Σύστημα Γεωγραφικών Πληροφοριών

Τα Συστήματα Γεωγραφικών Πληροφοριών (Σ.Γ.Π.), γνωστά ευρέως και ως G.I.S. Geographic Information Systems, είναι ολοκληρωμένα συστήματα συλλογής, αποθήκευσης, διαχείρισης, ανάλυσης και απόδοσης πληροφορίας, σχετικής με φαινόμενα που εξελίσσονται στο χώρο (Goodchild, 1985). Τα γεωγραφικά δεδομένα μπορούν να χαρτογραφηθούν και να εντοπιστούν στο χώρο, καθώς και οι υποκατηγορίες τους είναι τα χωρικά και περιγραφικά δεδομένα. Επιπλέον τα Σ.Γ.Π. είναι ένα εργαλείο που χρησιμοποιείται σε πολλούς επιστημονικούς κλάδους και ιδιαίτερα στην επιστήμη της Γεωγραφίας, διότι έχουν τη δυνατότητα να ενσωματώνουν τα χωρικά με τα περιγραφικά δεδομένα, κάτι το οποίο συμβάλλει στην υλοποίηση της χωρικής ανάλυσης. Επιτρέπει στους χρήστες να αποτυπώσουν το πραγματικό κόσμο, να αναλύσουν τα χωρικά δεδομένα (spatial data), να τα προσαρμόσουν και να τα αποδώσουν χαρτογραφικά. Τα συστήματα GIS, αποτυπώνουν χωρικά δεδομένα σε γεωγραφικό ή χαρτογραφικό ή καρτεσιανό σύστημα συντεταγμένων. Βασικό χαρακτηριστικό των Σ.Γ.Π. είναι ότι τα χωρικά δεδομένα συνδέονται και με περιγραφικά δεδομένα, π.χ. μια ομάδα σημείων που αναπαριστούν θέσεις πόλεων συνδέεται με ένα πίνακα όπου κάθε εγγραφή εκτός από τη θέση περιέχει πληροφορίες όπως ονομασία, πληθυσμός, κλπ.Τα δεδομένα αυτά συνήθως λέγονται γεωγραφικά ή χωρικά (spatial) και μπορεί να συσχετίζονται με μια σειρά από περιγραφικά δεδομένα τα οποία και τα χαρακτηρίζουν μοναδικά.Η χαρακτηριστική δυνατότητα που παρέχουν τα GIS είναι αυτή της σύνδεσης της χωρικής με την περιγραφική πληροφορία (η οποία δεν έχει από μόνη της χωρική υπόσταση). Η τεχνολογία που χρησιμοποιείται για την λειτουργία αυτή βασίζεται: Είτε στο σχεσιακό (relational) μοντέλο δεδομένων, όπου τα περιγραφικά δεδομένα πινακοποιούνται χωριστά και αργότερα συσχετίζονται με τα χωρικά δεδομένα μέσω κάποιων μοναδικών τιμών που είναι κοινές και στα δύο είδη δεδομένων. Είτε στο αντικειμενοστραφές (object-oriented) μοντέλο δεδομένων, όπου τόσο τα χωρικά όσο και τα περιγραφικά δεδομένα συγχωνεύονται σε αντικείμενα, τα οποία μπορεί να μοντελοποιούν κάποια αντικείμενα με φυσική υπόσταση (π.χ. κατηγορία = "δρόμος", όνομα = "Πανεπιστημίου", γεωμετρία = "[Χ1,Υ1],[Χ2,Υ2]...", πλάτος = "20μέτρα").Το αντικειμενοστραφές μοντέλο τείνει να χρησιμοποιείται όλο και περισσότερο σε εφαρμογές GIS εξαιτίας των αυξημένων δυνατοτήτων του σε σχέση με το σχεσιακό μοντέλο της δυνατότητας που παρέχει για την εύκολη και απλοποιημένη μοντελοποίηση σύνθετων φυσικών φαινομένων και αντικειμένων με χωρική διάσταση. Πολλές φορές η ολοκληρωμένη έννοια των GIS (integrated GIS concept) επεκτείνεται για να συμπεριλάβει τόσο τα δεδομένα (που αποτελούν ουσιαστικά τον πυρήνα τους), το λογισμικό και τον μηχανικό εξοπλισμό, όσο και τις διαδικασίες και το ανθρώπινο δυναμικό, που αποτελούν αναπόσπαστα τμήματα ενός οργανισμού, ο οποίος έχει σαν πρωταρχική του δραστηριότητα την διαχείριση πληροφορίας με την βοήθεια GIS.

 Ένα Σ.Γ.Π., ως σύστημα, αποτελείται από τα παρακάτω στοιχεία: Το τμήμα του συστήματος που είναι υπεύθυνο για τροφοδότηση του συστήματος με δεδομένα. Αυτά πρέπει να είναι σε ψηφιακή δομή και συνήθως προκύπτουν με ψηφιοποίηση αναλογικών δεδομένων (π.χ. τυπωμένοι χάρτες) ή με τη συλλογή πρωτογενών δεδομένων με τη χρήση ψηφιακών μεθόδων αποτύπωσης χώρου (αποτύπωση με GPS, Τηλεπισκόπηση). Αυτό το στάδιο αφορά τόσο τη γεωγραφική όσο και την περιγραφική διάσταση των δεδομένων. Τα δεδομένα πρέπει να υποστούν εκείνη την επεξεργασία που τα καθιστά κατάλληλα για παραπέρα ανάλυση και χρήση. Αυτό μπορεί να αφορά την ορθή απόδοση του συστήματος συντεταγμένων, την δημιουργία σχέσεων μεταξύ των δεδομένων, τη διόρθωση σφαλμάτων, την μετάβαση από μια δομή σε μια άλλη. Ο χρήστης - αναλυτής θέτει ερωτήσεις σύμφωνα με την δυνατότητα των ίδιων των δεδομένων. Οι ερωτήσεις μπορεί να είναι του τύπου : Πώς απεικονίζεται η περιοχή ενδιαφέροντος; Πού βρίσκεται το Α; Που βρίσκεται το Α σε σχέση με το Β; Τι θα συμβεί εάν...; Πόσο από το Α υπάρχει στην περιοχή Γ Ποιος είναι συντομότερος από το Α στο Β; Ποιος είναι ο οικονομικότερος δρόμος από το Α στο Β; Η απόδοση των αποτελεσμάτων της ανάλυσης γίνεται σε αναλογικά μέσα με την οργάνωση της εκτύπωσης χαρτογραφικών προϊόντων ή με την απόδοση σε ψηφιακές πλατφόρμες είτε με τη χρήση του διαδικτύου, μέσω διαδραστικών χαρτών (Web-based GIS), είτε σε μέσω εσωτερικών δικτύων οργανισμών μέσω εφαρμογών που υποστηρίζουν πολλαπλούς χρήστες με διακριτούς ρόλους (Enterprise GIS). Κάθε σύστημα οφείλει να έχει μηχανισμούς ανάδρασης (feedback) ώστε να εξασφαλίζεται η ορθότητα και ακρίβεια των πληροφοριών. Αυτό μπορεί να γίνεται μέσω λογισμικού με διαδικασίες κανόνων επικύρωσης, με διαδικασίες ελέγχου ακρίβειας συντεταγμένων και γενικότερα με διαδικασίες ποιοτικών και ποσοτικών ελέγχων ανάλογα με τη φύση των δεδομένων. Γεωγραφικά δεδομένα είναι τα δεδομένα τα οποία μπορούμε να χαρτογραφήσουμε, δεδομένα που μπορούν να εντοπισθούν στο χώρο. Τα γεωγραφικά δεδομένα ενσωματώνουν τέσσερα στοιχεία : θέση στο χώρο, περιγραφή, χωρική σχέση και χρόνο.Ένα Σ.Γ.Π. χρησιμοποιεί χωρικά και περιγραφικά δεδομένα και λειτουργίες που καθιστούν δυνατή τη χωρική ανάλυσηΣε ένα Σ.Γ.Π. τα γεωγραφικά δεδομένα μπορούν να αναπαρίστανται με δύο βασικές μορφές: τα δεδομένα διανυσματικής μορφής (vector) και τα δεδομένα κανονικοποιημένης ψηφιδωτής μορφής (raster).Σε όλα τα Σ.Γ.Π. οι δύο μορφές αποδίδονται ταυτόχρονα σε κοινές απεικονίσεις ενώ πολλά λογισμικά GIS προσφέρουν την δυνατότητα μετάβασης από τη μία μορφή στην άλλη. 1. Διανυσματικά δεδομένα (vector).Τα διανυσματικά δεδομένα διακρίνονται σε: Χωρικά δεδομένα.Τα χωρικά δεδομένα μπορούν να αναπαρασταθούν με σημεία, γραμμές και πολύγωνα.Για παράδειγμα η απόδοση της θέσης μια πόλης σε ένα χάρτη μπορεί να χρησιμοποιηθεί με ένα σημείο, η αποτύπωση του οδικού δικτύου με μια γραμμή αποτελούμενη από πολλές κορυφές και η αποτύπωση μιας ιδιοκτησίας με ένα πολύγωνο.Η γεωμετρία που θα υιοθετηθεί για το συμβολισμό ενός αντικειμένου εξαρτάται από την κλίμακα απεικόνισης και το σκοπό της εφαρμογής που αναπτύσσεται.Έτσι π.χ. σε μια πολύ μεγάλη χαρτογραφική κλίμακα (1:1000) τα κτίσματα αποτυπώνονται ως πολύγωνα, ενώ σε μικρότερες χαρτογραφικές κλίμακες (1:10.000) είναι ορθότερο να χρησιμοποιηθεί η γεωμετρία του σημείου.Τέλος κάθε γεωμετρία συνδέεται με μια σχέση 1-1 με μια εγγραφή σε ένα πίνακα περιγραφικών χαρακτηριστικών. Περιγραφικά δεδομένα.Τα περιγραφικά δεδομένα έχουν να κάνουν με τους πίνακες ιδιοτήτων μίας γεωγραφικής οντότητας πάνω σε ένα επίπεδο.Κάθε γεωγραφικό δεδομένο έχει πάντα έναν πίνακα πληροφορίας.2. Κανονικοποιημένης ψηφιδωτής μορφής δεδομένα (raster).Τα raster αποτελούνται από κελιά τα οποία διαθέτουν είτε δεκαδικούς αριθμούς,είτε ακέραιους. Χρησιμοποιούνται σε περιπτώσεις που το χωρικό φαινόμενο που αποτυπώνεται, χαρακτηρίζεται ως συνεχής μεταβλητή (π.χ. το υψόμετρο του εδάφους,η εξέλιξη μίας πυρκαγιάς, κλπ.) ή σε περιπτώσεις που στο Σ.Γ.Π. θέλουμε να ενσωματώσουμε μια δορυφορική εικόνα ή μια σαρωμένη αεροφωτογραφία. Τα κανονικοποιημένης ψηφιδωτής μορφής δεδομένα έχουν περιορισμένες δυνατότητες σύνδεσης με περιγραφικά χαρακτηριστικά. Οι δομές δεδομένων διακρίνονται σε επιμέρους κατηγορίες: Μη Τοπολογική Δομή-Σπαγγέτι (απλή σειριακή δομή). Σε αυτή τη κατηγορία δεν αναπτύσσονται χωρικές σχέσεις μεταξύ των γεωγραφικών δεδομένων στα επίπεδα (layers),αλλά πραγματοποιείται καταγραφή των γεωγραφικών συντεταγμένων αυτών των οντοτήτων.Τοπολογία (χωρικές σχέσεις). Σε αυτή τη κατηγορία αναπτύσσονται οι σχέσεις μεταξύ των γεωγραφικών δεδομένων (είτε vector, είτε raster), τις οποίες αποθηκεύει ο υπολογιστής σε μορφή τόξου-κόμβου και πολυγώνου και χρησιμοποιεί η χωρική ανάλυση.Οι σχέσεις μεταξύ των γεωγραφικών δεδομένων είναι οι εξής: 1) Συνδεσιμότητα 2) Περιεκτικότητα 3) Γειτνίαση -Χωρική Στατιστική/Γεωγραφική Ανάλυση -Βάσεις Γεωγραφικών Δεδομένων -Υπολογιστική Γεωμετρία -Χωρική γνώση/Αντίληψη Στην αγορά διακινούνται διάφορα πακέτα λογισμικού Συστημάτων Γεωγραφικών Πληροφοριών που λειτουργούν σε διαφορετικά λειτουργικά συστήματα (όπως Windows, MacOS, Linux)Μερικά από αυτά, όπως το GRASS GIS και το QUANTUM GIS, διακινούνται ελεύθερα υπό το καθεστώς Άδεια Ελεύθερης Τεκμηρίωσης GNU και λειτουργούν σε όλα τα λειτουργικά συστήματα. Διάφορα πανεπιστημιακά ιδρύματα σε όλο τον κόσμο προσφέρουν σπουδές σχετικά με το Σ.Γ.Π. Αυτές αφορούν τόσο προπτυχιακό, όσο και μεταπτυχιακό επίπεδο. Συνήθως δεν πρόκειται για αυτόνομα προγράμματα σπουδών, αλλά για τμήματα ευρύτερων προγραμμάτων. Στην Ελλάδα παρέχονται σπουδές στα Συστήματα Γεωγραφικών Πληροφοριών από τα εξής ιδρύματα: Στο Τμήμα Γεωγραφίας του Πανεπιστημίου Αιγαίου. Στο Τμήμα Γεωγραφίας του Χαροκόπειου ΠανεπιστημίουΣτη Σχολή Αγρονόμων και Τοπογράφων Μηχανικών στο Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο.Στο Τμήμα Αγρονόμων και Τοπογράφων Μηχανικών της Πολυτεχνικής Σχολής του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης. Στο Τμήμα Μηχανικών Τοπογραφίας & Γεωπληροφορικής, της Σχολής Μηχανικών στο Διεθνές Πανεπιστήμιο Ελλάδας. Στο Τμήμα Μηχανικών Χωροταξίας, Πολεοδομίας και Περιφερειακής Ανάπτυξης της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Θεσσαλίας. Στο Τμήμα Περιβάλλοντος Ζακύνθου του Ιονίου Πανεπιστημίου. Στο Τμήμα Γεωλογίας και Γεωπεριβάλλοντος του Εθνικού και Καποδιστριακού Πανεπιστημίου Αθηνών. Στο Τμήμα Ωκεανογραφίας και Θαλασσίων Βιοεπιστημών (ΤΩΘΒΕ), της Σχολής Περιβάλλοντος του Πανεπιστημίου Αιγαίου. Στο τμήμα Χημικών Μηχανικών και Μηχανικών Περιβάλλοντος ( ΧΗΜΗΠΕΡ ) του Πολυτεχνείου Κρήτης Στο τμήμα Μηχανικών Ορυκτών Πόρων ( ΜΗΧΟΠ ) του Πολυτεχνείου Κρήτης Στο τμήμα Διοίκησης Τουρισμού του Πανεπιστημίου Πατρών