac eroarea este acceptat, se va trece la pasul urmtor, n caz contrar procesul se reia.

Fixarea dinensiunilor hrii.

Digitizarea punctelor.

Digitizarea arcelor.

Digitizarea poligoanelor (dac este permis n acel strat).

Salvarea fiierului.

Procesul de digitizare include i introducerea codurilor de identificare ale primitivelor grafice care permit legarea acestora cu datele atribut. Acestea se introduc de la tastatur sau cu ajutorul butoanelor de pe cursor, dac acest lucru permite i a fost stabilit dinainte.

ScanareaProcesul de scanare const n conversia datelor din format analogic (cum sunt hrile tradiionale pe suport de hrtie, imagini aeriene, sau orice alt imagine) n format digital. Modul n care se realizeaz scanarea este urmtorul: imaginea este mprit n puncte (matrice de puncte) fiecruia atribuindu-i-se un numr n conformitate cu nuana de gri sau culoarea de pe original. Procesul este analog cu fotocopierea. Un fotocopiator scaneaz imaginea i apoi o reproduce imediat pe hrtie. Un scaner copiaz imaginea i apoi o stocheaz ntr-un fiier raster, care ulterior poate fi prelucrat utiliznd un produs de procesare de imagini. Cel mai uzual format este TIFF (Tag Image File Format). Rezultatul va fi un fiier n sistem de reprezentare raster. Acest fiier se poate utiliza fie pentru o simpl afiare sau n combinaie cu alte elemente ale BDS (hri vectoriale sau imagini), fie pentru a obine o hart vectorial.

Dup scanare, urmtoarea faz este editarea, n care, dup ce am determinat precis, cele trei categorii de date: date utile (puncte, linii, poligoane), simboluri (adnotaii sau semne convenionale) i zgomot se procedeaz la urmtoarele operaiuni:

ndeprtarea zgomotului;

ndeprtarea simbolurilor (dac este necesar);

vectorizarea;

adugarea de date suplimentare (dac este necesar);

corecia erorilor;

geocodificarea;

crearea topologiei;

georeferenierea.

Zgomotul este un termen preluat din acustic, i reprezint date care sunt nregistrate i nu sunt utile, datorit unor perturbaii aprute n procesul de scanare. Dac fiierul raster rezultat va fi folosit doar ca o simpl imagine compilat, doar zgomotul trebuie ndeprtat. n cazul n care aceasta se dorete a fi un strat tematic (coverage) trebuie ndeprtate i simbolurile. La o prelucrare i o imprimare ulterioar acestea vor fi adugate pe hart conform regulilor produsului GIS folosit.

Date preluate prin GPS

Capacitatea de a cunoate poziia exact i distana fa de un anumit obiectiv este crucial pentru foarte multe activiti. De-a lungul timpului, mai multe tipuri de tehnologii au ncercat, cu mai mult sau mai puin succes, s ajute la realizarea acestui deziderat. Dintre toate acestea, una a reuit s schimbe n mod radical sistemul de poziionare. Actualmente este posibil s se msoare poziia geodezic a unui punct de pe suprafaa Pmntului, cu o eroare de civa centimetri, fr a utiliza reperele geodezice existente.

Dezvoltat de ctre Departamentul Aprrii al S.U.A, GPS (Global Positioning System) este un sistem de orientare global bazat pe 24 de satelii care orbiteaz deasupra Pmntului. Sistemul are la baz procedeul numit i triangulaie spaial, n care pe lng staia mobil de la sol sunt implicai nc patru satelii.

Staiile GPS utilizeaz aceti satelii pentru a calcula poziia cu o precizie mai mare de un metru. De fapt, cu forme avansate ale GPS se pot face msurtori cu o precizie mai mare de un centimetru. Deoarece sateliii sunt pe o orbit foarte nalt, ei evit erorile cauzate de suprafaa terestr i, fiind concepute n principal pentru scopuri strategice, produsele GPS au o rezisten mare la interferene de und.

Staiile GPS sunt n prezent mai mici i mai economice dect nainte, devenind cu adevrat accesibile oricui. Datorit caracteristicilor i accesibilitii sale, aplicaiile GPS sunt aproape nelimitate: oameni de tiin, militari, personalul din transporturi i oameni din multe alte domenii utilizeaz GPS pentru a-i face munca mai productiv i mai uoar.

Principiile fundamentale ale GPS sunt destul de simple. n primul rnd, pentru a afla poziia exact, sistemul folosete ca metod de baz triangulaia. Pentru a face triangulaia, o staie GPS msoar distana pn la satelit, calculnd ct timp i este necesar semnalului radio emis de satelit s ajung la ea. Acest interval de timp poate fi uor determinat, deoarece undele electromagnetice circul cu viteza luminii. Un element care dac nu este stabilit clar poate genera erori este determinarea exact a momentului cnd semnalul radio pleac de la satelit. Pentru a face acest lucru constructorii sistemului GPS au sincronizat satelitii i receptoarele astfel nct ele genereaz acelai semnal radio codificat (pseudo random code) materializat printr-o succesiune de cifre binare (0 i 1), pe o lungime de und n domeniul radio, n acelai moment. Ulterior se primesc codurile de la satelit i se msoar intervalul de timp scurs pn cnd receptorul genereaz acelai cod.

Pentru a determina pozitia exact receptoarele calculeaz distanele msurate pn la patru satelii diferii. De fapt msurtorile de la trei satelii sunt suficiente pentru a stabili o poziionare tridimensional (latitudine, longitudine, altitudine). Oricum, cea de-a patra este folosit pentru a verifica semnalul i pentru eventuale corecii.

Aceasta se datorete faptului c staiile staiile de la sol nu folosesc un sistem precis de msurare a timpului asemntoare celor instalate pe satelii (ceasuri atomice), ci ceasuri cu cuar, care au o precizie de 10-9 secunde (n cazul de staiilor performante). Pentru ca aceti satelii s poat fi utilizai ca sisteme de referin pentru msurtorile de distan, trebuie cunoscut poziia lor exact.

"Constelaia" sateliilor GPS (dup P.H.Dana, 1994)

(21 de satelii, 3 satelii operaionali de rezerv, 6 planuri orbitale, 55( nclinare,

20200 km altitudine, perioada de rotaie12ore) Orbitele foarte stabile i exacte ale sateliilor la 20000 km altitudine, precum i monitorizarea foarte exact a lor, asigur acurateea semnalului radio. La sfritul msurtorilor trebuie executate corecii asupra uoarelor perturbaii ale semnalului.

Unul dintre principalii perturbatori ai semnalului este atmosfera terestr, care poate deregla semnalul la trecerea prin ea. Dup cum se tie, ptura nalt a atmosferei, ionosfera, conine particule ncrcate i influeneaz propagarea undelor electromagnetice. Cu ct lungimea de und este mai mare, cu att semnalul este mai frnat (poate genera erori de pn la 10 m). Troposfera poate induce erori n semnal cu circa 1 m datorit faptului c ea nregistreaz modificri de temperatur, presiune i umiditate. Un alt factor perturbator sunt vaporii de ap din atmosfer, dar acest fenomen este aproape imposibil de corectat.

O alt cauz perturbatoare poate fi prezena unor obstrucii locale (cldiri nalte) pe care semnalul le ntlnete nainte de a ajunge la staie.

n unele cazuri chiar i poziionarea sateliilor poate produce erori: cu ct sateliii folosii n msurtori sunt mai apropiai, cu att rezultatul msurtorii poate fi mai slab.

La aceste perturbaii se mai adaug faptul c Departamentul Aprrii al SUA, n scopuri strategice, reduce acurateea semnalului n mod intenionat, introducnd o und perturbatoare.

n scopuri militare sunt folosite canale speciale de transmitere a datelor, n timp ce pentru ceilali utilizatori exist un cod standard numit C/A code (Course/Acquisition code) numit i cod civil. Evident domeniul acesta este afectat de perturbaii. Aceast aciune poart denumirea de disponibilitate selectiv (Selective Availability) i poate conduce la o eroare de cteva sute de metri.

EMBED MS_ClipArt_Gallery Figura 1 Reprezentarea vector i raster a aceluiai areal

EMBED MS_ClipArt_Gallery

Figura 2 Reprezentarea grafic i tabelar a punctelor

EMBED MS_ClipArt_Gallery Figura 3 Reprezentarea grafic i tabelar a arcelor fr specificarea nodurilor

EMBED MS_ClipArt_Gallery Figura 4 Reprezentarea grafic i tabelar a arcelor cu specificarea nodurilor

EMBED MS_ClipArt_Gallery Figura 5 Reprezentarea grafic i tabelar a poligoanelor

EMBED MS_ClipArt_Gallery Figura 6 Model vectorial de tip spagheti

EMBED MS_ClipArt_Gallery Figura 7 Modelul topologic de reea

EMBED MS_ClipArt_Gallery Figura 8 Modelul topologic de suprafa

EMBED MS_ClipArt_Gallery

Figura 10 Modelul raster nfiat ca o matrice de numere

EMBED MS_ClipArt_Gallery Figura 12 mprirea n quadrante

EMBED MS_ClipArt_Gallery Figura 11 Structura quad-tree

EMBED MS_ClipArt_Gallery Figura 13 Structura arborescent quad-tree

EMBED MS_ClipArt_Gallery

Figura 27 Digitizorul sau tableta grafic

PAGE 26

_1139842840.unknown

_1173949731.unknown