ESRI Romania

Introducere in ARGIS

(pentru ArcView, ArcEditor si ArcInfo)

Concepte GIS

Definitii

2.2 Functiile sistemului ArcGIS

1.3 Georeferentierea datelor

Stocarea datelor GIS

2.1 Generalitati

2.1 Formate de date vector

2.2 Date raster

2.2 Tabele

Introducere in ArcGIS

3.1 Platforma ArGIS

ArcView 8

3.3 ArcEditor

3.4 ArcInfo

Capitolul 1. Concepte GIS

1.1 Definitii

Sistemele informatice geografice (Geographical Information Systems - GIS) fac parte din clasa mai larga a sistemelor informatice. Ele au ca principala caracteristica tratarea informatiei tinand cont de localizarea sau amplasarea ei spatiala, geografica, in teritoriu prin coordonate. Tehnologiile GIS au aparut in urma cu 25 de ani din necesitatea de a facilita operatii complexe de analiza geografica pentru care sistemele existente (CAD, DBMS) nu ofereau nici o posibilitate ori necesitau un mare consum de timp sau proceduri foarte anevoioase.

Facilitand prelucrarea si analiza datelor spatiale, atat conventionale cat si de teledetectie, integrate in baze de date complexe, eterogene, GIS constituie unica solutie prin care se pot rezolva rational, inteligent si eficient problemele tot mai dificile legate de utilizarea resurselor terestre. Aplicabilitatea GIS este practic nelimitata caci marea majoritate a activitatilor umane au drept trasatura importanta localizarea in spatiu. In mod natural, un astfel de sistem este utilizat pentru producerea de planuri si harti, gestionarea retelelor de utilitate publica (apa si canalizare, termoficare, electrice, telefonice, gaze, drumuri, cai ferate, linii de transport urban etc.), identificarea amplasamentului optim pentru o investitie, studiul impactului unui obiectiv (centrala nucleara, aeroport, rafinarie ) asupra mediului ambiant, etc.

Informatii de calitate inseamna decizii de calitate. GIS, integrand baze de date distribuite si facilitati de suport al deciziilor, poate fi un ajutor fundamental in managementul oricarei organizatii complexe, cu sarcini multiple, interdependente.

Definitia 1: GIS este o colectie organizata compusa din hardware, software, date geografice, personal si proceduri, destinata achizitiei, stocarii, actualizarii, prelucrarii, analizei si afisarii informatiilor geografice in conformitate cu specificatii ale unui domeniu aplicativ.

Pentru a intelege aceasta definitie, trebuie sa facem urmatoarele comentarii:

1. componenta hardware inseamna atat platforma de calcul cat si echipamente periferice pentru introducerea datelor si pentru comunicarea (afisarea) rezultatelor;

2. componenta software trebuie sa ofere o serie de functii de baza, cu aplicabilitate generala, si in acelasi timp sa permita adaptarea/extinderea la specificul oricarei aplicatii; functiile oferite trebuie sa permita atat analiza vectoriala si cartografie automata, cat si prelucrarea imaginilor si modelare spatiala (raster), laolalta cu gestiune de baze de date si acces multi-media;

3. componenta date geografice este determinanta: cea mai costisitoare si longeviva componenta a unui GIS este baza de date geografice. Prin urmare, introducerea datelor este o operatiune de o importanta considerabila. Introducerea datelor se poate face prin: digitizare, scanare, din masuratori in teren (statii totale), prelucrarea imaginilor de teledetectie, fotogrametrie digitala, conversie din alte formate;

4. componenta personal inseamna o echipa formata din trei categorii de specialisti:

cei care implementeaza software-ul de baza sunt implicati in activitati de instruire a utilizatorilor, asistenta tehnica si consultanta;

cei care creeaza si intretin baza de date digitale sunt responsabili pentru precizia, acuratetea si completitudinea datelor oferite utilizatorilor;

cei care utilizeaza software-ul si baza de date geografice pentru a rezolva probleme concrete sunt implicati in formularea specificatiilor de definitie a proiectelor (aplicatiilor) GIS, dezvoltarea de tehnologii specifice, generarea produselor GIS si asistarea proceselor decizionale.

Din definitie rezulta urmatoarele aspecte:

(i) O abordare GIS implica in mod necesar tratarea unitara intr-o baza de date unica si neredundanta a componentelor grafice, cartografice, topologice si tabelare. Desi au un rol important in cadrul GIS, elementele de grafica pe calculator reprezinta numai una dintre modalitatile de consultare sau raportare a continutului unei baze de date spatiale. Baza de date permite o gama diversa de alte tipuri de explorare ce necesita in special capacitate de tratare si de prelucrare pe criterii geografice si analitice.

(ii) Un GIS include o colectie de operatori spatiali care actioneaza asupra unei baze de date spatiale pentru a referi geografic o mare varietate de informatii reale. Un model de date GIS este complex pentru ca trebuie sa reprezinte si sa interconecteze atat date grafice (harti) cat si date tabelare (atribute). In plus, chiar prin natura sa, un GIS complex este utilizat pentru a simula situatii si evenimente reale extrem de complicate. Acest fapt solicita si mai mult capacitatea modelului GIS de a reda perfect evenimentele si fenomenele din realitate.

Intr-o alta varianta, Definitia 1 poate fi formulata astfel: GIS este o tehnologie care utilizeaza baze de date referite spatial (prin coordonate), un sistem de tratare adecvata a acestora, echipamente specifice pentru introducerea, stocarea, actualizarea si afisarea datelor spatiale, precum si un personal specializat.

Un GIS trebuie astfel conceput incat sa raspunda urmatoarelor cerinte:

sa permita introducerea datelor

sa asigure stocarea datelor, atat a atributelor, cat si a informatiei spatiale

sa permita interogarea datelor

sa realizeze analize ale datelor

sa afiseze date pe ecran sau sa le trimita la imprimanta

Definitia 2: Prin date geografice se intelege ansamblul format din date spatiale (coordonate) si date descriptive (atribute) asociate obiectelor/fenomenelor geografice (strazi, parcele, accidente). O baza de date geografice este o colectie de date geografice organizate pentru a facilita stocarea, interogarea, actualizarea si afisarea de catre o multime de utilizatori in mod eficient. Datele spatiale utilizate in tehnologiile GIS se pot clasifica dupa: a) precizie, b) documentele primare utilizate, c) ciclul de actualizare.

Definitia 3: Prin referentiere geografica se intelege stabilirea relatiei dintre coordonatele unui punct pe o foaie plana (harta - 2D) si coordonatele geografice reale din teren (pe suprafata Pamantului, care este un geoid - 3D).

In cadrul noii arhitecturi ArcGIS, anumite tipuri de date geografice sunt caracterizate nu doar prin atribute si geometrie, ci si prin comportament. ArcGIS introduce un nou model al datelor care se numeste Geo Data Object model. Scopul sau este de a permite utilizatorilor sa inzestreze elementele geografice cu un comportament natural. De multi ani, ArcInfo a suportat definirea unor atribute specifice anumitor elemente prin adaugarea unei coloane intr-un tabel al unei baze de date relationale. Noutatea consta in asocierea unui comportament acestor elemente.

Intre datele geogafie se stabilesc diverse relatii spatiale. Pentru pune in evidenta aceste relatii a fost introdus conceptul de topologie.

Definitia 4: Topologia este un concept matematic utilizat pentru a reprezenta explicit relatiile spatiale dintre obiecte (vecinatate, continuitate, interconexiune).

Cu ajutorul topologiei se poate determina care sunt obiectele adiacente unui obiect, ce elemente se intersecteaza, cat de mare este un obiect, care este drumul cel mai scurt de la un obiect la altul.

1.2 Functiile sistemului ArcGIS

Proiectarea bazei de date presupune determinarea zonei de studiu, a sistemului de coordonate utilizat, a straturilor necesare studiului, a elementelor (obiectelor geografice) incluse in fiecare strat, a atributelor necesare descrierii fiecarui tip de element, a modului de codificare si organizare a atributelor.

Proiectarea bazei de date se realizeaza in trei pasi:

Pasul 1. Identificarea obiectelor geografice si a atributelor lor si organizarea lor pe straturi

In general, organizarea datelor pe straturi se face tinand cont de doua criterii:

- tipul datelor: punct, linie sau poligon;

- tema reprezentata (soluri, drumuri, etc.).

Pasul 2. Definirea atributelor

Pentru fiecare atribut se specifica modul de codificare si spatiul necesar memorarii valorilor admise. In plus, pentru intreaga baza de date se construieste un dictionar in care, pentru fiecare strat se precizeaza numele atributelor asociate si pentru fiecare atribut se indica valorile si semnificatia valorilor posibile.

Pasul 3. Asigurarea registratiei coordonatelor intre straturi

Pentru o corecta registratie, acele elemente care apar in mai multe straturi (de exemplu conturul zonei de studiu, linia de coasta litorala) se vor digitiza o singura data intr-un strat aparte - un sablon. In continuare, toate celelalte straturi se vor construi pornind de la acest strat sablon si adaugand elementele specifice.

Introducerea datelor

Un strat al bazei de date se poate introduce prin digitizare, scanare sau prin conversia unor date digitale existente din alt fomat in formatul dorit. Datele pot fi introduse automat si in urma unor masuratori efectuate cu GPS-uri.

Exista mai multe moduri in care pot fi stocate datele geogafice, si anume: formatul vectorial, care este foarte apropiat de cel utilizat pentru reprezentarea hartii; modelul raster, care descrie suprafata Pamantului ca o matrice formata din elemente omogene, similar modelului utilizat pentru reprezentarea imaginilor; si modelul TIN (Triangular Irregular Network) care reprezinta forma suprafetelor.

1.2.2 Interogarea datelor

Interogarea datelor presupune identificarea anumitor elemente prin indicarea lor pe ecran sau identificarea tuturor elementelor care satisfac o anumita conditie. Se pot realiza interogari spatiale, de genul sa se afle toate elementele care se gasesc in interiorul unui dreptunghi sau selectii ale elementelor unei teme iin functie de pozitiile lor relative fata de elementele altei teme. In acest ultim caz, putem determina, de exemplu, toate orasele care se gasesc in interiorul unui judet, toate localitatile prin care trece un drum, toate orasele care se gasesc la o distanta mai mica de x km de un drum, etc.

1.2.3 Analiza

Analiza geografica se efectueaza pentru a raspunde obiectivelor si criteriilor stabilite initial pentru proiectul de GIS. Rezultatele analizei geografice sunt apoi comunicate prin intermediul hartilor, rapoartelor si graficelor. Hartile tematice, tabelele sinoptice si reprezentarile grafice complexe generate in urma analizei geografice dovedesc capacitatea definitorie a unui GIS de a crea noi informatii si nu doar de a gestiona si/sau extrage in diverse maniere date anterior achizitionate, ceea ce deosebeste fundamental un GIS de un sistem de gestiune a bazelor de date si de un sistem de cartografiere automata.

Operatia de suprapunere a straturilor realizeaza combinatii intre doua straturi reprezentand aceeasi zona de teren, obiectele din primul strat (de tip punct, linie sau poligon) asumandu-si atributele corespunzatoare obiectelor peste care se suprapun in cel de-al doilea strat, obligatoriu de tip poligon. Ca rezultat se obtine un nou strat. Prin combinarea datelor spatiale si a atributelor asociate fiecarui strat se genereaza noi relatii spatiale intre date. De exemplu, prin suprapunerea unui strat cuprinzand parcele de teren cu un alt strat continand tipuri de sol intr-o zona data sunt determinate relatiile spatiale dintre parcele si tipurile de sol astfel incat se pot identifica acele parcele situate pe sol degradat.

1.2.4 Afisarea rezultatelor

Rezultatele analizei geografice se pot reprezenta grafic pe o harta insotite de o descriere sub forma unui raport cuprinzand datele tabelare, inclusiv valorile calculate in cadrul analizei. Pentru realizarea hartii finale, in general, sunt combinate mai multe straturi ale bazei de date cuprinzand obiectele geografice urmarite in proiect, sunt adaugate o serie de elemente cartografice si sunt elaborate rapoartele descriptive.

In afara unor harti, pot fi puse la dispozitia utilizatorului rapoarte sau grafice care sa puna in evidenta diverse caracteristici ale temelor.

Harta conceputa este apoi tiparita sub forma unei harti pe hartie sau este stocata sub forma unei imagini. De asemenea, harta poate fi pusa la dipozitia publicului pe Internet pentru a fi consultata de persoanele interesate.

1.3 Georeferentierea datelor

Un sistem geografic de coordonate utilizeaza o suprafata sferica tri-dimensionala pentru a defini pozitii de pe suprafata pamantului. Un sistem geografic de coordonate include o unitate unghiulara de masura, un prim meridian si un datum. Un punct este referit prin valorile longitudine si latitudine. Longitudinea si latitudinea sunt unghiuri masurate din centrul pamantului la un punct de pe suprafata pamantului. Unghiurile sunt adesea masurate in grade.

In sistemul sferic, 'liniile orizontale' sau liniile est-vest sunt linii care au aceeasi latitudine. Acestea poarta numele de paralele. 'Liniile verticale' sau linii nord-sud sunt linii care au aceeasi longitudine si ele se numesc meridiane. Linia de latitudine care se afla la egala distanta de poli se numeste ecuator. Linia care are longitudinea 0 se numeste primul meridian. Latitudinea si longitudinea se masoara in mod obisnuit in grade zecimale sau in grade, minute, secunde.

Desi latitudinea si longitudinea pot localiza exact pozitii de pe suprafata pamantului, ele nu sunt unitati uniforme de masurare. Deasupra si sub ecuator, cercurile care definesc paralele de latitudine devin din ce in ce mai mici pana cand se transforma intr un sigur punct la poli.

Forma si dimensiunea unei suprafete intr-un sistem sferic de coordonate sunt definite de o sfera sau un sferoid. O sfera se bazeaza pe un cerc, in timp ce un sferoid se bazeaza pe o elipsa. In timp ce sferoidul aproximeaza forma Pamantului, datum-ul defineste pozitia sferoidului relativ la centrul pamantului. Un datum furnizeaza un cadru de referinta pentru masurarea pozitiilor de pe suprafata pamantului. El defineste originea si orientarea liniilor de latitudine si longitudine. Un datum local aliniaza un sferoid astfel incat acesta sa se potriveasca cat mai bine cu suprafata pamantului intr-o anumita zona. Un punct de pe suprafata sferoidului este potrivit cu o anumita pozitie de pe suprafata pamantului, punctul respectiv se numeste punct de origine al datumului si este diferit de centrul pamantului.

Un sistem proiectat de coordonate   este definit pe o suprafata plana, doi-dimensionala. Spre deosebire de sistemul sferic de coordonate, un sistem proiectat de coordonate are lungimi, unghiuri si arii constante de-a lungul celor doua dimensiuni. Un sistem proiectat de coordonate se bazeaza intotdeauna pe un sistem geografic de coordonate care la randul lui se bazeaza pe o sfera sau un sferoid.

Intr-un sistem proiectat de coordonate, pozitiile sunt identificate prin coordonatele x, y ale unui grid cu originea in centrul gridului. Fiecare pozitie are doua valori care o referentiaza in raport cu pozitia centrala. Una specifica pozitia sa orizontala, iar cealalta pozitia sa verticala. Cele doua valori poarta numele de coordonata x si coordonata y. In acest caz unitatile sunt consistente si sunt spatiate egal de-a lungul intregului domeniu x, y.

Indiferent daca se lucreaza cu sfera sau cu sferoid, suprafata tri-dimensionala trebuie transformata intr-o foaie plana de harta. Aceasta transformare matematica se numeste proiectie a hartii. Reprezentarea suprafetei pamantului in doua dimensiuni conduce la distorsiuni in forma, arie, distanta sau directie a datelor. O proiectie a hartii utilizeaza formule matematice pentru a lega coodonatele sferice ale globului de coordonatele plane. Proiectii diferite determina tipuri diferite de distorsiuni. Unele proiectii sunt concepute astfel incat sa minimizeze una sau doua din caracteristicile datelor.

Cele mai importante tipuri de proiectii sunt:

conice

cilindrice

plane

Datele stocate intr-un GIS ar trebui sa referentieze pozitia corecta de pe suprafata Pamantului. In acest scop pot fi realizate urmatoarele operatii:

Proiectarea datelor

Transformarea coordonatelor

Ajustarea datelor (rubersheeting)

Scara hartii manuscris care este folosita pentru a introduce datele determina tipul elementului hartii. Hartile la scara mare descriu zone mici de teren, cu rezolutie spatiala inalta si astfel ele arata numeroase detalii. In schimb, hartile la scara mica descriu zone mari de teren, au rezolutie spatiala scazuta si de aceea arata putine detalii. In functie de cat de multe detalii doriti sa contina datele pe care le veti stoca se alege scara hartii.

Multe formate de date stocheaza impreuna cu datele detalii legate de proiectia hartii. Datele shapefile si coverage stocheaza informatia legata de proiectie in fisiere care au extensia prj. Imaginile si datele CAD tin minte aceste infomatii in fisiere World, iar in cazul unei Geodatabase informatia este retinuta in tabele.

Capitolul 2. Stocarea datelor

2.1 Generalitati

Intr-un GIS, informatiile geografice sunt abstractizate prin utilizarea unor concepte simple - puncte, linii, poligoane, fiecare obiect geografic fiind pus in corespondenta cu una sau mai multe iinregistari din diverse tabele de atribute.

Punctele reprezinta obiecte GIS prea mici pentru a putea fi descrise prin linii sau poligoane, cum ar fi stalpi de inalta tensiune, copaci, fantani, locuri unde se petrec diverse evenimente (accidente rutiere, infractiuni) precum si obiecte care nu au suprafata, cum sunt varfurile muntilor. Punctele se reprezinta utilizand diverse simboluri punctuale grafice si pot fi insotite de texte explicative corespunzand valorilor atributelor aferente.

Liniile reprezinta obiecte GIS prea inguste pentru a putea fi descrise prin poligoane, cum ar fi drumuri, cursuri de apa, precum si obiecte liniare care au lungime dar nu au suprafata, cum sunt curbele de nivel. Liniile se reprezinta utilizand diverse simboluri liniare grafice si pot fi insotite de texte explicative corespunzand valorilor atributelor aferente.

Poligoanele sunt suprafete inchise reprezentand forma si pozitia obiectelor GIS omogene cum ar fi lacuri, unitati administrative, parcele, tipuri de vegetatie. Poligoanele se reprezinta utilizand diverse simboluri liniare grafice pentru contururi, simboluri grafice de hasuri pentru interior si pot fi insotite de texte explicative corespunzand valorilor atributelor aferente.

Un strat grupeaza obiecte abstracte in unitati omogene. Se pot crea straturi de tip punct, linie sau poligon. Stocarea datelor intr-un strat este determinata in primul rand de tipul elementelor (daca sunt elemente de tip punct, linie sau poligon) si in al doile rand de asemanarile si deosebirile dintre diversele elemente. Este de preferat ca intr-un strat sa fie stocate doar acele elemente care au aceleasi caracteristici, adica elemente care au aceleasi atribute.

Straturile pot fi organizate in colectii. Colectiile de staturi se caracterizeaza prin faptul ca au acelasi sistem de coordonate, aceeasi intindere geografica. Gruparea straturilor intr-o colectie se face pe baza topologiei sau pe baza geometriei coincidente.

Fiecare strat are asociat un tabel de atribute. Pentru fiecare element spatial in tabel exista o inregistrare care stocheaza atributele corespunzatoare elementului. Legatura dintre obiectele spatiale si atribute este realizata prin intermediul unor identificatori (in general, un camp al tabelului) care sunt unici.

Stocarea obiectelor abstracte se face in doua moduri:

format vector

format raster

In modelul de date vectorial, obiectele GIS sunt reprezentate avand o delimitare bine definita in spatiu. Pozitia si forma obiectelor este reprezentata utilizand un sistem de coordonate x, y (Cartezian). Un punct este reprezentat printr-o singura pereche de coordonate x, y. O linie este reprezentata printr-un sir ordonat de perechi de coordonate x, y. Un poligon este reprezentat printr-un sir de perechi de coordonate x, y care definesc segmentele liniare ce delimiteaza poligonul. Modelul vectorial reprezinta fiecare suprafata ca o serie de izolinii; de exemplu, altimetria se reprezinta ca o serie de curbe de nivel. Modelul vectorial este foarte eficient pentru desenarea hartilor, dar este mai putin eficient pentru analiza suprafetelor care necesita calcule complexe pentru determinarea unor caracteristici cum ar fi panta suprafetei in orice punct sau directia pantei.

Datele vector pot fi de doua tipuri: topologice si netopologie. In cazul unui model topologic al datelor, se utilizeaza relatii spatiale pentru a defini proprietati spatiale. Acest model se caracterizeaza prin:

toate liniile au un punct de inceput si un punct de sfarsit (nod sau jonctiune).

liniile care au in comun un nod sau jonctiune se conecteaza (intersecteaza)

liniile se pot conecta pentru a forma poligoane

liniile pot avea poligoane in stanga sau in dreapta lor

2.2 Formate de date vector

Exista mai multe formate de date vector care pot fi utilizate pentru a stoca informatiile spatiale:

shapefile

coverage

geodatabase

fisiere CAD

tabele de evenimente

2.1.1 Formatul de date shapefile

Prin acest format se poate reprezenta un singur strat. Acest format nu are un mecanism de colectie a straturilor. Atributele sunt stocate in fisiere dBASE. Tabelul asociat contine un camp numit 'Shape' in care sunt stocati identificatorii prin intermediul carora se face legatura cu datele spatiale.

Formatul de date shapefile contine cel putin trei fisiere:

shapefile.shp

shapefile.shx

shapefile.dbf

In fisierul shapefile.shp este stocata informatia spatiala: coordonatele punctelor sau ale vertexurilor care formeaza liniile sau poligoanele. Fisierul shapfile.shx reprezinta un indice al fisierului shapefile.shp, iar in fisierul shapefile.dbf sunt stocate atributele. Optional, poate exista un fisier shapefil.prj care contine informatii referitoare la proiectia datelor.

Formatul datelor shapefile nu este un format topologic, dar sunt stocate in mod implicit informatii topologice.

2.1.2 Formatul de date coverage

Un coverage este o colectie de straturi. In acest caz, datele sunt stocate sub forma unui director. Acest format de date este un format topologic, in sensul ca relatiile spatiale dintre elemente sunt tinute minte in fisiere separate. De aceea, pentru acest tip de date trebuie construita topologia, care poate fi de tip punct, linie sau poligon. Un coverage poate avea topologie compusa de linie si punct sau de linie si poligon, dar nu poate avea in acelasi timp topologie de punct si poligon.

Atributele elementelor sunt stocate in tabele INFO care au un camp 'Cover-ID' care face legatura intre tabele si informatia spatiala.

Coverage-urile sunt stocate in workspace-uri ArcInfo. Acestea sunt directoare care contin un subdirector special numit INFO. In acest subdirector sunt stocate tabele INFO. Administrarea coverage-urilor si a workspace-urilor se face doar cu instrumente ArcInfo. Nu trebuie folosite comenzi al sistemului de operare pentru ca acestea nu respecta legatura dintre coverage si tabelul de atribute din INFO.

2.1.3 Fomatul de date Geodatabase

In formatul de date Geodatabase se pot stoca straturi sau colectii de straturi (feature datasets). Atat clasele de elemente, cat si atributele sunt stocate in tabele ale RDBMS-ului. Spre deosebie de toate celelalte tipuri de date, in geodatabase este stocat si comportamentul datelor. Tabelul RDBMS contine un camp 'Shape' care stocheaza informatia spatiala.

2.1.4 Formatul de date CAD

Datele geografice pot fi stocate si in fisiere Computed Aided Design (CAD), cum ar fi fisiere DXF, DWG sau DGN. Fisierele CAD reprezinta o colectie logica care permite accesarea unui strat sau a tuturor stratuilor, la un moment dat. Aceste tipuri de date pot fi editate in ArcGIS doar dupa ce au fost convertite in clase de elemente din geodatabase sau in coverage-uri.

Dintre toate formatele de date vector, doar formatul shapefile contine un singur strat, celelalte avand posibilitatea de a stoca si colectii de straturi. Doar datele coverage si geodatabase au topologie. Singurul model de date care permite personalizarea elementelor este modelul geodatabase.

2.3 Date raster

Modelul de date raster reprezinta o zona de teren ca o matrice (grila) formata din celule rectangulare uniforme, fiecare celula avand o valoare. Grila este reprezentata intr-un sistem de coordonate x, y (Cartezian). Coordonatele x, y ale unei celule se calculeaza pe baza coordonatelor unui punct de referinta, de obicei unul din colturile grilei, tinand cont de pozitia celulei in grila (numarul liniei/coloanei) si de dimensiunile celulei pe x si pe y. Valoarea unei celule indica obiectul situat in acea pozitie. Exista trei metode pentru stabilirea valorilor unei celule: clasificarea obiectelor, in care fiecare valoare indica un anumit tip de obiecte cum ar fi drum, zona urbana, tip de sol; indicarea valorii culorii (nivelului de gri) inregistrate intr-o imagine (fotografie); indicarea unei masuratori relative cum ar fi altitudinea fata de nivelul marii, inaltimea unei cladiri fata de nivelul solului, etc. In modelul raster, obiectele nu au o delimitare bine-definita iar relatiile spatiale dintre obiecte sunt reprezentate implicit. Reprezentand celule rectangulare, forma obiectelor nu este foarte exacta si depinde de rezolutia celulei. Prin rezolutia celulei se intelege dimensiunea suprafetei de teren reprezentate de o celula; cu cat suprafata reprezentata este mai mica, cu atat rezolutia este mai buna si deci datele mai precise, in schimb este nevoie de mai multa memorie pentru stocarea datelor si deci de un timp de prelucrare mai indelungat. Precum modelul vectorial, modelul raster permite reprezentarea obiectelor GIS punctuale, liniare sau poligonale. Un obiect punctual este reprezentat printr-o valoare intr-o singura celula a grilei. Un obiect liniar apare ca o serie de celule adiacente care redau lungimea si forma obiectului. Un obiect poligonal este reprezentat ca un grup de celule adiacente care redau aria si forma obiectului. Modelul raster este foarte eficient pentru reprezentarea imaginilor si pentru implementarea functiilor analitice spatiale (suprapunerea obiectelor, identificarea intinderii unui fenomen, operatii pe vecinatati). In modelul raster suprafetele sunt reprezentate prin indicarea in fiecare celula a valorii cotei corespunzatoare punctului din centrul celulei (o latice). Prin urmare, acest model permite implementarea cu usurinta a operatiilor asupra suprafetelor (calculul pantei, directiei pantei, interpolarea curbelor de nivel).

Exista doua moduri in care pot fi stocate datele raster: ca imagini sau ca grid-uri. In ambele cazuri, datele sunt stocate sub forma unor randuri si coloane de celule de dimensiune egala. Fiecare celula stocheaza o valoare. Detaliile depind de dimensiunea celulei. Cu cat dimensiunea celulei este mai mica, cu atat datele sunt stocate mai precis. Unele formate pot avea mecanisme de colectie.

Exista numeroase tipuri de imagini: tiff, bmp, sid, jpg, ERDAS. Formatul nativ al lui ArcInfo pentru stocarea datelor raster este gridul. Gridurile pot fi de doua tipuri: discrete si continue. Gridurile discrete au doar valori intregi, pe cand gridurile continue pot stoca si valori zecimale. Doar gridurile discrete pot avea asociate tabele de atribute.

2.4 Tabele

Un tabel este o colectie de inregistrai (randurile tabelului) si coloane (campuri). Datele care pot fi stocate intr-o coloana trebuie sa fie de acelasi tip si aceste date pot fi numere, texte, date. In cadrul aceluiasi tabel coloanele trebuie sa aiba nume unice. Tipurile diferite de campuri stocheaza tipuri diferite de valori.

Fiecare tip de date spatiale are asociat un format tabelar nativ. Astfel, pentru datele de tip coverage, tabelele sunt de tip INFO, pentru date spatiale de tip shapefile, tabelele sunt de dBASE, iar pentru date spatiale de tip geodatabase, tabelele sunt stocate in RDBMS-ul corespunzator.

Atributele datelor spatiale pot fi stocate in tabelele elementelor sau in tabele separate. In acest ultim caz, putem asocia tabele care pentru o coloana au valori cheie comune. O cheie primara reprezinta o coloana a unui tabel in care sunt stocate valori unice prin care se identifica in mod unic inregistarile. Un tabel nu poate avea decat o cheie primara. O cheie straina realizeaza o conectare la o cheie primara a unui alt tabel. Datele unei chei straine pot fi duplicate.

Relatia dintre doua tabele este caracterizata prin cardinalitate. Aceasta reprezinta cate obiecte 'A' sunt legate de obiectul 'B'. Exista trei tipuri de cardinalitate:

one-to-one

one-to-many sau many-to-one

many-to-many

Inainte de a conecta doua tabele trebuie cunoscuta cardinalitatea relatiei care se stabileste intre ele.

Tabelele pot fi conectate prin operatia numita 'join'. In acest caz conectarea este logica si se presupune ca relatia este one-to-many; se poate realiza si daca relatia este many-to-one. In general, numele campurilor de legatura nu trebuie sa fie identice, dar tipul campurilor trebuie sa fie acelasi.

Asocierea a doua tabele se poate realiza si prin intermediul unor clase de relatii. In acest caz, tabelele sunt legate virtual, nu fizic. Caracteristici importante ale claselor de relatii sunt:

Nu se creeaza noi straturi

O conectare este persitenta pana cand se indeparteaza

Asocierea dinte tabele este dinamica

Se pot edita, interoga sau simboliza date in oricare dintre tabele

Clasele de relatii reprezinta asocieri mai flexibile ale tabelelor.

Clasele de relatii pot fi definite intre coveage-uri sau intre clasele de elemente ale unei geodatabase. Relatia se defineste in ArcCatalog si se utilizeaza in ArcMap.

Pentru stocarea atributelor se pot folosi tabelele implicite ale claselor de elemente sau tabele separate. Fomatele de fisiere in care pot fi stocate atributele sunt: dBASE, INFO, RDBMS. Conectarea dintre doua tabele se poate realiza prin intermediul operatiei de join sau cu ajutorul claselor de relatii. Alte aspecte importante sunt cardinalitatea relatiei dintre doua tabele si mentinerea integritatii bazei de date.

Capitolul 3. Introducere in ArcGIS

3.1 Platforma ArcGIS

ArcGIS este o familie de produse software care formeaza un GIS complet. El este construit pe standarde ale industriei, furnizeaza posibilitati exceptionale si in plus este usor de utilizat. Aceasta vesiune se caracterizeaza printr-o arhitectura comuna, cod comun, model comun al extensiilor si un singur mediu de dezvoltare pentru ArcView si ArcInfo.

Platforma ArcGIS este constituita din produse Desktop si servicii de aplicatii. Produsele Desktop sunt ArcView, ArcEditor si ArcInfo. Serviciile de aplicatii sunt reprezentate de ArSDE si ArcIMS. Produsele Desktop au toate aceleasi extensii: Spatial Analyst, 3D Analyst, Geostatistical Analyst, MrSID Encoder, ArcPress si StreetMap. De asemenea, produsele Desktop sunt toate alcatuite din aceleasi aplicatii: ArcCatalog, ArcMap si ArcToolbox.

ArcMap este aplicatia centrala a Desktopului ArcGIS. Ea poate fi utilizata pentru integrarea si vizualizarea datelor, crearea sau actualizarea atat a datelor spatiale cat si a atributelor, construirea de harti, realizarea de analize.

ArcCatalog va ajuta sa organizati si sa administrati toate datele GIS. ArcCatalog contine instrumente pentru explorarea si gasirea informatiilor geografice, pentru inregistrarea si vizualizarea metadatelor, pentru vizualizarea rapida a datelor spatiale si pentru definirea schemei straturilor geografice.

Scopul aplicatiei ArcToolbox este acela de a simplifica sarcinile GIS prin intermediul unor instrumente sau wizard-uri. ArcToolbox este o aplicatie simpla ce contine numeroase instrumente pentru geoprelucrare. Exista doua versiuni de ArcToolbox: versiunea completa care este livrata cu ArcInfo si o versiune simplificata pentru ArcEditor si ArcView. Cu ajutorul instrumentelor din ArcToolbox se pot realiza analize si conversii ale datelor, precum si administrarea lor.

ArcView 8.x, ArcInfo 8.x si ArcEditor 8.x au o interfata comuna. Aceasta interfata comuna impreuna cu arhitectura comuna determina ca ArcGIS si informatia geografica sa fie accesibile unei varietati de utilizatori cu necesitati GIS diverse. Arhitectura comuna permite, de asemenea, utilizatorilor sa aiba in comun aceleasi scripturi, instrumente personalizate, aplicatii sau extensii.

3.2 ArcView 8.x

ArcView 8.x este cea mai semnificativa versiune din istoria acestui produs. ESRI a construit ArcView pe o arhitectura si un mediu utilizator complet noi, pe baza standardelor curente din aria tehologiei informatiilor. ArcView 8.x se caracterizeaza printr-o interfata utilizator de tip Windows, intuitiva. El include Visual Basic for Applications pentru crearea de programe.

ArcView 8.x mentine functionalitatea de baza a lui ArcView 3.x si a adaugat o multime de imbunatatiri ca urmare a cererilor utilizatorilor.

ArcView 8.x este un produs de sine statator, exceptional si el reprezinta punctul de intrare in ArcGIS. ArcView 8.1 este format din aceleasi produse Desktop: ArcCatalog, ArcMap si ArcToolbox.

Caracteristici noi, importante ale lui ArcView 8.1 sunt:

o noua ahitectura care poate fi extinsa. Noua arhitectura este conceputa special pentru Windows.

cartografiere imbunatatita

proiectii instantanee (projection-on-the-fly)

editare sporita

administrare mai buna a etichetelor; posibilitatea de a crea adnotari.

acces la Internet.

ArcView citeste toate tipurile de date (shapefile, coverage, geodatabase), dar nu poate edita decat modelele simple de date: shapefile si personal geodatabase simple.

Exista modalitati de a importa proiectele din ArcView 3.x in AcView 8.x

ArcView 8.x poate fi instalat doar pe sisteme Windows NT 4, Windows 2000 sau Windows XP.

3.3 ArcEditor

ArcEditor extinde functionalitatea lui ArcView. Acest produs asigura suport complet pentru modelul datelor, atat pentru editarea lor, cat si pentru proiectarea unei geodatabase.

ArcEditor este un produs cheie nou, care extinde posibilitatile lui ArcView la editari de date complexe. Mai multi utilizatori pot edita in acelasi timp, aceeasi baza de date, daca se foloseste extensia ArcSDE.

In ArcCatalog, ArcEditor permite administrarea tuturor tipurilor de date de la shapefile, coverage pana la SDE Geodatabase, acestea din urma, doar daca exista si extensia ArcSDE. De asemenea, in ArcCatalog este posibila crearea sau modificarea schemei diverselor tipuri de date. In ArcMap, ArcEditor afiseaza si editeaza toate tipurile de date.

3.4 ArcInfo

ArcInfo extinde ArcView si ArcEditor. Ceea ce aduce nou ArcInfo fata de ArcEditor este versiunea completa a aplicatiei ArcToolbox. Astfel, in ArcInfo se pot realiza toate tipurile de geoprelucrari, exista instrumente GIS specializate si se asigura suport pentru sistemul de operare UNIX.

ArcInfo contine doua module: ArcInfo Desktop si ArcInfo Workstation.

Noile caracteristici ale lui ArcInfo 8.x sunt:

posibilitatea de a stoca date raster intr-o geodatabase

suporta coordonate 3D si masuri liniare

permite realizarea de geocodari

permite acces la Internet

administrare imbunatatita a datelor tabelare

Cu ArcInfo pot fi afisate si editate toate tipurile de date, inclusiv SDE Geodatabase (daca exista extensia ArcSDE).