Geografické Informační Systémy (GIS)

Mnoho informací v našem životě (a to ať jsme jedinec, malá firma nebo nadnárodní koncern) je spojeno s dvěma problémy:

většina informací je spojena s geografickým určením místa
tyto informace je při narůstajícím množství čím dál tím těžší vyhodnocovat, zpracovávat a třídit
Některé studie ukazují, že téměř 70% informací má společný prvek - geografické určení místa. Lidé se již dlouhou dobu snaží tyto informace pomocí různých nástrojů zvládnout. Po desetiletích výzkumu a všemožných praktických pokusech můžeme říci, že teprve v poslední době, s obrovským nárůstem výkonu počítačů, dochází k hromadnému rozšiřování prostředků pro manipulaci s geografickými informacemi. Jedná se o tzv. systémy GIS (Geografické Informační Systémy), které pomáhají člověku zpracovávat velká množství dat v závislosti na geografickém určení místa. Systémy GIS se tak stávají hlavním a asi zatím jediným zpracovatelem dat, určených v závislosti na zeměpisné poloze.

CO JSOU TO SYSTÉMY GIS ?

Systémy GIS (Geographical Information Systems) jsou jednou z významných aplikací počítačové grafiky. Bohužel se zatím neprávem netěší takové přízni jako např. systémy CAD, i když s určitostí můžeme říci, že jejich význam (a obzvláště pro budoucnost) je plně srovnatelný. Je to bohužel způsobeno nízkou obecnou informovaností veřejnosti. Důvodů je samozřejmě více - vysoká cena, ne vždy ideální rozhraní mezi počítačem a člověkem (tzv. interface), vždy je potřeba vykonat veliké množství práce (sběr dat, digitalizace, následné upravení dat atd.) než jsou vidět první výsledky práce. To vše způsobuje relativně nízké využití tohoto mocného nástroje v našich krajích.

Jak bychom tedy co nejjednodušeji popsali systémy GIS ? Pokud bychom použili některé z profesionálních definic, pak můžeme říci: GIS je informační systém, navržený pro práci s daty, která jsou reprezentována prostorovými nebo geografickými souřadnicemi. Je to automatizovaný systém pro sběr dat, jejich uchovávání, třídění, úpravu, analýzu a následné zobrazení.

GIS poskytuje možnost znázorňovat realitu pomocí uskupení různých mapových vyjádření (např. topografické, geologické, vegetační, hydrometeorologické, katastrální a jiné mapy, letecké či družicové snímky atd.), a v to libovolné kombinaci. Se všemi těmito informacemi lze nadále pracovat při tvorbě analýz, prognóz a modelů různých situací. Tato grafická (mapová) vyjádření jsou pomocí GISu úzce provázána s informacemi obsaženými v databázích, a to činí GIS účinným nástrojem. Díky názornosti, kvantifikovatelnosti přehlednému grafickému vyjádření poskytuje GIS významnou podporu managementu. Možnosti GISu (názorné grafické informace svázané popisnými informacemi) jsou významné obzvláště ve státní správě , kde mohou usnadnit a zefektivnit rozhodování. Navíc umožní zrychlení přístupu k různým mapám a oborovým databázím a zlepšení jejich provázanosti. Na různé otázky, jako např.: kde co postavit či vybudovat, kdy co a jak udržovat, jak se projeví určitý zrealizovaný záměr za měsíc, za rok či za 10 let atd. může GIS dát odpověď anebo ji pomoci nalézt. GIS jako nástroj lze používat na úlohy různých měřítek (tzn. na různě velká území) tedy i ve státní správě lze použít GIS na různých úrovních: na centrální, na úrovni okresů i na úrovni komunální. Uplatnění GIS ve státní správě je typické v následujících oblastech:

-nástroj pro tvorbu analýz a prognóz z hlediska regionálního rozvoje, jakož i pro porovnávání prognóz s realitou (přímo v mapových vyjádřeních)
-nástroj pro velkoplošnou kontrolu prostorových a stavových změn např. lesních porostů, zemědělských ploch, urbanizovaných prostor, zásahů v krajině (různé stavby apod.), využití leteckých snímků
-nástroj pro podporu při řízení povolování staveb
-podpora při vydávání souhlasu nebo nesouhlasného stanoviska k návrhům územně plánovací dokumentace pro velké územní celky
podpora k vyjádření při schvalování návrhů tras celostátních a tranzitních liniových staveb a jejich staveb a jejich součástí
nástroj pro optimalizaci (ochranářskou i ekonomickou) různých zásahů v krajině
-kontrola hospodaření v lese, bezlesí, kontrola ochrany lesa
podpora managementu velkoplošných chráněných území (národních parků apod.)

Ve výčtu uplatnění by bylo možno pokračovat ještě dlouho, protože GIS je asi nejvíce mohutnou platformou s mocnými analytickými nástroji pro prostorová data a databázové systémy a vždy bude pouze záviset na člověku, který bude s GISem pracovat a na jeho v fantazii při využití tohoto nástroje.

Protože se nejsnáze demonstrují možnosti systémů GIS na příkladech, je zde nyní uvedeno několik nejvýznamnějších použití systémů GIS v praxi, Tyto však bohužel pocházejí většinou ze zahraničí, protože , jak už bylo zmíněno dříve, využití systémů GIS není v našich krajích zatím příliš vysoké:

síť supermarketů hledá lokalitu pro svůj nový obchodní dům v závislosti na demografických, socio-ekonomických ukazatelích populace pravděpodobných budoucích zákazníků v navrhované oblasti (příjmové skupiny, věk obyvatelstva, dostupnost, vzdálenost od ostatních center, blízkost jiných atrakcí, dostupnost zásobování apod.)
(variací na tento problém by mohlo být nalezení lokality pro benzínovou pumpu, skládku odpadů, zemědělské stavby, nového školního zařízení atd.)

městské zastupitelstvo hledá minimální cestu pro čištění a údržbu ulic, pouličního osvětlení, odvoz odpadů apod.
v případě nepředvídané havárie, odhad šíření rychlosti znečištění podzemních vod, šíření ropné skvrny po havárii tankeru
v oblasti ochrany životního prostředí může být GIS nasazen od jednoduchých aplikací jako pouhá databáze např. stávajícího stavu lesních ploch až po složité aplikace jako modelování eroze půdy při velkých deštích
ve zdravotnictví může být použito nalezení nejrychlejší cesty k pacientovi v závislosti na stavu silnic, jejich průjezdnost; GIS však může být použit např. v epidemiologii k nalezení centra šíření epidemie
vhodné umístění odpadkových košů ve vzdálenosti např. 5 min chůze od centra rychlého občerstvení -různá distribuční nebo sběrná centra (ať již komerční či nekomerční) hledající optimální umístění svých center, vzhledem k rozmístění svých potenciálních odběratelů - ta samá centra, ale tentokrát hledající optimální cestu (přičemž optimální většinou znamená minimální, ať už z hlediska časového nebo vzdálenostního) ke svým zákazníkům

Jedno z nových uplatnění se nalézá v navigačních systémech, které jsou zabudované přímo v dopravním prostředku - zde právě fungují systémy GIS jako podpůrný prostředek . Je možno říci, že pokud splňujete několik podmínek (cestujete v Severní Americe, máte notebook napojený přes modem a mobilní telefon na Internet, což již není v současné době taková exotická představa) můžete již sami velice jednoduše a lacino na adrese http://www.mapquest.com využívat navigačního systému, můžete si nalézt jakoukoliv soukromou nebo komerční adresu a nechat si ji zobrazit na mapě a zvětšit až na úroveň hledané ulice s vyznačením kde se nachází dané popisné číslo. Můžete si rovněž nechat vypsat itinerář jízdy mezi jakýmikoli dvěma místy v Severní Americe (i Kanada a Mexiko). Podobně si můžete v Austrálii v Sydney najít adresu na mapě města ještě před tím než tam pojedete a aniž by bylo nutno si kupovat mapu (adresa http://www.whitepages.com.au ). Rovněž velká budoucnost se vkládá do spojení systémů GIS s další bouřlivě se rozvíjející oblasti systémů GPS (Global Positioning Systems). Tyto systémy jsou dnes schopné určit Vaši polohu kdekoliv na Zemi s přesností několika metrů a přitom jejich velikost nepřesahuje příliš velikost kapesních kalkulátorů. Proto jsou velice vhodné pro navigační systémy ve spojení se systémy GIS.

Se zmínkou o celosvětové počítačové síti Internet, ke které je připojena i naše škola, bych se rád zmínil o zajímavém projektu v USA. Tento projekt si dává za cíl usnadnit výměnu dat mezi jednotlivými státy USA a vzájemnou informovanost o tom, kde je co vytvořeno, kde existují jaká demografická a geografická data zpracované pro systémy GIS. Po připojení na danou adresu se před Vámi objeví mapa USA s vyznačenými jednotlivými státy. Po kliknutí na jednotlivý stát unie se vypíší veškeré datové soubory použitelné pro systémy GIS související s tímto státem. Toto místo neustále expanduje s tím jak přibývají nové a nové informace a jeho největší význam tkví v tom, že nedochází zbytečně k současné tvorbě stejných datových souborů (což je u systému GIS ta nejnáročnější část).

Problematika GIS

Je však potřeba upozornit na jeden fakt - podle tohoto popisu by se mohlo zdát, že se jedná o všemocný prostředek, který za nás vyřeší veškeré problémy. Systémy GIS jsou zajisté mocným nástrojem, ale nesmíme při jejich nasazení zapomenout, že samy o sobě jsou pouze sadou výkonných nástrojů, které jsou využívány člověkem a že to budou právě lidé, kteří budou řešit tyto problémy. Pokud použijeme analogie se systémy CAD, ke kterým mají systémy GIS asi nejblíže (a na jejichž platformě je i několik GISových programů založeno jako jejich nadstavba), můžeme říci, že se jedná o prostředek, který pomáhá člověku při rozhodování.

GIS je systém složený z několika navzájem provázaných prvků, které se všechny podílí na úspěšném vyřešení problémů (viz. obr.1)

Obr. 1. Vazby mezi prvky, které jsou nezbytné při řešení problému pomocí systémů GIS

Při definování problému bývá zpravidla nejzávažnějším problémem definování všech faktorů, které mohou naše rozhodování ovlivňovat. Jak již bylo řečeno systémy GIS nejsou samospasitelným řešením a mohou se vyskytovat situace, kdy je nasazení GISů nevhodné. Proto by si měl každý zodpovědný pracovník před použitím systému GIS položit několik zásadních otázek pro řešení daného problému:

-jaké existují dostupné mechanismy získávání, skladování a zpětného získávání geografických dat
-v jakém formátu a množství se vyskytují
-jak přesné jsou tyto informace
-co získáme použitím systémů GIS
-jaké máme alternativy k použití systémů GIS a kolik nás budou tyto alternativy stát
-kdo bude koncovým uživatelem námi vytvořeného modelu a kolik těchto uživatelů bude
-jaký výkon můžeme očekávat v otázce rychlosti přístupu a vyhodnocování dat
-jaké je předpokládané množství zpracovávaných dat
-jaké množství již existujících archivů bude nutno převést do digitální podoby, jakou dobu to bude trvat a jaké budou náklady na toto převedení
-je tento model určen rovněž i pro budoucí smysluplné rozšiřování a modifikace nebo je vytvořen pouze pro vyřešení jediného specifického problému

Teprve pokud z odpovědí vyplyne, že použití systému GIS by bylo přínosem, můžeme se začít zabývat vlastním tvorbou projektu. Jedním z dalších rozhodnutí musí být, který systém GIS budeme používat. Výrobců je mnoho a každý se nás snaží přesvědčit, že ten jeho výrobek je ten právě nejlepší na trhu. Nesmíme proto hned podlehnout reklamním tlakům a nejprve se zaměřit na vlastní problém. Nikoliv tedy na nabízené GISy, ale nejdříve pořádně analyzovat daný problém, určit co od něj očekáváme, jaké výsledky by měl poskytovat, jaká data budeme zpracovávat, jakou budou mít strukturu a jaké budeme požadovat výstupy. Rovněž nezanedbatelným kritériem by mělo být zhodnocení kvalifikace obsluhy, která bude se systémem GIS pracovat - tzn. měli bychom se dívat i jaké uživatelské rozhraní ten , který systém poskytuje. V neposlední řadě se budeme určitě zajímat o to, jaké hardwarové nároky má daný systém a jeho cenu. Protože jak již bylo řečeno, výrobců je mnoho a systémy se prodávají za různé ceny, které mohou mít v některých případech povahu sharwarového poplatku u jednoduchých zobrazovacích systémů GIS až po mnohadesetitisícové hodnoty u takových mohutných a výkonných systémů jako je program ARC/INFO firmy ESRI nebo GeoWorks od firmy Intergraph.