|
Zestawienie programów do tworzenia systemów GISPoniżej scharakteryzowano także dwa najpopularniejsze obecne w Polsce pakiety GIS : ArcInfo oraz Mapinfo oraz podano ogólne informacje o innych tego typu programach. Dane zaczerpnięto z książki Kistowski M., Iwańska M., 1997, Systemy Informacji Geograficznej, Podstawy techniczne i metodyczne, Przegląd pakietów oprogramowania i zastosowań w badaniach środowiska przyrodniczego, Bogucki Wydawnictwo Naukowe, Poznań. Pakiety GIS można podzielić na trzy podstawowe grupy:
Tabela 1. Podstawowe, syntetyczne dane o tych pakietach ARC/INFO (ESRI Inc.) Producentem oprogramowania ARC/INFO jest Environmental System Research Institute Incorporated, 380 New York Street, Redlands, California 92373-8100 USA. Pakiet w charakteryzowanej poniżej wersji powstał w 1989 roku. Oprogramowanie przystosowane jest do pracy na komputerach osobistych (PC) oraz stacjach roboczych na następujących platformach: UNIX (Apollo, Data General AViiON, Intergraph, Clipper, Sun), AOSNS (Data General MV seria 7000), VMS (DE VAX GPX, VAXstation), ULTRIX (DECstation), HP-UX (Hawlett-Packard seria 9000), AIX (IBM RISC seria 6000), IRIX (Silicon Graphics). Program jest zabezpieczony za pomocą klucza sprzętowego (hardwerowego). W skład oferty oprogramowania firmy ESRI wchodzą:
Pakiet ARC/INFO (Work Station), pracujący na stacjach roboczych pod kontrolą systemu operacyjnego UNIX, był pierwszym na świecie oprogramowaniem GIS, w którym zastosowano topologiczną strukturę danych oraz w pełni zintegrowane możliwości relacyjnych baz danych. Składa się on z dwóch systemów: ARC - dla danych przestrzennych oraz INFO - dla danych opisowych (nieprzestrzennych). Wbudowany w Work Station ARC/INFO integrator relacyjnych baz danych pozwala na niezależne połączenie danych geometrycznych z danymi opisowymi przechowywanymi w praktycznie dowolnym systemie zarządzania bazą danych. Wewnętrzny język programowania czwartej generacji AML (ARC Macro Language) zapewnia niezależny od sprzętu interfejs użytkownika oraz pozwala na łatwe i szybkie budowanie zaawansowanych aplikacji oraz prostych w użyciu własnych menu. Pakiet ARC/INFO dla stacji roboczych obejmuje następujące moduły:
Pakiet PC ARC/INFO umożliwia złożone zarządzanie informacją geograficzną, analizę przestrzenną i redakcję map w komputerze osobistym. Składają się na niego opisane poniżej moduły. PC STARTER KIT to narzędzie programowe do zamiany PC na stację roboczą GIS dającą możliwość dygitalizacji i tworzenia: map, topologicznej struktury danych, tabel danych opisowych, wydruku map oraz komunikacji z silniejszym komputerem. Jest to moduł bazowy zawierający elementy niezbędne dla operacji wszystkich pozostałych modułów PC ARC/INFO, dlatego też konieczne jest zainstalowanie pakietu na każdym stanowisku roboczym. ADS (Arc Digitizing System) umożliwia dygitalizację i wyświetlanie na monitorze dygitalizowanych obiektów, edytowanie obiektów poprzez wskazanie ich kursorem oraz daje możliwość zmiany skali wyświetlanego obrazu. CLEAN i BUILT służą do generowania nowych obiektów punktowych, liniowych powierzchniowych dla nowych warstw i tworzenia związanych z nimi tabel atrybutów, realizacji geometrycznej analizy danych, usuwania błędów niedociągnięć, przestrzeleń przesunięć powstających w trakcie dygitalizacji, identyfikacji kluczowych relacji przestrzennych pomiędzy obiektami mapy, co np. daje możliwość wyboru optymalnej trasy w sieci wzajemnie połączonych linii. PC ARC EDIT to narzędzie interaktywnej edycji do tworzenia i aktualizacji bazy danych GIS i końcowej redakcji kartograficznej; umożliwia wszelkie operacje na obiektach przestrzennych (np. kopiowanie, dodawanie, przesuwanie), skalowanie i obracanie opisów, korektę błędów dygitalizacji. PC ARC PLOT to moduł do tworzenia wysokiej jakości obrazów kartograficznych i przeglądania przestrzennej bazy danych; np. przesyła dane do wydruku na ploter lub drukarkę; wyszukuje i wyświetla dane opisowe do obiektów wskazanych na mapie kursorem; daje możliwość zmiany skali mapy, wyboru symboli, rysowania i opisywania obiektów, dodawania tytułów, legend, strzałek wskazujących kierunki świata itp. PC NETWORK realizuje funkcje analityczne - modelowanie rzeczywistych układów sieciowych (np. ulic, cieków, sieci infrastrukturalnych) oraz geokodowanie adresowe (tj. łączenia adresowanych danych opisowych z ich lokalizacją). PC OVERLAY służy do zaawansowanego modelowania i analizy informacji geograficznych, nakładania i łączenia obiektów oraz zawartych w nich linii i punktów, tworzenia buforów itp. opartych na georelacyjnej i topologicznej strukturze danych. Moduł ten obejmuje takie funkcje, jak:
PC DATA CONVERSION to moduł zamieniający szereg formatów wektorowych oraz niektórych rastrowych na format ARC/INFO oraz format danych PC ARC/INFO na inne formaty zapisu danych. Obsługuje też zamianę zbiorów rastrowych na inne formaty rastrowe. Modułami niezależnymi od ARC/INFO, ale w pełni z nim zintegrowanymi są PC SEM (Structured Elevation Model) oraz PC TIN (Triangular Irregular Network) pozwalające na tworzenie trójwymiarowego modelu terenu. Rys. 1. Możliwości integracji danych i funkcji w pakiecie GIS ArcCAD Pakiet oprogramowania ArcCAD jest połączeniem pakietu oprogramowania z zakresu GIS z pakietem z zakresu CAD (ang. Computer Aided Design). Nie jest on translatorem pomiędzy AutoCAD a ARC/INFO, lecz pełnym pakietem GIS, gromadzącym dane geograficzne bezpośrednio w oryginalnym formacie ARC/INFO. ArcCAD może w pełni korzystać z danych tworzonych w ARC/INFO i PC ARC/INFO oraz odwrotnie. Może on także przyjmować zbiory rysunkowe z AutoCAD oraz dołączać do obiektów atrybuty nieprzestrzenne w plikach formatu dBase. Te możliwości integracyjne zostały przedstawione na rys. 1. ArcCAD zawiera procedury GIS do tworzenia, aktualizacji i przetwarzania danych o strukturze topologicznej. Umożliwia on modelowanie, nakładanie obiektów przestrzennych, ich buforowanie oraz wiele innych analiz. Pakiet ArcView do niedawna służył głównie do przeglądania bazy danych utworzonej w formacie ARC/INFO oraz wykonywania niektórych prostych analiz przestrzennych. Pracuje na komputerach PC, Apple, Maclntosh II i stacjach roboczych UNIX. Możliwości oprogramowania dają następujące grupy narzędzi informatycznych:
Programy z rodziny ARC/INFO są najpopularniejszymi, obok Maplnfo, pakietami GIS w Polsce. Ogólnie są one zainstalowane na kilkuset stanowiskach pracy, w tym około 150 to stanowiska PC ARC/INFO, a kilkadziesiąt ARC/INFO dla stacji roboczych. Większość z nich zainstalowana jest w instytucjach naukowych, na wyższych uczelniach, w prywatnych firmach konsultingowych, urzędach administracji rządowej i samorządowej. W Polsce ARC/INFO stosowane było m.in. do opracowania baz systemów informacji o terenie w Warszawie i Łodzi oraz baz danych dla potrzeb Słowińskiej Agencji Rozwoju Regionalnego, Fundacji Ochrony Wielkich Jezior Mazurskich oraz dla Zespołu d/s Przeciwdziałania Nadzwyczajnym Zagrożeniom Środowiska Państwowej Inspekcji Ochrony Środowiska. Maplnfo (Maplnfo Corp.) Producentem pakietu Maplnfo jest Maplnfo Corporation ze Stanów Zjednoczonych, firma mająca siedzibę w Troy, stan Nowy Jork 12180--83999. Pakiet powstał w 1990 roku. Oprogramowanie może być instalowane na wielu typach komputerów: PC, Maclntosh, a także stacje robocze SunSPARC lub Hawlett-Packard. Jest on przystosowany do pracy w sieci NOVELL w wersji dla DOS lub Windows. Pliki w formacie Maplnfo dla Windows mogą być bezpośrednio przenoszone do Maplnfo w wersji na stacje robocze. Realizuje ono szereg funkcji, na które składają się: 1. Zarządzanie bazą danych:
2. Wizualizacja danych:
3. Rysowanie i edycja map, np.:
4. Wydruk, m.in.:
5. Analizy statystyczne, m.in.:
6. Analizy przestrzenne, m.in.:
Odrębnym pakietem z rodziny programów Maplnfo jest MapBasic, umożliwiający m.in.:
W trakcie siedmiu lat istnienia Maplnfo stworzono kilkaset jego aplikacji, których obszerny katalog z opisem ich zastosowania i danymi o twórcach (a w niektórych przypadkach i cenie) załączany jest do instrukcji użytkowania programu. Niektóre z aplikacji, możliwe do zastosowania w badaniach środowiskowych i społecznych, to:
Stosunkowo niska cena pakietu, przy przeciętnych możliwościach użytkowych, wpłynęła na jego stosunkowo dużą popularność w naszym kraju. Liczbę jego użytkowników można szacować na kilkuset. Maplnfo stosowane jest na licznych uczelniach wyższych. Przykłady zastosowań Maplnfo w Polsce podaje M. Kistowski (1994, 1995). Wymienić można wśród nich numeryczny plan adresowy Warszawy, ewidencję działek i budynków kilku miast średniej wielkości, cyfrową bazę danych dla miasta i gminy Ełk, bazę danych Wydziału Ochrony Środowiska Urzędu Wojewódzkiego w Gdańsku czy bazę danych przyrodniczych dla potrzeb ekorozwoju Ustki wykorzystywaną przez IOŚ w Gdyni. Możliwość integracji danych pomiędzy pakietami oprogramowania GIS Ilość i stopień rozproszenia systemów gromadzących dane przestrzenne i opisowe jest współcześnie na tyle duży, że integracja systemów informacji geograficznej pomiędzy sobą oraz z innymi systemami branżowymi stała się bardzo skomplikowana, a w niektórych przypadkach wręcz niemożliwa przy użyciu narzędzi tradycyjnych. Integracja ta obejmuje szereg problemów, które należy rozpatrywać w następujących aspektach: 1. możliwości wymiany różnych typów danych (integracja informacji);2. możliwości przetwarzania danych (integracja technologii obróbki informacji); 3. wymagań sprzętowych (integracja oprogramowania i sprzętu komputerowego); 4. możliwości stosowania różnych GIS (integracja organizacyjna). Dwa pierwsze aspekty dotyczą bardziej integracji wewnętrznej pakietów GIS, a dwa kolejne bardziej integracji zewnętrznej. Integracja informacji wymaga przechowywania danych w formie standardowej. Aby zapewnić bezkolizyjną wymianę i dostęp do informacji, zainteresowanym podmiotom model przechowywania danych powinien zapewnić:
Integracja informacji winna też uwzględniać typy danych, których jest coraz więcej, klasyfikowane ze względu na np.:
Różnorodność wykorzystywanych danych źródłowych nie powinna wpływać na tempo i możliwość przetwarzania i prezentacji informacji. Integracja technologii obróbki danych rozpatrywana jest w aspekcie technik gromadzenia, analizy i prezentacji danych. Technikom gromadzenia danych stawiane są takie wymogi, jak:
Techniki analizy danych winny zapewnić:
Techniki prezentacji danych obejmują takie wymogi jak:
Dopiero przy zapewnieniu wyżej wymienionych warunków można mówić o pakiecie GIS zintegrowanym pod względem technologii obróbki. Integracja software i hardware, czyli oprogramowania i sprzętu winna zapewnić szybką komunikację między użytkownikami systemu dysponującymi masowymi danymi zgromadzonymi w różnych formatach. Ten aspekt integracji systemów GIS świadczy o jego uniwersalności polegającej na:
Ocenę integracji oprogramowania i sprzętu w części omawianych aspektów dla zaprezentowanych wcześniej pakietów oprogramowania GIS przedstawia tabela 8. Tabela 2. Możliwości integracji wybranych pakietów oprogramowania GIS Rys. 2. Możliwości wymiany danych pomiędzy wybranymi pakietami oprogramowania GIS Integracja organizacyjna polega na zapewnieniu kompleksowego przetwarzania danych i możliwości realizacji różnych zadań przez różnych użytkowników systemu w tym samym lub zbliżonym czasie. Ma to zapewnić optymalizację w podejmowaniu decyzji, połączoną z przyśpieszeniem i uproszczeniem procesu zarządzania zarówno danymi, jak i przestrzenią, której one dotyczą. Warunek ten odnosi się nie tylko do użytkowników poruszających się w obrębie jednego typu pakietu oprogramowania GIS, ale także połączonych w system użytkowników różnych programów. Zapewnienie tych wymogów jest możliwe m.in. dzięki wymianie danych pomiędzy różnymi programami GIS. Jest to jeden z podstawowych aspektów integracji organizacyjnej i w ogóle integracji oprogramowania GIS, świadczący o jego uniwersalności. Tu zaprezentowane zostaną możliwości wymiany danych przede wszystkim pomiędzy pakietami programów omówionymi w rozdziale 5. W ujęciu syntetycznym możliwości te zostały zaprezentowane na rys. 2. Najbardziej uniwersalny w tym zakresie jest produkt firmy ESRI - ARC/INFO, umożliwiający obustronną wymianę danych z wszystkimi typami oprogramowania zaprezentowanymi w rozdziale 5, jedynie w przypadku Maplnfo możliwa jest jednostronna wymiana danych z ARC/INFO. Wśród innych pakietów wymienia on także dane z kanadyjskim oprogramowaniem ARGUS oraz z AutoCADem. Do pakietów stosunkowo uniwersalnych w aspekcie możliwości wymiany danych zaliczyć także można: ERDAS, GENASYS i EASI/PACE. Analiza porównawcza funkcjonalności oprogramowania GIS Zastosowania GIS stają się, w miarę jego rozwoju, coraz bardziej interdyscyplinarne i złożone. Mapa staje się tylko jednym z produktów obróbki danych przestrzennych, a coraz częściej równoległe formy opisu przestrzeni stanowią modele trójwymiarowe, tabele, wykresy, rysunki, zdjęcia czy obrazy wideo. Pakiety GIS osiągają poziom multimedialnych systemów informacyjnych. Stąd też podstawowym kryterium doboru oprogramowania GIS powinna być jego funkcjonalność. Obszerny przegląd funkcji pakietów GIS prezentuje J. Gaździcki (1990). Został on wykorzystany przy konstrukcji ankiety, której wyniki przedstawione są w tabeli 8. Ponad 70 analizowanych funkcji GIS zgrupowanych zostało w pięciu podstawowych blokach: 1. wprowadzanie danych przestrzennych i opisowych;2. zarządzanie bazą danych; 3. przetwarzanie danych; 4. wyprowadzanie (wizualizacja) danych; 5. łączność operatora z systemem (interface użytkownika). Wprowadzanie danych przestrzennych i opisowych. W tym zakresie istotna jest samodzielność systemu przy pozyskiwaniu danych. Wszystkie jej wymogi spełniają MGE, GENASYS, ERDAS, ERMapper i TNT-MIPS. Istotne jest także wykrywanie brakujących tekstów mapy przy jednoczesnym kontrolowaniu danych opisowych pod względem formalnym. Obu tym funkcjom nie są w stanie sprostać jednocześnie ARC/INFO, GENASYS i MGE, lecz pakiety te realizują najpełniej pozostałe funkcje wykrywania błędów i redagowania danych opisowych. Ogólnie, w tej grupie funkcji największe zalety posiadają GENASYS, MGE, ERDAS, TNT-MIPS oraz ARC/INFO. Zarządzanie bazą danych obejmuje funkcje ogólne i modelowanie. Najwyższy poziom ich realizacji reprezentują ARC/INFO, GENASYS, MGE i TNT-MIPS. Przetwarzanie i analiza danych są najczęściej podstawowym celem zastosowania systemów informacji geograficznej. Operacje konwersji i zamiany struktury danych, w tym konwersji danych rastrowych i wektorowych, wygładzanie linii, kompresje danych, są w pełni dostępne dla użytkowników ARC/INFO, GENASYS, ERDAS i TNT-MIPS. We wszystkich omawianych systemach możliwe są transformacje danych wektorowych i rastrowych do układu określonego współrzędnymi punktów oraz obliczenie współrzędnych w różnych odwzorowaniach kartograficznych. Operacje rastrowe w pełnym zakresie zapewniają MGE, ERDAS, ERMapper i TNT-MIPS. Wysoki poziom prowadzenia analiz przestrzennych dają ARC/INFO, GENASYS, MGE, ERDAS i TNT-MIPS. Ogólnie, funkcje przetwarzania i analizy danych najlepiej realizują ERDAS, TNT-MIPS, MGE i ARC/INFO, a w dalszej kolejności GENASYS i ERMapper. Wyprowadzanie danych obejmuje funkcje ogólne i funkcje odpowiedzialne za sporządzanie map. Większość analizowanych systemów w 100% spełnia wymagania tych funkcji. Należą do nich: ARC/INFO, GENASYS, Gemini, ERDAS, ERMapper i TNT-MIPS. Pozostałe trzy pakiety niewiele odbiegają funkcjonalnością w zakresie wprowadzania danych. Wszystkie dziewięć pakietów zapewnia profesjonalne sporządzanie map, a w tym tworzenie, zapamiętywanie, wyszukiwanie, umieszczanie legend i opisów map, automatyczny wybór sposobu symbolizacji, umieszczanie skali. Świadczy to o zakończeniu "ery" manualnego kreślenia map i w zasadzie powszechnym zastosowaniu do wykonywania tych produktów technik GIS. Łączność operatora z systemem, czyli interfejs użytkownika to istotny zestaw funkcji świadczący o przyjazności oprogramowania dla człowieka. Za dobrze spełniające te funkcje uznać można ARC/INFO, GENASYS, MGE, ERMapper. Stosunkowo przyjazne jest także oprogramowanie Maplnfo.Ocena funkcjonalności pakietów oprogramowania GIS pozwala na ogólne ich pogrupowanie w zależności od stopnia spełnienia potrzeb użytkowników. Grupa I obejmuje pakiety najbardziej funkcjonalne, które spełniają 90% lub więcej spośród analizowanych zadań. Należą do nich: ARC/INFO, GENASYS, ERDAS, MGE i TNT-MIPS. Grupa II obejmuje pakiety realizujące od 60 do 90% analizowanych funkcji. Należą do niej: ERMapper i Gemini. Grupa III to programy realizujące poniżej 60% funkcji: ARGUS i Maplnfo. Kierując się przy wyborze pakietu zaprezentowanymi ocenami funkcjonalności, a wcześniej integracji pakietów GIS, użytkownik nie powinien jednak zapominać, że istnieją też inne kryteria doboru oprogramowania. Należy do nich oczywiście cena pakietu, a także główna dziedzina jego zastosowań. Stąd niektóre pakiety, ocenione tu jako mniej funkcjonalne (np. Maplnfo), ze względu na stosunkowo niską cenę mogą w niektórych branżach (np. edukacji ekologicznej) znaleźć bardzo szerokie zastosowanie. Należy również pamiętać, że wszystkie opisane pakiety oprogramowania są narzędziami profesjonalnymi, opracowanymi dla celów komercyjnych, i wszystkie one w konkretnych sytuacjach mogą być godne polecenia. |