Fundamentem metod analitycznych w programach typu GISGeographical Information Systems (GIS)GIS są kartograficzne metody badań (KMB) oraz dziedzina zwana kartografią analityczną (KA).
Kartograficzne metody badań
Pierwszy z filarów uformowany został przez Konstantina Saliszczewa w połowie XX wieku i opierał się na doświadczeniu zebranym przez naukowców we wcześniejszym stuleciu. Nurt ten został rozwinięty pod koniec lat 70. XX wieku przez Aleksandra Berlanta, który scharakteryzował metody analizy map, wyróżniając sześć grup:
Opis na podstawie wzrokowej analizy mapy.
Metody graficzne – profile, przekroje, blok‑diagramyblok‑diagramblok‑diagramy, wykresy, diagramy, nakładanie izolinii.
Metody graficznoanalityczne – określanie głębokości, wysokości względnych, gradientów:
kartometriakartometriakartometria – pomiary długości i krętości linii, pola powierzchni, objętości, kątów i kierunków;
morfometriamorfometriamorfometria – obliczanie średniej wysokości, częstości i gęstości elementów, rozcięcia pionowego i poziomego, nachyleń i spadków oraz wskaźników kształtu.
Metody analizy matematycznej – zastosowanie matematycznych modeli przestrzennych procesów i zjawisk.
Metody matematyczno‑statystyczne – opis statystycznego rozkładu wartości (średnie, miary odchyleń i zróżnicowania zbioru), określenie zależności między zjawiskami (korelacja, analiza czynnikowa).
Metody teorii informacji – miary entropii, miary współwystępowania.
Dalszym podziałem stworzonym przez Berlanta było rozróżnienie analizy jedno- oraz wielomapowej, gdzie przy jednym zobrazowaniu klasyfikował on trzy typy przetwarzania:
Przetwarzanie struktury mapy – m.in. wydzielenie elementów, uszczegółowienie, schematyzacja.
Przetwarzanie sposobów prezentacji kartograficznej – zmiany w obrębie określania cech powierzchniowych, układów liniowych, sygnatur punktowych, a także przetwarzanie kartogramów i map chorochromatycznych.
Analiza większej ilości map skupiała się głównie na wizualizacjach sytuacji przestrzennej z różnych okresów, poruszających różną tematykę oraz na prognozowaniu na podstawie zgromadzonych materiałów przy uwzględnieniu zgodności i wzajemnych oddziaływań (m.in. mapy współczynników korelacji).
Kartografia analityczna
Drugą ze wspomnianych podstaw tworzących bazę do opracowań komputerowych jest kartografia analityczna. Dział ten powstał w wyniku działania Waldo Toblera na przełomie XX i XXI wieku, wkrótce kartografia analityczna została uznana za jeden z najistotniejszych działów kartografii. Wagę tego działu stanowi zakres zagadnień kartograficznych, w którego poczet wpisuje się m.in.:
modelowanie danych,
struktura informacji,
standardy transformacji i jakość danych,
interpolacja przestrzenna,
generalizacja analityczna,
numeryczna analiza map.
W odróżnieniu od KMB kartografia analityczna koncentruje się tylko na ilościowych, matematycznych i statystycznych zależnościach między obiektami i ich parametrami. Transformacje w KA odnoszą się do danych zapisanych w formie numerycznej, a nie do obrazu mapy.
Systemy informacji geograficznej
Oba opisane zbiory rozwiązań badawczych są rozwijane dzięki systemom informacji geograficznej. Początkowo programy GIS nie mogły ukazać pełni potencjału metod analitycznych ze względu na korzystanie wyłącznie z grafiki rastrowejgrafika rastrowagrafiki rastrowej i traktowanie takiego rodzaju map jako macierze – możliwymi do uzyskania były wtedy odległości między punktami, miejsca optymalnego zlokalizowania obiektów i tras, przecięcia płaszczyzny z powierzchnią, zmiana skali i odwzorowania oraz operacje selekcji informacji. Wraz z późniejszym rozwojem oprogramowania i wprowadzeniem wektorowej formy zapisu informacji oraz wzrostem możliwości obliczeniowych komputerów poszerzał się zakres analiz przestrzennych. Obecnie badania objęte tematem opracowania dzielą się na kilka grup znajdujących zastosowanie zarówno przy grafice rastrowej, jak i wektorowej,grafika wektorowawektorowej, tj.:
R1QtF1Tx08tzI
Jako analizy map GIS należy rozumieć odpowiednio dobrane i przygotowane (przy pomocy programów komputerowych) formy prezentacji cech poszczególnych elementów oraz parametrów mające na celu ułatwienie odbioru i wykrycia zależności między obiektami. Rozwiązania te stanowią znaczne usprawnienie w procesie tworzenia skomplikowanych zestawień danych przestrzennych, których często nie można wykonać w trybie manualnym. Badania przeprowadzane przy użyciu systemów informacji geograficznej są ogromnym wsparciem dla rozwoju kartografii tradycyjnej.
Ciekawostka
Jedną z najbardziej znanych analiz przestrzenno‑sytuacyjnych jest mapa Londynu z 1850 roku, na której oznaczono miejsca zgonów ludzi chorych podczas epidemii cholery. Autor mapy, dr John Snow, udowodnił wtedy, że choroba szerzy się dzięki punktom poboru wody w mieście i nie jest przenoszona drogą powietrzną (jak wówczas sądzono).
Dzięki analizie bazującej na porównaniu kształtów linii brzegowych wszystkich kontynentów powstała teoria dryftu Alfreda Wegenera.
Słownik
blok‑diagram
blok‑diagram
diagram, na którym procedura, system lub program komputerowy są reprezentowane przez opisane figury geometryczne połączone wektorami zgodnie z kolejnością wykonywania czynności wynikających z przyjętego algorytmu rozwiązania zadania
Geographical Information Systems (GIS)
Geographical Information Systems (GIS)
w języku polskim Systemy Informacji Geograficznej (SIG); zbiór wiedzy, ludzi, sprzętu i oprogramowania do pozyskiwania, przechowywania, przesyłania, analizowania i wizualizacji danych przestrzennych
grafika rastrowa
grafika rastrowa
prezentacja obrazu za pomocą matrycy punktów w postaci prostokątnej siatki odpowiednio kolorowanych pikseli na monitorze komputera, drukarce lub innym urządzeniu wyjściowym
grafika wektorowa
grafika wektorowa
jeden z dwóch podstawowych rodzajów grafiki komputerowej, w której obraz opisany jest za pomocą figur geometrycznych (w przypadku grafiki dwuwymiarowej) lub brył geometrycznych (w przypadku grafiki trójwymiarowej), umiejscowionych w matematycznie zdefiniowanym układzie współrzędnych, odpowiednio dwu- lub trójwymiarowym
GRID
GRID
model regularny w postaci siatki kwadratów uzupełniony charakterystycznymi punktami i liniami szkieletowymi
kartometria
kartometria
dział kartografii zajmujący się metodami przeprowadzania i analizą dokładności pomiarów różnych obiektów i zjawisk geograficznych na mapach w celu wyznaczenia ich długości, powierzchni, objętości lub innych parametrów, z uwzględnieniem wpływu zniekształceń kartograficznych
zajmuje się metodami pomiarów i opisem obiektów na podstawie tych pomiarów
TIN
TIN
jest rozwiązaniem kompromisowym (posiadającym zalety wektora oraz rastra); dana płaszczyzna odwzorowywana jest za pomocą sieci nieregularnych trójkątów, gdzie wierzchołki tych trójkątów to punkty z informacją (atrybutem), a powierzchnie trójkątów są pochodną tych atrybutów (np. nachylenie bądź ekspozycja)