ACTA UN IV ERSITA TIS LOD ZIEN SIS
FOLIA OECONOM ICA 167, 2(X)3
M arek M elaniuk*
INTERNETOWE SYSTEM Y
INFORMACJI PRZESTRZENNEJ (W EBGIS)
Artykuł zawiera wybrane elementy wykorzystania Systemów Informacji Przestrzennej w interiiecie. Scharakteryzowano systemy GIS i na tym tle pokazano związki między biznesem elektronicznym a WebGIS-em. Niektóre usługi geoinformatyczne zilustrowano na przykładzie atlasu Łodzi oraz interaktywnego planu miasta.
Some chosen elements o f Spatial Information Systems on tlie web and relationship between e-business and WebGIS are pre-sented. Geographic information services on the web are illustrated by atlas o f Łódź and interactive plan o f city.
Systemy przestrzenne i geograficzne
Jednym z atrybutów informacji zawartej w bazach danych system ów infor-m atycznych jest czynnik infor-miejsca. W praktyce infor-miejsce konkretnego obiektu jest pow iązane z jeg o adresem (m iejscow ość, ulica) znajdującym się w danym zapi-sie. W praktyce czynnik lokalizacyjny znajduje się w ponad 80% w szystkich baz danych. O prócz w ystępow ania czynnika lokalizacyjnego (przestrzennego), który definiuje bazy danych przestrzennych, drugim rów nie często w ystępującym czynnikiem je st czas (czyli wszelkiego rodzaju daty). Czas definiuje bazy da-nych temporal da-nych.
W yróżnia się następujące rodzaje system ów inform atycznych zw iązanych z przestrzenią:
1. System Inform acji Przestrzennej - SIP (ang. Spatial Inform ation System, SIS). Jest to system inform atyczny przeznaczony do zbierania, przechow y-wania, przetw arzania, analizow ania oraz udostępniania inform acji prze-strzennej.
2. G eograficzny System Inform acyjny (ang. G eographical Inform ation S ys-tem, amer. G eographic Inform ation Sysys-tem, GIS) je st system em inform a-tycznym zaw ierającym form ę inform acji m ającą odniesienie geograficzne. Potocznie angielski skrót GIS często tłum aczy się w języku polskim jak o System Inform acji G eograficznej. Niekiedy uw aża się, że nie jest to zbyt popraw ne, poniew aż słow o „geograficzny” ma oznaczać w tym przypadku cechę system u a nie cechę inform acji. Przym iotnik "geograficzny" ograni-cza zakres system u do przestrzeni geograficznej, która rozpościera się od górnej granicy m agnetosfery ziem skiej do najpłytszej strefy nieciągłości w ew nątrz Ziem i, nieciągłości M OHO (M ohorovicica). System Inform acji G eograficznej oznacza system przetw arzający inform acje o geografii, ale niekoniecznie w sposób geograficzny. Jednak ze względu na pow szechność używ ania nazwy System Inform acji G eograficznej, w dalszej części pracy będzie stosow ana ta nazw a lub jej angielski skrót - GIS. W system ach tego typu precyzja przestrzenna osiąga wartości od 0,1 km do 100 km.
3. System Inform acji o Terenie - SIT (ang. L and Inform ation System, LIS) - zaw iera inform acje o podziale własności terenu i praw nych atrybutach przestrzeni. O biekty przedstaw iane są zw ykle w skali m niejszej niż 1 : 5000 i o precyzji przestrzennej od 0,1 m do 10 m.
O gólny model system u inform acji przestrzennej najczęściej obejm uje je d -nocześnie GIS i SIT, czyli w praktyce SIP = GIS + SIT
System Inform acji Przestrzennej składa się z 4 podstaw ow ych elem entów : 1. Bazy danych m ającej odniesienie przestrzenne (lub geograficzne w
przy-padku G IS), czyli zestaw u danych jednoznacznie identyfikow anych przez ich lokalizację i geom etrię.
2. O program ow ania, um ożliw iającego:
- w prow adzanie i w eryfikację danych w ejściow ych, - przetw arzanie i analizę danych geograficznych,
- prezentację graficzną, kartograficzną i tekstow ą danych, - kom unikację z użytkow nikiem .
3. Systemu komputerowego, na którym funkcjonuje oprogramowanie GIS/SIP. 4. U żytkow ników , dla których jest przeznaczony. System tw orzony jest przez
specjalistów , natom iast użytkow nik nie musi być specjalistą, ale pow inien potrafić w ykorzystać otrzym ane wyniki.
System Inform acji P rzestrzennej1 z reguły budow any jest w postaci jed n o -rodnych warstw inform acyjnych zaw ierających na przykład inform acje o sieci energetycznej, w odociągow ej, kanalizacyjnej, budynkach, ulicach, glebie, zale-sieniu terenu a także o rozm ieszczeniu ludności lub pew nych aspektach społecz-nych: osobach korzystających z opieki zdrow otnej, przestrzennej strukturze bez-robotnych, osobach otrzym ujących zasiłki z pom ocy społecznej lub rozm ieszczeniu przestrzennym osób pobierających dodatki m ieszkaniow e. Na-kładając warstwy na siebie m ożna przeprow adzić korelację przestrzenną na przykład m iędzy stanem jakościow ym budynków w m ieście a przestrzennym zróżnicow aniem osób korzystających z dodatków m ieszkaniow ych.
W zależności od postaci inform acji geom etrycznej na mapie, w yróżnia się dw a m odele danych przestrzennych2:
- model w ektorow y, zaw ierający w spółrzędne punktów i ich połączeń w linie i w ieloboki (jednostki pow ierzchniow e),
- model rastrow y, który składa się z szeregu punktów graficznych zw anych pikselam i.
Zapis w ektorow y um ożliw ia przedstaw ienie danych w sposób oszczędny pam ięciow o, ale jeg o w adą jest konieczność podw ójnego zapisu inform acji na stykach obiektów , co wiąże się z kłopotliw ą aktualizacją danych. Form at w ekto-rowy jest szczególnie korzystny dla badania obiektów charakteryzujących się dyskretnym w ystępow aniem w przestrzeni.
W zapisie rastrow ym - który w najprostszym przypadku jest siatką kw a-dratów - w ym agana jest duża ilość pamięci na zapam iętanie pikseli, ale z dru-giej strony jest łatw y do w ykonyw ania różnego rodzaju analiz przestrzennych. W odróżnieniu od w ektorow ych - bazy rastrowe stosow ane są do przedstaw ienia i analizy zjaw isk i obiektów m ających ciągłe rozm ieszczenie przestrzenne, na przykład zanieczyszczenie pow ietrza lub poziom wód gruntowych.
1 M yrda G., GIS czyli m apa w kom puterze 2 M agnuszew ski A., GIS w geografii fizycznej
Rys. I Rastrowy i wektorowy model danych jak o sposoby przedstaw ienia świata rzeczywistego. Źródło: [1|
C zynnikiem odróżniającym system y G IS/ SIP od innych system ów infor-m acyjnych jest infor-między innyinfor-mi sposób w ykorzystania narzędzi inforinfor-m atycznych, które um ożliw iają łączne analizow anie danych przestrzennych i opisow ych. T echnologia GIS pozw ala łączyć typow e operacje w ykonyw ane na danych gro-m adzonych w bazach danych (zapytania, analizy statystyczne) oraz operacje pozw alające przedstaw iać w postaci wizualnej zjaw iska przestrzenne. W ynikiem takich analiz są przede w szystkim mapy oraz raporty.
Opisy obiektów geograficznych składają się z dwóch części, zaw ierających dw a różne rodzaje danych:
- dane przestrzenne, które inform ują o kształcie i lokalizacji poszczególnych obiektów w w ybranym układzie odniesienia, jak rów nież o ich rozm iesz-czeniu w zajem nym w zględem innych obiektów ,
- dane opisow e (atrybuty), które opisują cechy ilościow e lub jakościow e obiektów geograficznych.
Zastosow anie modelu danych przestrzennych um ożliw ia zbudow anie mapy num erycznej. Jest nią zbiór danych num erycznych, który po zastosow aniu o kre-ślonych algorytm ów um ożliw ia w yśw ietlenie lub w ydrukow anie mapy w postaci graficznej.
Z pojęciem mapy num erycznej ściśle jest zw iązany num eryczny model te-renu. M a on postać trójw ym iarow ych danych przestrzennych - a więc jest zbio-rem punktów o w spółrzędnych (x,y,z) - oraz algorytm ów interpolacyjnych um ożliw iających odw zorow anie kształtu obszaru. Rzadko w ystępuje sytuacja, gdy pow ierzchnia m ożliw a jest do odw zorow ania dokładnie za pom ocą funkcji y=f(x,y). W praktyce mamy do czynienia z odw zorow aniem przybliżonym .
Z pow yższego w ynikają trzy główne cechy system u GIS:
1. GIS udostępnia m echanizm y w prow adzania, grom adzenia i przechow yw a-nia danych przestrzennych oraz zarządzaa-nia nimi, zapew a-nia ich integral-ność i spójintegral-ność oraz pozw ala na ich w stępną w eryfikację.
2. Na podstaw ie zgrom adzonych w system ie danych m ożliw e jest przeprow a-dzenie specyficznych analiz opierających się przede w szystkim na relacjach przestrzennych m iędzy obiektami.
3. W yniki analiz przestrzennych przedstaw ione m ogą być w postaci opisowej (tabelarycznej) lub graficznej (mapa, diagram y, wykresy, rysunki), stąd ce-ch ą GIS jest w izualizacja i udostępnianie inform acji przestrzennyce-ch w żądanej postaci.
GIS w internecie
W ebG IS, który także nosi nazwy W eb-based GIS, Internet GIS, O n-line GIS, D istributed GIS lub Internet M apping jest technologią stosow aną do pre-zentacji i analizy danych przestrzennych za pośrednictw em internetu. Łączy korzyści stosow ania jednocześnie system ów GIS-u i internetu (a w szczególno-ści usługi W W W - W orld W ide W eb). W ebGIS oferuje nowe, publiczne narzę-dzie dostępu do danych przestrzennych bez konieczności posiadania drogiego oprogram ow ania GIS-u.
Potrzebny jest jedynie sprzęt kom puterowy z graficznym system em opera-cyjnym , zainstalow aną przeglądarką internetow ą i podłączeniem do internetu (w ystarczy łącze typu dial-up za pośrednictw em modemu, chociaż oczyw iście szybsze je st łącze stałe).
W ebGIS (czyli GIS oparty na internecie) charakteryzuje się:
1. Niskim kosztem eksploatacji i zarządzania. W ebGIS dostarczając inform a-cję za pośrednictw em stron internetow ych pow oduje, że użytkow nicy m ają dostęp do tych danych za pom ocą ogólnie dostępnej przeglądarki interne-towej akceptującej aplety Javy łub ActiveX.
2. Pow szechny dostęp do inform acji za pom ocą przeglądarki dotyczy nie tylko profesjonalistów , ale rów nież zw ykłych osób poszukujących wym aganych
inform acji. Dzięki szybkiem u rozw ojow i dostępu do internetu, W ebGIS staje się rzeczyw iście bardzo popularnym serw erem inform acyjnym .
3. O program ow anie G IS-u m oże być urucham iane na sprzęcie kom puterow ym z dow olnym , graficznym system em operacyjnym . W ynika to z faktu, że aplikacje W ebGIS są oparte na przenośnej technologii Javy.
W ebG IS ja k o elem ent e-bizn esu 1
Potencjalny inw estor starając się w stępnie zapoznać z terenem przyszłej, planowanej inw estycji próbuje uzyskać w szybki sposób w iarygodne inform acji odnośnie lokalizacji przestrzennej. M apa terenu gm iny udostępniona w intem e- cie jest obecnie bardzo istotnym narzędziem prom ocjno-m arketingow ym . W yni-ka to z trzech przyczyn.
Po pierw sze sam o opracow anie kartograficzne niesie z so b ą ogrom ną ilość inform acji, którą w inny sposób przedstaw ić jest bardzo trudno.
Z drugiej strony dobrze w ykonana internetow a m apa gm iny pozw ala szyb-ko dotrzeć do szczegółow ych inform acji dotyczących um ieszczonych na niej obiektów . Na przykład przez w skazanie na działkę lub obszar budynku przezna-czonego do sprzedaży użytkow nik m oże natychm iast otrzym ać inform ację o jeg o pow ierzchni, cenie, stanie technicznym , uzbrojeniu technicznym i w ypo-sażeniu w m edia a także form ie własności i dokładnym rozm ieszczeniu lokaliza-cyjnym łącznie z pow ierzchnią terenu i samej nieruchom ości.
Po trzecie, na podstaw ie cyfrow ego studium kierunków rozw oju i zagospo-darow ania przestrzennego, inw estor m oże dokonać analizę otoczenia prze-strzennego przyszłej inwestycji.
Postępow anie inw estora poszukującego obszar do zagospodarow ania o określonej pow ierzchni odbyw a się w kilku krokach w sposób następujący:
1. U ruchom ienie przeglądarki internetow ej i połączenie się z serw isem gm in-nym.
2. U ruchom ienie interaktyw nej m apy znajdującej się na stronie internetow ej gm iny
3. Załadow anie do sw ojego kom putera podstaw ow ych w arstw mapy obejm u-jących studium zagospodarow ania przestrzennego oraz sieć dróg.
4. Zaznaczenie terenu oferty inw estycyjnej i załadow anie charakterystyki w y-branej lokalizacji w form ie graficznego obrysu terenu, opisu tekstow ego
obejm ującego uzbrojenie i infrastrukturę techniczną, lub - jeżeli istnieją - zdjęć lokalizacji i postaw ionych na niej nieruchom ości.
5. Skontaktow anie się drogą elektroniczną lub telefoniczną z odpow iednią kom órką organizacyjną gminy w celu uzyskania dalszych inform acji lub złożenie wstępnej oferty.
G m ina ze swojej strony musi bezw zględnie przestrzegać um ieszczania naj-bardziej aktualnych informacji na swoim portalu, poniew aż brak rzetelnych d a-nych skutecznie odstrasza ew entuala-nych inwestorów i działa antyprom ocyjnie.
Usługi geoinform atyczne w internecie
Usługi geoinform atyczne świadczone przez w iele specjalizujących się w tym zakresie firm skierow ane są bezpośrednio do użytkow nika, który w praktyce nie musi niczego wiedzieć o technologii W ebG IS, ani też nie musi instalow ać dodatkow ego oprogram ow ania. W iększość usług tego typu w ykonuje tylko jed n o określone zadanie lub odpow iada na specyficzny typ pytań, jak na przykład: „pokaż mi mapę, na której będzie się znajdow ał budynek o zadanym adresie” . W sieci internetow ej jest ju ż bardzo dużo tego typu usług, a poniżej prezentow ane są w ybrane przykłady:
1. Planow anie tras przejazdu.
Jednym z najczęstszych zadań, do których wykorzystujem y inform ację geograficzną, je st planow anie tras przejazdu do określonego m iejsca docelow e-go. Znajdujące się w sieci narzędzia do planow ania tras integrują obecnie plany m iast z algorytm am i optym alizacyjnym i.
Na stronie www.mopcjuest.com po wprow adzeniu adresu lub przecięcia ulic i znalezieniu ich na mapie, m ożna podać miejsce przeznaczenia i otrzym ać trasę pom iędzy jednym i drugim punktem.
2. A nalizy przestrzenne.
A nalizy przestrzenne stanow ią zbiór działań na jednej lub kilku warstw ach inform acyjnych SIP, przeprow adzonych w oparciu o przyjęty algorytm badane-go zjaw iska w celu uzyskania wyników analizy w postaci zestaw ień tabelarycz-nych lub now ych warstw inform acyjtabelarycz-nych. Inform acje przestrzenne w ykorzystują dane o jakości, natężeniu i przestrzennym rozm ieszczeniu obiektów źródłow ych (np. m apa poziom u zw ierciadła wód gruntowych).
K om puterow e program y wspom agające System y Inform acji Przestrzennej zaw ierają najczęściej bogate w różne procedury m oduły analiz przestrzennych, um ożliw iające przeprow adzenie skom plikow anych operacji na w arstw ach in-form acyjnych, praktycznie niew ykonalnych w sposób tradycyjny przy dużej
ilości danych. W zależności od rodzaju oprogram ow ania pakiety te pracują na w ektorow ej lub rastrowej postać bazy geom etrycznej.
3. M apy i plany m iast przydatne w biznesie
W sieci znajduje się duża liczba elektronicznych map i planów m iast i zna-lezienie stron zaw ierających inform acje z tego zakresu nie pow inno stanow ić problem u.
Jednym z ciekaw szych rozw iązań jest Łódzki System Inform acji o Terenie w ykonany w M iejskim O środku D okum entacji G eodezyjnej i K artograficznej w Łodzi. Z a pośrednictw em strony internetow ej Ośrodka'1 m ożna skorzystać z Atlasu m. Łodzi oraz z w ielow arstw ow ego planu miasta.
Procentowy udział ludności w wieku przedprodukcyjnym ponl*»j 15 6 15 5 - 17.Ô 1 7 .8 -2 0 20 • 22.2 22 2 I wlec*)
Rys. 2. Atlas m. Łodzi. Plansza pokazująca procentowy udział ludności w wieku przedprodukcyjnym w poszczególnych jednostkach pomocniczych miasta. Źródło: www.nwdgik.lodz.pl
A tlas zaw iera 49 plansz pokazujących najw ażniejsze aspekty życia m iasta w układzie przestrzennym , dem ograficznym , społecznym i gospodarczym . Sie-dem plansz jest publicznie dostępnych. Jed n ą z plansz tem atycznych dotyczą-cych procentow ego udziału ludności w wieku przedprodukcyjnym pokazuje rys.2. W tym celu obszar Łodzi został podzielony na kilkadziesiąt jednostek pom ocniczych.
Natom iast interaktyw ny plan m iasta Łodzi um ożliw ia między innymi dy -nam iczne w łączanie lub w yłączanie warstw inform acyjnych. W yjściow ą planszę pokazuje rys.3.
Rys.3 Interaktywny plan Łodzi. Plansza całego miasta Źródło: www.inodgik.lodz.Dl
C echy charakterystyczne planu miasta:
- płynne ustalanie skali oglądu mapy od 1:100000 do 1:100, - zm ieniająca się w raz ze skalą ilość i szczegółow ość obiektów ,
- w yśw ietlanie raportów opisow ych o obiektach (o ile znajdują się w bazie danych),
- autom atyczne w yszukiw anie danych (np. adresu), - kw artalna aktualizacja planu,
- m ożliw ość obliczania odległości między dw om a dow olnym i punktam i na planie,
- pow szechna dostępność (za pom ocą internetu),
- plan zawiera: inform acje o 150000 budynkach, 90000 działek, 50000 num e-rów adresow ych, 2000 innych obiektów punktow ych i praw ie 2000 ulic, - w ykorzystyw any jest „na żyw o" w cotygodniow ych kolegiach Prezydenta
Łodzi przy podejm ow aniu decyzji lokalizacyjnych i innych, które zw iązane są z przestrzennym rozm ieszczeniem obiektów.
Ź ródła
1. Materiały firmy ESRI: liltp://www .esri.coin/librarv/gis/abtgis/gis wrk.html 2. G. M yrda, GIS czyli mapa w komputerze, Helion, Gliwice 1997
3. A. Magnuszewski, GIS w geografii fizycznej,PWN, W arszawa 1999 4. M. Dudziński, K. M atuszewski, Internet w planowaniu przestrzennym,
http://ralusz.pl/w spolpraca/przeglad komunalnv/10 2001/internet/index.plip
5. Urząd M iasta Łodzi, Miejski Ośrodek Dokumentacji Geodezyjnej i Kartograficznej : http://www.modgik.lodz.pl
