Geographisches Informationssystem

Grundlegendes GIS -Konzept

A geographisches Informationssystem (Gis) ist eine Art von Art von Datenbank enthält Geografische Daten (Das heißt, Beschreibungen von Phänomenen, für die der Ort relevant ist), kombiniert mit Software-Tools zum Management, Analysieren, und Visualisierung diese Daten.^[1] In einem breiteren Sinne kann ein solches System auch menschliche Benutzer und Unterstützung von Mitarbeitern, Verfahren und Workflows, Kenntnissen über relevante Konzepte und Methoden sowie institutionelle Organisationen in Betracht ziehen.

Der unzählige Plural, Geografisches InformationssystemAuch GIS abgekürzt ist der häufigste Begriff für die Branche und den Beruf, das mit diesen Systemen betroffen ist. Es ist ungefähr gleichbedeutend mit Geoinformatik und ein Teil der breiteren Geospatial Feld, das auch enthält Geographisches Positionierungs System, Fernerkundung, etc. Geografische InformationswissenschaftDie akademische Disziplin, die diese Systeme und ihre zugrunde liegenden geografischen Prinzipien untersucht, kann auch als GIS abgekürzt werden, aber die eindeutige Gentrale ist häufiger.^[2] Die Gewinne wird oft als Subdisziplin von angesehen Erdkunde.

Geografische Informationssysteme werden in mehreren Technologien, Prozessen, Techniken und Methoden verwendet. Sie sind an verschiedene Operationen und zahlreiche Anwendungen verbunden, die sich auf das Engineering, Planung, Management, Transport/Logistik, Versicherung, Telekommunikation und Geschäft beziehen.^[3] Aus diesem Grund GIS und Standort Intelligenz Die Anwendungen befinden sich auf der Grundlage standortfähiger Dienste, die auf geografische Analysen und Visualisierung beruhen.

GIS bietet die Fähigkeit, bisher nicht verwandte Informationen mithilfe des Standorts als "Schlüsselindexvariable" in Beziehung zu setzen. Orte und Ausdehnung, die in der Erde zu finden sind Freizeit können zusammen mit X, Y und Z über das Datum und die Uhrzeit des Auftretens aufgezeichnet werden Koordinaten; Repräsentation, Längengrad (x), Breite (y), und Elevation (z). Alle erdbasierten, räumlich-temporalen, Ort und Ausmaß sollten sich aufeinander und letztendlich zu einem "echten" physischen Ort oder Umfang zueinander beziehen. Dieses Schlüsselmerkmal von GIS hat begonnen, neue Wege der wissenschaftlichen Untersuchungen und Studien zu eröffnen.

Geschichte und Entwicklung

Während digitale GIS bis Mitte der 1960er Jahre datiert, wann Roger Tomlinson Zuerst den Ausdruck "geografisches Informationssystem" geprägt,^[4] Viele der geografischen Konzepte und Methoden, die GIS vor Jahrzehnten das Datum wiederherstellen.

E. W. Gilbert's Version (1958) von John Snow1855 Karte der Soho Cholera Ausbruch zeigt die Cluster von Cholera -Fällen in der London Epidemie von 1854

Einer der ersten bekannten Fälle, in denen die räumliche Analyse verwendet wurde Epidemiologie in dem "Rapport Sur la Marche et Les Effets du Choléra Dans Paris et le Département de la Seine"(1832).^[5] Französische Geograph und Kartograph, Charles Picquet erstellte eine Karte achtundvierzig Bezirke in Paris, verwenden Halbton Farbgradienten, um eine visuelle Darstellung für die Anzahl der gemeldeten Todesfälle durchzuführen Cholera pro 1000 Einwohner.

Im Jahr 1854, John Snow, ein Epidemiologe und Arzt, konnte die Quelle eines Cholera -Ausbruchs in feststellen London durch die Verwendung der räumlichen Analyse. Snow erreichte dies, indem er die Residenz jedes Opfers auf einer Karte der Gegend sowie in den nahe gelegenen Wasserquellen platzierte. Sobald diese Punkte markiert waren, konnte er die Wasserquelle innerhalb des Clusters identifizieren, der für den Ausbruch verantwortlich war. Dies war eine der frühesten erfolgreichsten Verwendungen einer geografischen Methodik, um die Quelle eines Ausbruchs in der Epidemiologie zu bestimmen. Während die Grundelemente von Topographie und das Thema existierte zuvor in Kartographie, Snows Karte war aufgrund seiner Verwendung kartografischer Methoden einzigartig, nicht nur zur Darstellung, sondern auch um Cluster geografisch abhängiger Phänomene zu analysieren.

Im frühen 20. Jahrhundert die Entwicklung von Photozincographie, was ermöglichte, Karten in Schichten aufgeteilt zu werden, zum Beispiel eine Schicht für die Vegetation und eine andere für Wasser. Dies wurde besonders zum Drucken von Konturen verwendet-das Zeichnen war eine arbeitsintensiv Zeichner. Diese Arbeit wurde zunächst auf Glasschildern gezeichnet, aber später Plastikfolie wurde eingeführt, mit den Vorteilen, leichter zu sein, weniger Stauraum zu nutzen und unter anderem weniger spröde zu sein. Wenn alle Schichten fertig waren, wurden sie mit einer großen Prozesskamera in ein Bild kombiniert. Sobald der Farbdruck eintrat, wurde die Layers -Idee auch zum Erstellen separater Druckplatten für jede Farbe verwendet. Während die Verwendung von Schichten viel später zu einem der typischen Merkmale eines zeitgenössischen GIS wurde, wird der gerade beschriebene fotografische Prozess für sich nicht als GIS angesehen-da die Karten nur Bilder ohne Datenbank waren, mit denen sie verknüpft sind.

Zwei zusätzliche Entwicklungen sind in den frühen Tagen von GIS: Ian MCHARGs Veröffentlichung bemerkenswert "bemerkenswert"Design mit der Natur "^[6] und seine Kartenüberlagerungsmethode und die Einführung eines Straßennetzes in das Dime -System (Dual Independent Map Coding) des US Census Bureau.^[7]

Die erste Veröffentlichung, in der die Verwendung von Computern zur Erleichterung der Kartographie beschrieben wurde, wurde von geschrieben von Waldo Tobler 1959.^[8] Des Weiteren Computerhardware Entwicklung durch Nuklearwaffe Untersuchungen führten in den frühen 1960er Jahren zu weit verbreiteten allgemeinen Computeranwendungen.^[9]

1960 wurde der weltweit erste wahre operative GIS in entwickelt in Ottawa, Ontario, Kanada, vom Bundesministerium für Forstwirtschaft und ländliche Entwicklung. Entwickelt von Dr. Roger Tomlinson, es wurde das genannt Geografische Informationssystem in Kanada (CGIS) und wurde verwendet, um Daten zu speichern, zu analysieren und zu manipulieren, die für die gesammelt wurden Kanada Landinventar, ein Versuch, die Landfähigkeit für ländliches Kanada durch die Abbildung von Informationen über die Kartierung von Informationen zu bestimmen Böden, Landwirtschaft, Erholung, Wildtiere, Wasservögel, Forstwirtschaft und Landnutzung in einer Skala von 1: 50.000. Ein Bewertungsklassifizierungsfaktor wurde ebenfalls hinzugefügt, um eine Analyse zu ermöglichen.^[10][11]

CGIS war eine Verbesserung gegenüber "Computer Mapping" -Anwendungen, da sie Funktionen für Datenspeicherung, Überlagerung, Messung und Bereitstellung ermöglichten Digitalisierung/scannen. Es unterstützte ein nationales Koordinatensystem, das den Kontinent überspannte, codierte Linien als Bögen ein echt eingebettet haben Topologie und es speicherte die Attribut- und Standortinformationen in separaten Dateien. Infolgedessen ist Tomlinson als "Vater von GIS" bekannt geworden, insbesondere für seine Verwendung von Overlays bei der Förderung der räumlichen Analyse konvergierender geografischer Daten.^[12] CGIS dauerte bis in die neunziger Jahre und baute in Kanada eine große Datenbank für digitale Landressourcen. Es wurde als Mainframe-Basierendes System zur Unterstützung der Ressourcenplanung und -management des Bundes und der Provinz. Seine Stärke war die kontinentweite Analyse des Komplexes Datensätze. Das CGIS war nie im Handel erhältlich.

1964 gründete Howard T. Fisher das Labor für Computergrafiken und räumliche Analysen am Harvard Graduate School of Design (LCGSA 1965–1991), wobei eine Reihe wichtiger theoretischer Konzepte bei der Behandlung von räumlichen Daten entwickelt wurden und die in den 1970er Jahren wegweisende Softwarecode und Systeme wie Symap, Grid und Odyssey, an Universitäten, Forschungszentren und Unternehmen verteilt hatten weltweit.^[13] Diese Programme waren die ersten Beispiele für GIS -Software für allgemeine Zwecke, die nicht für eine bestimmte Installation entwickelt wurden und die zukünftige kommerzielle Software sehr beeinflusst haben, wie z. Esri Bogen/Info, veröffentlicht 1983.

In den späten 1970er Jahren zwei gemeinfreie GIS -Systeme (MOOS und Gras gis) waren in der Entwicklung und in den frühen 1980er Jahren M & S Computing (später Intergraph) zusammen mit Bentley Systems, die für die integriert sind CADPlattform, Environmental Systems Research Institute (Esri), AUTO IST(Computer Aided Resource Information System) und ERDAS (Earth Resource Data Analysis System) als kommerzielle Anbieter der GIS -Software, die viele der CGIS -Merkmale erfolgreich einbeziehen und den Ansatz der ersten Generation zur Trennung von räumlichen und Attributeninformationen mit einem Ansatz der zweiten Generation kombinieren organisieren Attributdaten in Datenbankstrukturen.^[14]

1986 Mapping Display- und Analyse -System (MIDAS), das erste Desktop GIS -Produkt^[15] wurde für die freigelassen DOS Betriebssystem. Dies wurde 1990 in Mapinfo für Windows umbenannt, als es auf die portiert wurde Microsoft Windows Plattform. Dies begann mit dem Prozess, GIS aus der Forschungsabteilung in das Geschäftsumfeld zu bringen.

Bis zum Ende des 20. Jahrhunderts wurde das schnelle Wachstum in verschiedenen Systemen konsolidiert und auf relativ wenigen Plattformen standardisiert, und die Benutzer begannen, GIS -Daten über die zu sehen InternetDatenformat- und Übertragungsstandards. In jüngerer Zeit eine wachsende Anzahl von Kostenlose Open-Source-GIS-Pakete Führen Sie auf einer Reihe von Betriebssystemen aus und können angepasst werden, um bestimmte Aufgaben auszuführen. Der Haupttrend des 21. Jahrhunderts war die Integration von GIS -Fähigkeiten in andere Informationstechnologie und Internet Infrastruktur, wie z. relationale Datenbanken, Cloud Computing, Software als Dienst (SaaS) und Mobile Computing.^[16]

GIS -Software

Die Unterscheidung muss zwischen einem Singular gemacht werden geographisches Informationssystem, eine einzige Installation von Software und Daten für eine bestimmte Verwendung, zusammen mit den zugehörigen Hardware, Mitarbeitern und Institutionen (z. B. der GIS für eine bestimmte Stadtregierung); und GIS -Software, ein Allzweck Anwendungsprogramm Dies soll in vielen einzelnen geografischen Informationssystemen in einer Vielzahl von Anwendungsbereichen verwendet werden.^{[17]: 16} Ab den späten 1970er Jahren wurden viele Softwarepakete speziell für GIS -Anwendungen erstellt, einschließlich kommerzieller Programme wie z. Esri, Arcgis, Autodesk und MapInfo Professional und Open -Source -Programme wie z. Qgis, Gras gis und Mapguide. Diese und andere Desktop -GIS -Anwendungen umfassen eine vollständige Reihe von Funktionen zum Ein-, Verwalten, Analysieren und Visualisieren geografischer Daten und sind so konzipiert, dass sie selbst verwendet werden können.

Ab Ende der neunziger Jahre mit dem Aufkommen der Internet, Server GIS wurde als ein weiterer Mechanismus zur Bereitstellung von GIS -Fähigkeiten entwickelt.^{[18]: 216} Dies ist eine eigenständige Software, die auf einem Server installiert ist, ähnlich wie bei anderen Serversoftware wie z. B. HTTP -Server und Relationale DatenbankverwaltungssystemeErmöglichen Sie, dass Clients Zugriff auf GIS -Daten und -Tools haben, ohne spezielle Desktop -Software installieren zu müssen, häufig durch den Zugriff auf den Server über einen Webbrowser. Diese Strategie wurde durch die Entwicklung von erweitert Cloud-basiert GIS -Plattformen wie Arcgis online und gis-spezialisiert Software als Dienst (SaaS).

Ein alternativer Ansatz ist die Integration einiger oder aller dieser Funktionen in andere Software oder Informationstechnologie Architekturen. Ein Beispiel ist a räumliche Erweiterung zu Objektrelationsdatenbank Software, die einen Geometriedatenatyp definiert, damit räumliche Daten in relationalen Tabellen und Erweiterungen an gespeichert werden können Sql Für räumliche Analyseoperationen wie z. Overlay. Ein weiteres Beispiel ist die Verbreitung von Geodatenbibliotheken und Anwendungsprogrammierschnittstellen (z.B., Gdal, Flugblatt, D3.js) die Programmiersprachen erweitern, um die Einbeziehung von GIS -Daten und -verarbeitung in benutzerdefinierte Software zu ermöglichen, einschließlich Webzuordnung Standorte und Standortbasierte Dienste in Smartphones.

Geospatial Data Management

Der Kern eines GIS ist a Datenbank Das enthält Darstellungen von geografischen Phänomenen, die ihre modellieren Geometrie (Lage und Form) und ihre Eigenschaften oder Attribute. Eine GIS -Datenbank kann in einer Vielzahl von Formen gespeichert werden, z. B. eine Sammlung von separaten Datei oder eine einzige räumlich fähig relationale Datenbank. Das Sammeln und Verwalten dieser Daten umfasst normalerweise den größten Teil der Zeit- und finanziellen Ressourcen eines Projekts, weit mehr als andere Aspekte wie Analyse und Zuordnung.^{[18]: 175}

Aspekte geografischer Daten

GIS verwendet räumlich-zeitlich (Freizeit) Ort als Schlüsselindexvariable für alle anderen Informationen. So wie eine relationale Datenbank, die Text oder Zahlen enthält, viele verschiedene Tabellen mithilfe gemeinsamer Schlüsselindexvariablen in Verbindung bringen kann, kann GIS ansonsten nicht verwandte Informationen in Verbindung bringen, indem sie die Position als Schlüsselindexvariable verwenden. Der Schlüssel ist der Standort und/oder die Ausdehnung der Raumzeit.

Jede Variable, die räumlich und zunehmend zeitlich angezeigt werden kann, kann mit einem GIS verwiesen werden. Orte oder Ausdehnung in der Erde Raum -Zeit können als Daten/Zeitpunkte des Auftretens und X, Y und Z aufgezeichnet werden Koordinaten Repräsentation, Längengrad, Breite, und Elevation, beziehungsweise. Diese GIS-Koordinaten können andere quantifizierte Systeme der temporo-räumlichen Referenz darstellen (z. Pos oder CAD Ursprung/Einheiten zeichnen). Einheiten, die auf aufgezeichnete zeitliche räumliche Daten angewendet werden, können stark variieren (auch wenn genau die gleichen Daten verwendet werden, siehe Kartenprojektionen), aber alle erdbasierten räumlich-zeitlichen Standort- und Umfangsreferenzen sollten idealerweise zueinander und letztendlich zu einem "echten" physischen Ort oder Ausmaß in der Raum-Zeit-Zeit zugefügt werden.

In Bezug auf genaue räumliche Informationen können eine unglaubliche Vielzahl realer und projizierter vergangener oder zukünftiger Daten analysiert, interpretiert und dargestellt werden.^[19] Dieses Schlüsselmerkmal von GIS hat begonnen, neue Wege der wissenschaftlichen Untersuchung in Verhaltensweisen und Muster realer Informationen zu eröffnen, die zuvor nicht systematisch gewesen waren korreliert.

Datenmodellierung

GIS -Daten repräsentieren Phänomene, die in der realen Welt existieren, wie Straßen, Landnutzung, Erhebung, Bäume, Wasserstraßen und Staaten. Die häufigsten Arten von Phänomenen, die in Daten dargestellt werden, können in zwei Konzeptualisierungen unterteilt werden: diskrete Objekte (z. B. ein Haus, eine Straße) und kontinuierliche Felder (z. B. Niederschlagsmenge oder Bevölkerungsdichte).^{[18] : 62–65} Andere Arten von geografischen Phänomenen wie Ereignisse (z. B.,, Zweiter Weltkrieg), Prozesse (z. B.,, Vorstadt) und Massen (z. B.,, Boden) werden weniger häufig oder indirekt dargestellt oder eher in Analyseverfahren als in Daten modelliert.

Traditionell gibt es zwei breite Methoden zum Speichern von Daten in einem GIS für beide Arten von Abstraktionen, die Referenzen zuordnen: Rasterbilder und Vektor. Punkte, Linien und Polygone repräsentieren Vektordaten von zugeordneten Standortattributreferenzen.

Eine neue Hybridmethode zum Speichern von Daten ist die Identifizierung von Punktwolken, die dreidimensionale Punkte mit kombinieren RGB Informationen an jedem Punkt, die ein "zurückgeben"3D -Farbbild". GIS -thematische Karten werden dann immer realistischer visuell beschreibender, was sie sich vorstellen oder bestimmen wollten.

Datenerfassung

Beispiel für Hardware für die Zuordnung (Geographisches Positionierungs System und Laser-Entfernungsmesser) und Datenerfassung (robuster Computer). Der aktuelle Trend für geografisches Informationssystem (GIS) ist, dass genaue Zuordnung und Datenanalyse im Feld abgeschlossen werden. Abgebildete Hardware (Feldmap Technologie) wird hauptsächlich für verwendet Waldinventare, Überwachung und Zuordnung.

Die GIS -Datenerfassung enthält verschiedene Methoden zum Sammeln von räumlichen Daten in eine GIS -Datenbank, die in drei Kategorien zusammengefasst werden kann: Primärdatenerfassung, die direkten Messphänomene im Feld (z. B.,, Fernerkundung, das Global Positioning System); Sekundärdatenerfassung, die Extraktion von Informationen aus vorhandenen Quellen, die sich nicht in GIS -Form befinden, wie z. B. Papierkarten, durch Digitalisierung; und DatentransferDas Kopieren bestehender GIS -Daten aus externen Quellen wie Regierungsbehörden und privaten Unternehmen. Alle diese Methoden können erhebliche Zeit, Finanzen und andere Ressourcen konsumieren.^{[18]: 173}

Primärdatenerfassung

Umfrage Daten können direkt in ein GIS aus digitalen Datenerfassungssystemen auf Umfragesinstrumenten mit einer Technik mit dem Namen Koordinatengeometrie (Cogo). Positionen aus einem globalen Navigationssatellitensystem (GNSS) wie Global Positioning System kann auch gesammelt und dann in einen GIS importiert werden. Ein aktueller Trend bei der Datenerfassung gibt den Benutzern die Möglichkeit zu verwenden Feldcomputer Mit der Möglichkeit, Live -Daten mithilfe von drahtlosen Verbindungen oder getrennten Bearbeitungssitzungen zu bearbeiten.^[20] Der aktuelle Trend besteht darin, Anwendungen zu verwenden, die auf Smartphones und verfügbar sind PDAs - Mobile GIS. ^[21] Dies wurde durch die Verfügbarkeit von GPS-Einheiten mit kostengünstigem Mapping-Grad mit Dezimetergenauigkeit in Echtzeit verbessert. Dadurch wird die Notwendigkeit beseitigt, die Daten im Büro zu veröffentlichen, zu importieren und zu aktualisieren, nachdem die Feldarbeit gesammelt wurde. Dies schließt die Möglichkeit ein, Positionen mit A einzubauen Laser-Entfernungsmesser. Mit neuen Technologien können Benutzer auch Karten und Analysen direkt im Bereich erstellen, wodurch Projekte effizienter gestaltet und genauer gesagt werden.

Fernerspüren Daten spielen auch eine wichtige Rolle bei der Datenerfassung und bestehen aus Sensoren, die an einer Plattform angeschlossen sind. Zu den Sensoren gehören Kameras, digitale Scanner und LIDAR, während Plattformen normalerweise aus Flugzeugen bestehen und Satelliten. Mitte der neunziger Jahre in England rief Hybrid Drachen/Ballons an Helikiten Erstens leistete die Verwendung von kompakten Digitalkameras in der Luft als Geo-Informationssysteme in der Luft. Flugzeugmesssoftware, genau auf 0,4 mm, wurde verwendet, um die Fotos zu verknüpfen und den Boden zu messen. Helikiten sind kostengünstig und sammeln genauere Daten als Flugzeuge. Helikiten können über Straßen, Eisenbahnen und Städte genutzt werden, wo unbemannte Luftfahrzeuge (UAVs) sind verboten.

In jüngster Zeit ist die Erfassung von Luftdaten mit Miniatur -UAVs und Drohnen. Zum Beispiel die Aeryon Scout wurde verwendet, um einen 50 Hektar großen Bereich mit einem abzubilden Bodenprobenentfernung 1 Zoll 2,54 cm in nur 12 Minuten.^[22]

Der Großteil der digitalen Daten stammt derzeit von Fotointerpretation von Luftfotos. Weichkopie-Workstationen werden verwendet, um Merkmale direkt von Digital zu digitalisieren Stereopaare von digitalen Fotografien. Mit diesen Systemen können Daten in zwei und drei Dimensionen erfasst werden, wobei Erhöhungen direkt aus einem Stereopaar unter Verwendung von Prinzipien von gemessen werden Fotogrammetrie. Analoge Luftbilder müssen vor dem Eintritt in ein Soft-Copy-System gescannt werden. Für hochwertige Digitalkameras wird dieser Schritt übersprungen.

Satellit Fernerkundung Bietet eine weitere wichtige Quelle für räumliche Daten. Hier verwenden Satelliten verschiedene Sensorpakete, um das Reflexionsvermögen passiv aus Teilen der zu messen elektromagnetisches Spektrum oder Radiowellen, die von einem aktiven Sensor wie Radar geschickt wurden. Die Fernerkundung sammelt Rasterdaten, die mit verschiedenen Bändern weiter verarbeitet werden können, um Objekte und Interessensklassen wie Landbedeckung zu identifizieren.

Sekundärdatenerfassung

Die häufigste Methode zur Datenerstellung ist Digitalisierung, wo ein Hardcopy Der MAP- oder Umfrageplan wird durch die Verwendung eines CAD-Programms und Geo-Referenzierungsfunktionen in ein digitales Medium übertragen. Mit der breiten Verfügbarkeit von ortho-rezifizierte Bilder (Von Satelliten, Flugzeugen, Helikiten und UAVs) wird die Heads-up-Digitalisierung zur Hauptbahn, durch die geografische Daten extrahiert werden. Die Heads-up-Digitalisierung beinhaltet die Verfolgung geografischer Daten direkt über den Luftbildern statt nach der traditionellen Methode zur Verfolgung der geografischen Form auf einer separaten Tablette digitalisieren (Heads-Down-Digitalisierung). Heads-Down-Digitalisierung oder manuelle Digitalisierung verwendet einen speziellen Magnetstift oder Stift, mit dem Informationen in einen Computer eingeführt werden, um eine identische digitale Karte zu erstellen. Einige Tablets verwenden ein mausähnliches Werkzeug, das als Puck bezeichnet wird, anstelle eines Stiftes.^[23][24] Der Puck verfügt über ein kleines Fenster mit Kreuzhaarern, das mehr Präzisions- und Pinposing-Kartenfunktionen ermöglicht. Obwohl die Heads-up-Digitalisierung häufiger verwendet wird, ist die Digitalisierung von Heads-Digitalisierungen immer noch nützlich, um Karten von schlechter Qualität zu digitalisieren.^[24]

Vorhandene Daten auf Papier gedruckt oder Haustierfilm Karten können sein digitalisiert oder gescannt, um digitale Daten zu erstellen. Ein Digitalisierer produziert Vektor Daten als Bediener verfolgt Punkte, Linien und Polygongrenzen von einer Karte. Scannen Eine Karte führt zu Rasterdaten, die weiter verarbeitet werden könnten, um Vektordaten zu erstellen.

Wenn Daten erfasst werden, sollte der Benutzer berücksichtigen, ob die Daten entweder mit einer relativen Genauigkeit oder einer absoluten Genauigkeit erfasst werden sollten, da dies nicht nur beeinflussen kann, wie Informationen interpretiert werden, sondern auch die Kosten für die Datenerfassung.

Nach dem Eingeben von Daten in einen GIS müssen die Daten normalerweise bearbeitet werden, Fehler entfernen oder eine weitere Verarbeitung erhalten. Für Vektordaten muss sie "topologisch korrekt" gemacht werden, bevor sie für eine erweiterte Analyse verwendet werden können. In einem Straßennetz müssen Linien beispielsweise an einer Kreuzung mit Knoten verbinden. Fehler wie Unterschüsse und Überschwingen müssen ebenfalls entfernt werden. Für gescannte Karten müssen Fehler auf der Quellkarte möglicherweise aus dem resultierenden Entfernung entfernt werden Raster. Beispielsweise kann ein Schmutzfleck zwei Zeilen verbinden, die nicht verbunden werden sollten.

Projektionen, Koordinatensysteme und Registrierung

Die Erde kann durch verschiedene Modelle dargestellt werden, von denen jeder einen anderen Satz von Koordinaten (z. B. Breitengrad, Länge, Höhe) für einen bestimmten Punkt auf der Erdoberfläche liefern kann. Das einfachste Modell besteht darin, anzunehmen, dass die Erde eine perfekte Sphäre ist. Da sich mehr Messungen der Erde angesammelt haben, sind die Modelle der Erde anspruchsvoller und genauer geworden. In der Tat gibt es Modelle, die genannt werden Datums die für verschiedene Bereiche der Erde gelten, um eine erhöhte Genauigkeit zu bieten, wie Nordamerikanisches Datum von 1983 für US -Messungen und die Weltgeodätisches System Für weltweite Messungen.

Der Breitengrad und die Länge einer Karte gegen ein lokales Datum sind möglicherweise nicht der gleiche wie ein von a erhalten GPS -Empfänger. Das Konvertieren von Koordinaten von einem Datum in ein anderes erfordert a Datum -Transformation so wie ein Helmert -Transformation, obwohl in bestimmten Situationen einfach Übersetzung kann ausreichen.^[25]

In der populären GIS -Software werden Daten in Breitengrad/Länge häufig als a dargestellt Geografisches Koordinatensystem. Zum Beispiel Daten in Breitengrad/Länge, wenn das Datum das ist 'Nordamerikanisches Datum von 1983 'wird mit' GCS North American 1983 'bezeichnet.

Datenqualität

Während kein digitales Modell eine perfekte Darstellung der realen Welt sein kann, ist es wichtig, dass GIS -Daten von hoher Qualität sind. Im Einklang mit dem Prinzip von HomomorphismusDie Daten müssen der Realität nahe genug sein, damit die Ergebnisse der GIS -Verfahren den Ergebnissen realer Weltprozesse korrekt entsprechen. Dies bedeutet, dass es keinen einzigen Standard für die Datenqualität gibt, da der erforderliche Qualitätsgrad von der Skala und dem Zweck der Aufgaben abhängt, für die sie verwendet werden sollen. Für GIS -Daten sind mehrere Elemente der Datenqualität wichtig:

Genauigkeit

Der Grad der Ähnlichkeit zwischen einer dargestellten Messung und dem tatsächlichen Wert; umgekehrt, Error ist der Unterschied zwischen ihnen.^{[17]: 623} In GIS -Daten besteht Bedenken hinsichtlich der Genauigkeit in Bezug auf die Standortdarstellung (Positionsgenauigkeit), Eigentum (Attributgenauigkeit), und Zeit. Zum Beispiel besagt die Volkszählung der USA 2020, dass die Bevölkerung von Bevölkerung Houston am 1. April 2020 betrug 2.304.580; Wenn es tatsächlich 2.310.674 wäre, wäre dies ein Fehler und somit ein Mangel an Attributgenauigkeit.

Präzision

Der Grad der Verfeinerung eines darstellten Wertes. In einer quantitativen Eigenschaft ist dies die Anzahl der signifikanten Ziffern im gemessenen Wert.^{[18]: 115} Ein ungenauer Wert ist vage oder mehrdeutig, einschließlich einer Reihe möglicher Werte. Wenn man beispielsweise sagen würde, dass die Bevölkerung von Houston am 1. April 2020 "ca. 2,3 Millionen" betrug, wäre diese Aussage ungenau, aber wahrscheinlich genau, da der richtige Wert (und viele falsche Werte) enthalten sind. Wie bei der Genauigkeit können Standort, Eigentum und Zeit mehr oder weniger präzise sein. Auflösung ist eine häufig verwendete Expression der positionellen Präzision, insbesondere in Raster Datensätze.

Unsicherheit

Eine allgemeine Bestätigung des Vorhandenseins von Fehlern und Ungenauigkeit in geografischen Daten.^{[18]: 99} Das heißt, es ist ein gewisses Maß an Zweifel, da es schwierig ist, genau zu wissen, wie viel Fehler in einem Datensatz vorhanden sind, obwohl eine Schätzform möglicherweise versucht werden kann (a Konfidenzintervall eine solche Schätzung der Unsicherheit sein). Dies wird manchmal als kollektiver Begriff für alle oder die meisten Aspekte der Datenqualität verwendet.

Unbestimmtheit oder Unschärfe

Der Grad, in dem ein Aspekt (Standort, Eigentum oder Zeit) eines Phänomens von Natur aus ungenau ist und nicht die Ungenauigkeit in einem gemessenen Wert.^{[18]: 103} Zum Beispiel die räumliche Ausdehnung der Houston Metropolregion ist vage, da es Plätze am Stadtrand der Stadt gibt, die weniger mit der Innenstadt verbunden sind (gemessen an Aktivitäten wie z. Pendeln) als Orte, die näher sind. Mathematische Werkzeuge wie Fuzzy -Set -Theorie werden häufig verwendet, um die Unbestimmtheit in geografischen Daten zu bewältigen.

Vollständigkeit

Der Grad, in dem ein Datensatz alle tatsächlichen Merkmale darstellt, die er einbezieht.^{[17]: 623} Zum Beispiel, wenn eine Schicht von "Straßen in" Houston"Es fehlt einige tatsächliche Straßen, es ist unvollständig.

Währung

Der jüngste Zeitpunkt, zu dem ein Datensatz behauptet, eine genaue Darstellung der Realität zu sein. Dies ist ein Problem für die Mehrheit der GIS -Anwendungen, die versuchen, die Welt "derzeit" darzustellen ". In diesem Fall sind ältere Daten von geringerer Qualität.

Konsistenz

Der Grad, in dem die Darstellungen der vielen Phänomene in einem Datensatz korrekt miteinander entsprechen.^{[17]: 623} Konsistenz in Topologische Beziehungen Zwischen räumlichen Objekten ist ein besonders wichtiger Aspekt der Konsistenz.^{[26]: 117} Wenn beispielsweise alle Linien in einem Straßennetzwerk versehentlich 10 Meter nach Osten bewegt würden, wären sie ungenau, aber immer noch konsistent, da sie sich an jeder Kreuzung immer noch ordnungsgemäß verbinden würden, und und sie immer ordnungsgemäß verbinden würden, und Netzwerkanalyse Tools wie der kürzeste Weg würden immer noch korrekte Ergebnisse liefern.

Verbreitung der Unsicherheit

Inwieweit die Qualität der Ergebnisse von Raumanalyse Methoden und andere Verarbeitungswerkzeuge stammen aus der Qualität der Eingabedaten.^{[26]: 118} Zum Beispiel, Interpolation ist eine übliche Operation in vielerlei Hinsicht in GIS; Da es Schätzungen von Werten zwischen bekannten Messungen erzeugt, sind die Ergebnisse immer genauer, aber weniger sicher (da jede Schätzung eine unbekannte Menge an Fehler aufweist).

Die Genauigkeit von GIS hängt von Quelldaten und der Art und Weise ab, wie sie als Daten verwiesen werden. Landvermesser konnten ein hohes Maß an Positionsgenauigkeit unter Verwendung des Geographisches Positionierungs System-DEILIVE Positionen.^[27] Hochauflösendes digitales Gelände und Luftbilder,^[28] Leistungsstarke Computer und Web -Technologie verändern die Qualität, den Nutzen und die Erwartungen von GIS, um die Gesellschaft in großem Maßstab zu dienen, aber dennoch gibt es andere Quelldaten, die die Gesamtgenauigkeit der GIS wie Papierkarten beeinflussen, obwohl diese bei der Erreichung der Erreichung des gewünschte Genauigkeit.

Bei der Entwicklung eines digitalen topografisch Datenbank für einen GIS, Topografische Karten sind die Hauptquelle und Luftfotografie und Satellitenbilder sind zusätzliche Quellen zum Sammeln von Daten und zum Identifizieren von Attributen, die in Schichten über einem Ort faksimile von Skalierungen abgebildet werden können. Die Skala einer Karte und geografischer Darstellung von Rendering Fläche, oder Kartenprojektion, sind sehr wichtige Aspekte, da der Informationsgehalt hauptsächlich von der Skalierungsmenge und der daraus resultierenden Lokalisierbarkeit der Darstellungen der Karte abhängt. Um eine Karte zu digitalisieren, muss die Karte in theoretischen Dimensionen überprüft und dann in ein Rasterformat gescannt, und resultierende Rasterdaten müssen durch a theoretische Dimension gegeben werden Gummi Blatt-/Warping -Technologieprozess bekannt als als Georeferenzierung.

Eine quantitative Analyse von Karten bringt Genauigkeitsprobleme in den Fokus. Die elektronischen und sonstigen Geräte, die zur Durchführung von Messungen für GIS verwendet werden, sind weitaus präziser als die Maschinen der herkömmlichen Kartenanalyse. Alle geografischen Daten sind von Natur aus ungenau, und diese Ungenauigkeiten verbreiten sich durch GIS -Operationen auf eine Weise, die schwer vorherzusagen ist.^[29]

Raster-zu-Vektor-Übersetzung

Die Umstrukturierung von Daten kann von einem GIS durchgeführt werden, um Daten in verschiedene Formate umzuwandeln. Beispielsweise kann ein GIS verwendet werden, um eine Satellitenbildkarte in eine Vektorstruktur zu konvertieren, indem Linien um alle Zellen mit derselben Klassifizierung erzeugt werden, während die räumlichen Beziehungen wie Adjazenz oder Inklusion bestimmt werden.

Fortgeschrittene Datenverarbeitung kann mit auftreten Bildverarbeitung, eine Technik, die Ende der 1960er Jahre entwickelt wurde von NASA und der private Sektor, um eine Kontrastverstärkung, falsche Farbwiedergabe und eine Vielzahl anderer Techniken zu bieten, einschließlich der Verwendung von zweidimensional Fourier transformiert. Da digitale Daten auf verschiedene Weise gesammelt und gespeichert werden, sind die beiden Datenquellen möglicherweise nicht vollständig kompatibel. Ein GIS muss also in der Lage sein, sich umzuwandeln Geografische Daten von einer Struktur zur anderen. Dabei erfordern die impliziten Annahmen hinter verschiedenen Ontologien und Klassifikationen eine Analyse.^[30] Objekt -Ontologien haben infolge der Folge von zunehmende Bedeutung erlangt Objekt orientierte Programmierung und anhaltende Arbeit von Barry Smith und Kollegen.

Räumliche ETL

Räumliche ETL Tools liefern die Datenverarbeitung Funktionalität traditioneller extrahieren, transformieren, laden(ETL) -Software, aber mit einem primären Fokus auf die Fähigkeit, räumliche Daten zu verwalten. Sie bieten GIS -Benutzern die Möglichkeit, Daten zwischen verschiedenen Standards und proprietären Formaten zu übersetzen, während sie die Daten unterwegs geometrisch transformieren. Diese Tools können in Form von Add-Ins zu vorhandenen breiteren Software wie z. Tabellenkalkulationen.

Raumanalyse

Die räumliche Analyse von GIS ist ein sich schnell ändernes Feld, und GIS-Pakete enthalten zunehmend Analysewerkzeuge als Standardeinrichtungen, als optionale Toolsets, als Add-Ins oder „Analysten“. In vielen Fällen werden diese von den ursprünglichen Software -Lieferanten (kommerzielle Anbieter oder kollaborativen nicht kommerziellen Entwicklungsteams) bereitgestellt, während in anderen Fällen Einrichtungen entwickelt und von Dritten bereitgestellt wurden. Darüber hinaus bieten viele Produkte Software Development Kits (SDKs), Programmiersprachen und Sprachunterstützung, Skripteinrichtungen und/oder spezielle Schnittstellen für die Entwicklung der eigenen analytischen Tools oder Varianten an. Die erhöhte Verfügbarkeit hat eine neue Dimension geschaffen Business Intelligence bezeichnet "räumliche Intelligenz"Was, wenn sie über Intranet offen geliefert wird, den Zugang zu geografischen und sozialen Netzwerkdaten demokratisiert. Geospatial IntelligenceBasierend auf der räumlichen GIS -Analyse ist auch zu einem Schlüsselelement für die Sicherheit geworden. GIS als Ganzes kann als Umwandlung in eine vektorielle Darstellung oder auf einen anderen Digitalisierungsprozess beschrieben werden.

Geoprozessing ist eine GIS -Operation, mit der räumliche Daten manipuliert werden. Eine typische Geoprozessing -Operation nimmt einen Eingang an Datensatzführt einen Vorgang auf diesem Datensatz aus und gibt das Ergebnis des Vorgangs als Ausgabedatensatz zurück. Zu den gängigen Geoprozessingvorgängen gehören geografische Merkmalsüberlagerung, Merkmalsauswahl und -analyse, Topologie wird bearbeitet, Raster Verarbeitung und Datenkonvertierung. Geoprocessing ermöglicht die Definition, das Management und die Analyse von Informationen, die bei Entscheidungen verwendet werden.^[31]

Geländeanalyse

Hillshade -Modell abgeleitet von a digitales Höhenmodell des Valestra -Gebiets im nördlichen Apennin (Italien)

Viele geografische Aufgaben betreffen die Terrain, die Form der Erdoberfläche, wie z. Hydrologie, Erdarbeiten, und Biogeographie. Daher sind Geländedaten häufig ein Kerndatensatz in einem GIS, normalerweise in Form eines Rasteres Digitales Höhenmodell (Dem) oder a Trianguliertes unregelmäßiges Netzwerk (ZINN). In den meisten GIS -Software gibt es eine Vielzahl von Tools zur Analyse des Geländes, häufig durch Erstellen von Derivatdatensätzen, die einen bestimmten Aspekt der Oberfläche darstellen. Einige der häufigsten sind:

• Neigung oder Note ist die Steilheit oder das Gradient einer Geländeeinheit, die normalerweise als Winkel in Grad oder als Prozentsatz gemessen wird.^[32]
• Aspekt Kann definiert als die Richtung, in der eine Einheit mit Geländegesichtern ist. Aspekt wird normalerweise in Grad aus Norden ausgedrückt.^[33]
• Schneiden und Füllen ist eine Berechnung des Unterschieds zwischen der Oberfläche vor und nach einem Ausgrabung Projekt zur Schätzung der Kosten.
• Hydrologische Modellierung kann ein räumliches Element liefern, das anderen hydrologischen Modellen fehlt, mit der Analyse von Variablen wie Steigung, Aspekt und Wasserscheide oder Einzugsgebiet.^[34] Die Geländeanalyse ist für die Hydrologie von grundlegender Bedeutung, da Wasser immer einen Hang hinunterfließt.^[34] Als grundlegende Geländeanalyse von a digitales Höhenmodell (DEM) beinhaltet die Berechnung von Steigung und Aspekt, DEMs sind sehr nützlich für die hydrologische Analyse. Steigung und Aspekt können dann verwendet werden, um die Richtung des Oberflächenabflusses zu bestimmen und damit die Fließakkumulation für die Bildung von Bächen, Flüssen und Seen. Bereiche des unterschiedlichen Flusses können auch ein klares Hinweis auf die Grenzen eines Einzugsgebiets geben. Sobald eine Strömungsrichtung und eine Akkumulationsmatrix erstellt wurden, können Abfragen durchgeführt werden, die zu einem bestimmten Zeitpunkt beitragen oder ausbreiteten.^[34] Das Modell wie Geländrau, Vegetationstypen und Bodentypen, die die Infiltrations- und Evapotranspirationsraten beeinflussen und damit den Oberflächenfluss beeinflussen können, können ein Details hinzugefügt werden. Eine der Hauptanwendungen der hydrologischen Modellierung ist in Umweltkontaminationsforschung. Andere Anwendungen der hydrologischen Modellierung umfassen Grundwasser- und Oberflächenwasserkartierungsowie Hochwasserrisikokarten.
• Viewshed -Analyse sagt die Auswirkungen vor, die das Gelände auf die Sichtbarkeit zwischen Standorten hat, was besonders für die drahtlose Kommunikation wichtig ist.
• Schattierte Relief ist eine Darstellung der Oberfläche, als wäre es ein dreidimensionales Modell, das aus einer bestimmten Richtung beleuchtet wäre, die in Karten sehr häufig verwendet wird.

Die meisten davon werden unter Verwendung von Algorithmen erzeugt, die diskrete Vereinfachungen von sind Vektorkalkül. Steigung, Aspekt und Oberflächenkrümmung in der Geländeanalyse stammen alle aus Nachbarschaftsoperationen unter Verwendung der Höhenwerte der benachbarten Nachbarn einer Zelle.^[35] Jedes von diesen wird stark von der Detailniveau in den Geländedaten wie der Auflösung eines DEM beeinflusst, der sorgfältig ausgewählt werden sollte.^[36]

Proximity -Analyse

Die Entfernung ist ein wesentlicher Bestandteil der Lösung vieler geografischer Aufgaben, normalerweise aufgrund der Reibung der Entfernung. Somit haben eine Vielzahl von Analysetools in irgendeiner Form analysiert, wie z. Puffer, Voronoi oder Thiessen Polygone, Kostenentfernungsanalyse, und Netzwerkanalyse.

Datenanalyse

Es ist schwer zu beziehen Feuchtgebiete Karten zu Regenfall Beträge, die an verschiedenen Stellen wie Flughäfen, Fernsehsendern und Schulen aufgezeichnet wurden. Ein GIS kann jedoch verwendet werden, um zwei- und dreidimensionale Merkmale der Erdoberfläche, der Unterseite und der Atmosphäre aus Informationspunkten darzustellen. Zum Beispiel kann ein GIS schnell eine Karte mit generieren Isopleth oder Umriss Das zeigt unterschiedliche Niederschlagsmengen an. Eine solche Karte kann als eine Karte der Niederschlagskontur angesehen werden. Viele ausgefeilte Methoden können die Eigenschaften von Oberflächen aus einer begrenzten Anzahl von Punktmessungen abschätzen. Eine zweidimensionale Konturkarte, die aus der Oberflächenmodellierung von Niederschlagspunktmessungen erzeugt wird, kann überlagert und mit einer anderen Karte in einem GIS analysiert werden, das denselben Bereich abdeckt. Diese GIS -abgeleitete Karte kann dann zusätzliche Informationen liefern - z. B. die Lebensfähigkeit von Wasserkraft Potenzial wie a erneuerbare Energie Quelle. In ähnlicher Weise kann GIS verwendet werden, um andere zu vergleichen erneuerbare Energie Ressourcen, um das beste geografische Potenzial für eine Region zu finden.^[37]

Zusätzlich aus einer Reihe von dreidimensionalen Punkten oder digitales Höhenmodell, Isopleth -Linien, die Höhenkonturen darstellen, können zusammen mit der Steigungsanalyse erzeugt werden. schattierte Reliefund andere Höhenprodukte. Wassereinzugsgebiete können für eine bestimmte Reichweite leicht definiert werden, indem alle Bereiche angrenzend und bergauf von einem bestimmten Punkt von Interesse berechnet werden. In ähnlicher Weise ein Erwartung Thalweg Von wo Oberflächenwasser in intermittierenden und dauerhaften Strömen reisen möchten, können aus Höhendaten im GIS berechnet werden.

Topologische Modellierung

Ein GIS kann die räumlichen Beziehungen erkennen und analysieren, die in digital gespeicherten räumlichen Daten existieren. Diese topologisch Beziehungen ermöglichen es, eine komplexe räumliche Modellierung und Analyse durchzuführen. Zu den topologischen Beziehungen zwischen geometrischen Entitäten gehören traditionell Adjazenz (was angreift was), Eindämmung (was schließt was) und die Nähe (wie nahe etwas an etwas anderem ist).

Geometrische Netzwerke

Geometrische Netzwerke sind lineare Netzwerke von Objekten, mit denen miteinander verbundene Merkmale dargestellt werden können, und um eine spezielle räumliche Analyse durchzuführen. Ein geometrisches Netzwerk besteht aus Kanten, die an Anschlusspunkten verbunden sind, ähnlich wie Grafiken in Mathematik und Informatik. Genau wie Grafiken können Netzwerke Gewicht und Fluss zugewiesen, die seinen Kanten genauer darstellen können, um verschiedene miteinander verbundene Funktionen genauer darzustellen. Geometrische Netzwerke werden häufig verwendet, um Straßennetzwerke zu modellieren und öffentlicher Versorgungsunternehmen Netzwerke wie Elektro-, Gas- und Wassernetzwerke. Die Netzwerkmodellierung wird auch häufig in verwendet Transportplanung, Hydrologie Modellierung und Infrastruktur Modellieren.

Kartografische Modellierung

Ein Beispiel für die Verwendung von Schichten in einer GIS -Anwendung. In diesem Beispiel bildet die Waldbedeckungsschicht (hellgrün) die untere Schicht mit dem topografisch Schicht (Konturlinien) darüber. Als nächstes kommt eine stehende Wasserschicht (Teich, See) und dann eine fließende Wasserschicht (Bach, Fluss), gefolgt von der Grenzschicht und schließlich der Straßenschicht darüber. Die Bestellung ist sehr wichtig, um das Endergebnis ordnungsgemäß anzuzeigen. Beachten Sie, dass die Teiche unter den Streams geschichtet sind, so dass eine Stream -Linie über einem der Teiche zu sehen ist.

Dana Tomlin prägte den Begriff "kartografische Modellierung" in seiner Doktorarbeit (1983); Er benutzte es später im Titel seines Buches, Geografische Informationssysteme und kartografische Modellierung (1990).^[38] Kartografische Modellierung bezieht sich auf einen Prozess, bei dem mehrere thematische Schichten des gleichen Bereichs werden produziert, verarbeitet und analysiert. Tomlin verwendete Rasterschichten, aber die Overlay -Methode (siehe unten) kann allgemeiner verwendet werden. Operationen auf Kartenschichten können zu Algorithmen und schließlich zu Simulations- oder Optimierungsmodellen kombiniert werden.

Kartenüberlagerung

Die Kombination mehrerer räumlicher Datensätze (Punkte, Zeilen oder Polygone) Erstellt einen neuen Ausgangsvektor -Datensatz, der dem Stapeln mehrerer Karten derselben Region visuell ähnlich ist. Diese Overlays ähneln mathematisch Venn-Diagramm Overlays. EIN Union Overlay kombiniert die geografischen Merkmale und Attributabellen beider Eingänge zu einer einzelnen neuen Ausgabe. Ein schneiden Overlay definiert den Bereich, in dem sich beide Eingänge überlappen und jeweils einen Satz von Attributfeldern behalten. EIN Symmetrischer Unterschied Overlay definiert einen Ausgangsbereich, der die Gesamtfläche beider Eingaben mit Ausnahme der Überlappungsfläche umfasst.

Die Datenextraktion ist ein GIS -Prozess ähnlich wie Vektorüberlagerung, kann jedoch entweder in der Vektor- oder Rasterdatenanalyse verwendet werden. Anstatt die Eigenschaften und Merkmale beider Datensätze zu kombinieren, wird die Datenextraktion ein "Clip" oder "Maske" verwendet, um die Funktionen eines Datensatzes zu extrahieren, die in das räumliche Ausmaß eines anderen Datensatzes fallen.

In der Rasterdatenanalyse wird die Überlagerung der Datensätze durch einen Prozess durchgeführt, der als "lokaler Betrieb auf mehreren Rastern" oder "bezeichnet wird.Kartenalgebra"Durch eine Funktion, die die Werte der einzelnen Raster kombiniert Matrix. Diese Funktion kann einige Eingaben mehr wiegen als andere unter Verwendung eines "Indexmodells", das den Einfluss verschiedener Faktoren auf ein geografisches Phänomen widerspiegelt.

Geostatistik

Geostatistik ist ein Zweig von Statistiken, der sich mit Felddaten befasst, räumliche Daten mit einem kontinuierlichen Index. Es bietet Methoden zur Modellierung der räumlichen Korrelation und der Vorhersage von Werten an willkürlichen Stellen (Interpolation).

Wenn Phänomene gemessen werden, bestimmen die Beobachtungsmethoden die Genauigkeit einer nachfolgenden Analyse. Aufgrund der Art der Daten (z. B. Verkehrsmuster in einer städtischen Umgebung; Wettermuster über dem Pazifik See) Ein konstanter oder dynamischer Präzisionsgrad geht bei der Messung immer verloren. Dieser Präzisionsverlust wird aus der Skala und Verteilung der Datenerfassung ermittelt.

Um die statistische Relevanz der Analyse zu bestimmen, wird ein Durchschnitt bestimmt, sodass Punkte (Gradienten) außerhalb einer sofortigen Messung einbezogen werden können, um ihr vorhergesagtes Verhalten zu bestimmen. Dies ist auf die Einschränkungen der angewandten Statistik- und Datenerfassungsmethoden zurückzuführen, und Interpolation ist erforderlich, um das Verhalten von Partikeln, Punkten und Standorten vorherzusagen, die nicht direkt messbar sind.

Interpolation ist der Prozess, durch den eine Oberfläche erstellt wird, normalerweise ein Raster -Datensatz, durch die Eingabe von Daten, die an einer Reihe von Stichprobenpunkten gesammelt wurden. Es gibt verschiedene Formen der Interpolation, die je nach den Eigenschaften des Datensatzes die Daten unterschiedlich behandeln. Beim Vergleich der Interpolationsmethoden sollte die erste Überlegung sein, ob sich die Quelldaten ändern oder nicht (genau oder ungefähr). Als nächstes kommt die Methode subjektiv, eine menschliche Interpretation oder objektiv. Dann gibt es die Art der Übergänge zwischen Punkten: Sind sie abrupt oder schrittweise? Schließlich gibt es, ob eine Methode global ist (sie verwendet den gesamten Datensatz, um das Modell zu bilden) oder lokal, bei dem ein Algorithmus für einen kleinen Abschnitt des Geländes wiederholt wird.

Die Interpolation ist eine gerechtfertigte Messung aufgrund eines räumlichen Autokorrelationsprinzips, das erkennt, dass Daten, die an einer Position gesammelt wurden, eine große Ähnlichkeit zu oder den Einfluss dieser Standorte in ihrer unmittelbaren Umgebung haben werden.

Digitale Höhenmodelle, Triangulierte unregelmäßige Netzwerke, Kantenfindungsalgorithmen, Thiessen Polygone, Fourier -Analyse, (gewichtete) bewegliche Durchschnittswerte, Inverse Abstandsgewichtung, Kriging, Spline, und Trendoberflächenanalyse sind alle mathematischen Methoden zur Erzeugung von interpolativen Daten.

Geokodierung ansprechen

Die Geokodierung interpoliert räumliche Orte (x, y -Koordinaten) von Straßenadressen oder anderen räumlich referenzierten Daten wie z. B. Postleitzahlen, Paketgrundstücke und Adressorte. Ein Referenzthema ist erforderlich, um Geocode Einzelne Adressen, wie z. B. eine Road Centerline -Datei mit Adressbereichen. Die einzelnen Adressstandorte wurden historisch gesehen durch Untersuchung der Adressbereiche entlang eines Straßensegments interpoliert oder geschätzt. Diese werden normalerweise in Form einer Tabelle oder Datenbank bereitgestellt. Die Software platziert dann einen Punkt an ungefähr dort, wo diese Adresse entlang des Segments der Mittellinie gehört. Beispielsweise befindet sich ein Adresspunkt von 500 im Mittelpunkt eines Liniensegments, das mit der Adresse 1 beginnt und mit der Adresse 1.000 endet. Geokodierung kann auch gegen tatsächliche Paketdaten angewendet werden, typischerweise aus kommunalen Steuerkarten. In diesem Fall wird das Ergebnis der Geokodierung im Gegensatz zu einem interpolierten Punkt ein tatsächlich positionierter Raum sein. Dieser Ansatz wird zunehmend verwendet, um genauere Standortinformationen bereitzustellen.

Geokodieren umgekehrt

Reverse Geocoding ist der Prozess der Rückgabe einer geschätzten Rückgabe Adresse Nummer, wie es sich auf eine bestimmte Koordinate bezieht. Ein Benutzer kann beispielsweise auf ein Road Centerline -Thema klicken (somit eine Koordinate bereitgestellt) und Informationen zurückgeben, die die geschätzte Hausnummer widerspiegeln. Diese Hausnummer wird aus einer Reichweite interpoliert, die diesem Straßensegment zugewiesen ist. Wenn der Benutzer auf die klickt Mittelpunkt Von einem Segment, das mit der Adresse 1 beginnt und mit 100 endet, liegt der zurückgegebene Wert irgendwo nahe 50. Beachten Sie, dass die Reverse Geocoding keine tatsächlichen Adressen zurückgibt.

Entscheidungsanalyse mit mehreren Kriterien

Mit GIS gekoppelt, Entscheidungsanalyse mit mehreren Kriterien Methoden unterstützen Entscheidungsträger bei der Analyse einer Reihe alternativer räumlicher Lösungen, wie dem wahrscheinlichsten ökologischen Lebensraum für die Wiederherstellung, gegen mehrere Kriterien wie Vegetationsbedeckung oder Straßen. MCDA verwendet Entscheidungsregeln, um die Kriterien zu aggregieren, wodurch die alternativen Lösungen eingestuft oder priorisiert werden können.^[39] GIS MCDA kann die Kosten und die Zeit reduzieren, die mit der Identifizierung potenzieller Restaurierungsstellen verbunden sind.

GIS Data Mining

Gis oder räumlich Data Mining ist die Anwendung von Data Mining -Methoden auf räumliche Daten. Das Data Mining, bei dem die teilweise automatisierte Suche nach versteckten Mustern in großen Datenbanken ist, bietet große potenzielle Vorteile für angewandte GIS-basierte Entscheidungsfindung. Typische Anwendungen umfassen Umweltüberwachung. Ein Merkmal solcher Anwendungen ist, dass die räumliche Korrelation zwischen Datenmessungen die Verwendung von spezialisierten Algorithmen für eine effizientere Datenanalyse erfordern.^[40]

Datenausgabe und Kartographie

Kartographie ist das Design und die Produktion von Karten oder visuelle Darstellungen von räumlichen Daten. Die überwiegende Mehrheit der modernen Kartographie erfolgt mit Hilfe von Computern, in der Regel mit GIS, aber die Produktion von Qualitätskartographie wird auch erreicht, indem Schichten in ein Designprogramm zur Verfeinerung importiert werden. Die meisten GIS -Software gibt dem Benutzer eine wesentliche Kontrolle über das Erscheinungsbild der Daten.

Die kartografische Arbeit erfüllt zwei Hauptfunktionen:

Erstens erzeugt es Grafiken auf dem Bildschirm oder auf Papier, die die Analyseergebnisse an Personen vermitteln, die Entscheidungen über Ressourcen treffen. Wandkarten und andere Grafiken können generiert werden, sodass der Betrachter die Ergebnisse von Analysen oder Simulationen potenzieller Ereignisse visualisieren und dadurch verstehen kann. Webkarte Server Erleichterung der Verteilung generierter Karten über Webbrowser mit verschiedenen Implementierungen webbasierter Anwendungsprogrammierschnittstellen (Schnittstellen für Anwendungsprogramme (Ajax, Java, Blinken, etc.).

Zweitens können andere Datenbankinformationen zur weiteren Analyse oder Verwendung generiert werden. Ein Beispiel wäre eine Liste aller Adressen innerhalb einer Meile (1,6 km) von einer giftigen Verschüttung.

Ein Archäochrom ist eine neue Möglichkeit, räumliche Daten anzuzeigen. Es ist ein thematisches auf einer 3D -Karte, die auf ein bestimmtes Gebäude oder ein Teil eines Gebäudes angewendet wird. Es ist für die visuelle Anzeige von Wärmeverlustdaten geeignet.

Geländedarstellung

Eine traditionelle topografische Karte in 3D gerendert

Traditionelle Karten sind Abstraktionen der realen Welt, eine Stichprobe wichtiger Elemente, die auf einem Blatt Papier mit Symbolen zur Darstellung physikalischer Objekte dargestellt werden. Menschen, die Karten verwenden, müssen diese Symbole interpretieren. Topografische Karten Zeigen Sie die Form der Landoberfläche mit Umriss oder mit schattierte Relief.

Heute grafische Anzeigetechniken wie z. Schattierung bezogen auf Höhe In einem GIS können Beziehungen zwischen Kartenelementen sichtbar herstellen und die Fähigkeit, Informationen zu extrahieren und zu analysieren, erhöht. Zum Beispiel wurden zwei Arten von Daten in einem GIS kombiniert, um eine perspektivische Ansicht eines Teils von zu erzeugen San Mateo County, Kalifornien.

• Das digitales Höhenmodell, bestehend aus Oberflächenerhöhungen, die in einem horizontalen 30-Meter-Gitter aufgezeichnet sind, zeigt hohe Erhöhungen als weiße und niedrige Erhebung als schwarz.
• Die begleitende Landsat Das thematische Mapper-Bild zeigt ein falschfarbenes Infrarotbild, das in 30-Meter-Pixel oder Bildelementen auf denselben Bereich nach unten schaut, für dieselben Koordinatenpunkte, Pixel von Pixel, wie die Erhebungsinformationen.

Ein GIS wurde verwendet, um die beiden Bilder zu registrieren und zu kombinieren machen das dreidimensionale perspektivische Ansicht Blick auf die San Andreas Fehlermit den thematischen Mapper -Bildpixeln, aber mit der Erhöhung des Landformen. Die GIS -Anzeige hängt vom Betrachtungspunkt der Beobachter und Tageszeit des Displays, um die Schatten, die durch die Sonnenstrahlen erzeugt werden, in dieser Breite, Länge und Tageszeit richtig zu machen.

Webzuordnung

In den letzten Jahren gab es eine Verbreitung von frei zu verwendeten und leicht zugänglichen Mapping-Software wie die proprietär Web Applikationen Google Maps und Bing -Karten, ebenso wie frei und offen Alternative OpenStreetmap. Diese Dienste ermöglichen dem öffentlichen Zugang zu riesigen Mengen an geografischen Daten, die von vielen Benutzern als so vertrauenswürdig und nutzbar empfunden werden wie professionelle Informationen.^[41]

Einige von ihnen, wie Google Maps und OpenLayersenthüllen Sie eine Programmierschnittstelle (API), mit der Benutzer benutzerdefinierte Anwendungen erstellen können. Diese Toolkits bieten üblicherweise Straßenkarten, Luft-/Satellitenbilder, Geokodierung, Suchanfragen und Routing -Funktionen an. Die Webzuordnung hat ebenfalls das Potenzial von entdeckt Crowdsourcing Geodata in Projekten wie OpenStreetmap, was ein kollaboratives Projekt ist, um eine kostenlose bearbeitbare Karte der Welt zu erstellen. Diese vermanschen Es wurde nachgewiesen, dass Projekte den Endbenutzern außerhalb der traditionellen geografischen Informationen ein hohes Maß an Wert und Nutzen bieten.^[42][43]

Die Webzuordnung ist nicht ohne Nachteile. Die Web -Mapping ermöglicht die Erstellung und Verteilung von Karten durch Personen ohne ordnungsgemäße kartografische Ausbildung. Dies hat zu Karten geführt, die kartografische Konventionen ignorieren und möglicherweise irreführend sind.^[44]

Anwendungen

Seit seinem Ursprung in den 1960er Jahren wird GIS in einem immer größeren Anwendungsbereich eingesetzt, was die weit verbreitete Bedeutung des Standorts bestätigt und durch die anhaltende Verringerung der Hindernisse für die Einführung der Geodatentechnologie unterstützt wird. Die vielleicht Hunderte verschiedener Verwendungen von GIS können auf verschiedene Weise klassifiziert werden:

• Tor: Der Zweck einer Anwendung kann weitgehend als beide klassifiziert werden wissenschaftliche Forschung oder Resourcenmanagement. Der Zweck von Forschung, so weit wie möglich definiert, besteht darin, neues Wissen zu entdecken; Dies kann von jemandem aufgeführt werden, der sich als Wissenschaftler betrachtet, aber auch von jemandem getan werden kann, der versucht zu lernen, warum die Welt so zu funktionieren scheint, wie sie tut. Eine so praktische Studie wie die Entschlüsselung, warum ein geschäftlicher Standort gescheitert ist, wäre in diesem Sinne die Forschung. Management (manchmal als operative Anwendungen bezeichnet), auch so weit wie möglich definiert, ist die Anwendung von Wissen, um praktische Entscheidungen darüber zu treffen, wie die Ressourcen eingesetzt werden können, über die man die Ziele erreicht, um die eigenen Ziele zu erreichen. Diese Ressourcen können Zeit, Kapital, Arbeit, Ausrüstung, Land, Mineralvorkommen, Wildtiere usw. sein.^{[45]: 791}
  • Entscheidungsniveau: Managementanwendungen wurden weiter klassifiziert als strategisch, taktisch, operativ, eine gemeinsame Klassifizierung in Geschäftsmanagement.^[46] Strategische Aufgaben sind langfristige, visionäre Entscheidungen darüber, welche Ziele Sie haben sollten, z. B. ob ein Unternehmen expandieren sollte oder nicht. Taktische Aufgaben sind mittelfristige Entscheidungen darüber, wie strategische Ziele erreicht werden können, wie z. Betriebsentscheidungen befassen sich mit den täglichen Aufgaben, beispielsweise mit einer Person, die den kürzesten Weg zu einem Pizza-Restaurant findet.
• Thema: Die Domänen, in denen GIS angewendet wird die menschliche Welt (z.B., Wirtschaft, Politik, Transport, Ausbildung, Landschaftsarchitektur, Archäologie, Stadtplanung, Immobilie, Gesundheitswesen, Verbrechenszuordnung, Nationale Sicherheit) und diejenigen, die sich besorgt haben die natürliche Welt (z.B., Geologie, Biologie, Ozeanographie, Klima). Eine der leistungsstarken Fähigkeiten von GIS und die räumliche Perspektive der Geographie sind jedoch ihre integrative Fähigkeit, unterschiedliche Themen zu vergleichen, und viele Anwendungen befassen sich mit mehreren Domänen. Beispiele für integrierte humannatürliche Anwendungsbereiche umfassen Naturgefahr Minderung, Naturmanagement, nachhaltige Entwicklung,^[47] natürliche Ressourcen, und Klimawandel Antwort.^[48]
• Institution: GIS wurde in verschiedenen Arten von Institutionen implementiert: Regierung (auf allen Ebenen von kommunal bis international), Geschäft (aller Arten und Größen), gemeinnützige Organisationen (sogar Kirchen) sowie persönlich Verwendet. Letzteres ist mit dem Aufstieg standortfähiger Smartphones immer deutlicher geworden.
• Lebensspanne: GIS -Implementierungen können sich auf a konzentrieren Projekt oder an Unternehmen.^[49] Ein Projekt GIS konzentriert sich auf die Erledigung einer einzelnen Aufgabe: Daten werden gesammelt, die Analyse wird durchgeführt und die Ergebnisse werden getrennt von allen anderen Projekten erzeugt, die die Person durchführen kann, und die Implementierung ist im Wesentlichen transitor. Ein Unternehmen GIS soll eine dauerhafte Einrichtung sein, einschließlich einer Datenbank, die sorgfältig für eine Vielzahl von Projekten über viele Jahre hinweg nützlich ist und wahrscheinlich von vielen Personen in einem Unternehmen verwendet wird, wobei einige Vollzeitbeschäftigte nur zur Aufrechterhaltung verwendet werden, um dies zu warten es.^[50]
• Integration: Traditionell waren die meisten GIS -Anwendungen eigenständigeMit spezialisierten GIS -Software, spezialisierten Hardware, speziellen Daten und spezialisierten Fachleuten. Obwohl diese bis heute gemeinsam sind, integriert Die Anwendungen haben sich stark gesteigert, da die Geospatial -Technologie in breitere Unternehmensanwendungen zusammengefasst wurde, wobei die IT -Infrastruktur, Datenbanken und Software häufig verwendet wurde, wobei häufig Unternehmensintegrationsplattformen wie z. SAFT.^[51]

Die Umsetzung eines GIS wird häufig von der Zuständigkeit (wie einer Stadt), dem Zweck oder der Antragsanforderungen angetrieben. Im Allgemeinen kann eine GIS-Implementierung für eine Organisation individuell gestaltet werden. Daher ist eine GIS -Bereitstellung, die für eine Anwendung, Gerichtsbarkeit, Unternehmen oder Zweck entwickelt wurde Interoperable oder kompatibel mit einem GIS, das für eine andere Anwendung, Gerichtsbarkeit, Unternehmen oder Zwecke entwickelt wurde.^[52]

GIS divergiert auch in Standortbasierte Dienste, damit GPS-fähige mobile Geräte ihren Standort in Bezug auf feste Objekte (nächstes Restaurant, Tankstelle, Feuerhydrant) oder mobile Objekte (Freunde, Kinder, Polizeiauto) anzeigen oder ihre Position wieder an einen zentralen Server für weitergeben Anzeige oder andere Verarbeitung.

Offene Geospatial Consortium Standards

Das Offenes Geospatial Consortium (OGC) ist ein internationales Industriekonsortium von 384 Unternehmen, Regierungsbehörden, Universitäten und Personen, die an einem Konsensprozess teilnehmen, um öffentlich verfügbare Geoprozessspezifikationen zu entwickeln. Offene Schnittstellen und Protokolle, die durch OpenGIS-Spezifikationen definiert sind . Offene Geospatial -Konsortium -Protokolle umfassen Webkartendienst, und Webfunktionsdienst.^[53]

GIS -Produkte werden von der OGC in zwei Kategorien unterteilt, basierend darauf, wie die Software vollständig und genau den OGC -Spezifikationen folgt.

OGC -Standards helfen GIS -Tools, zu kommunizieren.

Konforme Produkte sind Softwareprodukte, die den OpenGIS -Spezifikationen von OGC entsprechen. Wenn ein Produkt über das OGC -Testprogramm als konform getestet und zertifiziert wurde, wird das Produkt auf dieser Website automatisch als "konform" registriert.

Produkte implementieren sind Softwareprodukte, die OpenGIS -Spezifikationen implementieren, aber noch keinen Compliance -Test bestanden haben. Compliance -Tests sind für alle Spezifikationen nicht verfügbar. Entwickler können ihre Produkte als Implementierung von Entwürfen oder genehmigten Spezifikationen registrieren, obwohl OGC das Recht vorbehält, jeden Eintrag zu überprüfen und zu überprüfen.

Hinzufügen der Dimension der Zeit

Der Zustand der Erdoberfläche, der Atmosphäre und des Untergrunds kann untersucht werden, indem Satellitendaten in einen GIS eingefügt werden. Die GIS -Technologie gibt Forschern die Fähigkeit, die Variationen der Erdprozesse über Tage, Monate und Jahre durch die Verwendung kartografischer Visualisierungen zu untersuchen.^[54] Beispielsweise können die Veränderungen der Vegetationskraft in einer Vegetationsperiode animiert werden, um festzustellen, wann die Dürre in einer bestimmten Region am umfangreichsten war. Die resultierende Grafik stellt ein hartes Maß für die Pflanzengesundheit dar. Die Arbeit mit zwei Variablen im Laufe der Zeit würde es den Forschern ermöglichen, regionale Unterschiede in der Verzögerung zwischen einem Niederschlag und ihrer Auswirkung auf die Vegetation zu erkennen.

Die GIS -Technologie und die Verfügbarkeit digitaler Daten zu regionalen und globalen Skalen ermöglichen solche Analysen. Der Satellitensensorausgang, der zur Erzeugung einer Vegetationsgrafik verwendet wird, wird zum Beispiel von der erzeugt Fortgeschrittene Radiometer mit sehr hoher Auflösung (AVHRR). Dieses Sensorsystem erkennt die von der Erdoberfläche reflektierten Energiemengen über verschiedene Bänder des Spektrums für Oberflächen von etwa 1 Quadratkilometer. Der Satellitensensor erzeugt zweimal täglich Bilder eines bestimmten Ortes auf der Erde. AVHRR und in jüngerer Zeit das Bildgebungsspektroradiometer mit mittlerer Auflösung (MODIS) sind nur zwei von vielen Sensorsystemen, die für die Erdoberflächenanalyse verwendet werden.

Zusätzlich zur Integration der Zeit in Umweltstudien wird GIS auch nach seiner Fähigkeit untersucht, den Fortschritt des Menschen während ihrer täglichen Routinen zu verfolgen und zu modellieren. Ein konkretes Beispiel für den Fortschritt in diesem Bereich ist die jüngste Veröffentlichung zeitspezifischer Bevölkerungsdaten durch die US -Volkszählung. In diesem Datensatz werden die Populationen von Städten für Tag- und Abendstunden angezeigt, in denen das Konzentrations- und Dispersionsmuster hervorgehoben wird, das durch nordamerikanische Pendelmustern erzeugt wird. Die Manipulation und Erzeugung von Daten, die zur Erstellung dieser Daten erforderlich waren, wäre ohne GIS nicht möglich gewesen.

Die Verwendung von Modellen zum Projektieren der Daten, die von einem in der Zeit vorwärts gelegenen Daten vorgestellt wurden räumliche Entscheidungsunterstützungssysteme.

Semantik

Werkzeuge und Technologien, die aus dem hervorgehen World Wide Web Konsortium's Semantisches Web erweisen sich als nützlich für Datenintegration Probleme in Informationssystemen. Entsprechend wurden solche Technologien als Mittel zur Erleichterung vorgeschlagen Interoperabilität und Datenwiederverwendung zwischen GIS -Anwendungen und auch neue Analysemechanismen.^{[55][56][57][58]}

Ontologien sind eine Schlüsselkomponente dieses semantischen Ansatzes, da sie eine formale, maschinenlesbare Spezifikation der Konzepte und Beziehungen in einer bestimmten Domäne ermöglichen. Dies ermöglicht es einem GIS wiederum, sich auf die beabsichtigte Bedeutung von Daten und nicht auf seine Syntax oder Struktur zu konzentrieren. Zum Beispiel, Argumentation dass ein Landbedeckungstyp als klassifiziert als Laubbäume In einem Datensatz befindet sich eine Spezialisierung oder Teilmenge des Landbedeckungsarts Wald In einem anderen, der in einem weiteren klassifizierten Datensatz hilft, können ein GIS die beiden Datensätze automatisch unter der allgemeineren Grundklassifizierung zusammenführen. Vorläufige Ontologien wurden in Bereichen im Zusammenhang mit GIS -Anwendungen entwickelt, beispielsweise in der Hydrologie -Ontologie^[59] entwickelt von der Ordnance Survey in dem Vereinigtes Königreich und die süßen Ontologien^[60] entwickelt von NASA's Jet Propulsion Laboratory. Auch einfachere Ontologien und semantische Metadatenstandards werden von der W3C Geo Incubator Group vorgeschlagen^[61] Geospatialdaten im Web darstellen. Geosparql ist ein Standard, der von der Ordnance Survey entwickelt wurde, United States Geological Survey, Natural Resources Canada, Australien Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization und andere zur Unterstützung der Ontologie-Schöpfung und -anzeige mit gut verstandenen OGC-Literalen (GML, WKT), topologischen Beziehungen (einfache Merkmale, RCC8, DE-9IM), RDF und der Sparql Datenbankabfrageprotokolle.

Jüngste Forschungsergebnisse in diesem Bereich sind in der Internationalen Konferenz über Geospatial Semantics zu sehen^[62] und die Terra Cognita - Anweisungen zum Geospatial Semantic Web^[63] Workshop bei der International Semantic Web Conference.

Gesellschaftliche Implikationen

Mit der Popularisierung von GIS in der Entscheidungsfindung haben die Wissenschaftler begonnen, die sozialen und politischen Auswirkungen von GIS zu untersuchen.^[64][65][41] GIS kann auch missbraucht werden, um die Realität für den individuellen und politischen Gewinn zu verzerren.^[66][67] Es wurde argumentiert, dass die Produktion, Verteilung, Nutzung und Darstellung geografischer Informationen weitgehend mit dem sozialen Kontext zusammenhängt und das Potenzial hat, das Vertrauen der Bürger in die Regierung zu erhöhen.^[68] Andere verwandte Themen sind Diskussion über Urheberrechte ©, Privatsphäre, und Zensur. Ein optimistischerer sozialer Ansatz bei der Einführung von GIS besteht darin, ihn als Instrument für die Beteiligung der Öffentlichkeit zu nutzen.

In Ausbildung

Am Ende des 20. Jahrhunderts wurde GIS als Werkzeuge anerkannt, die im Klassenzimmer verwendet werden konnten.^[69][70][71] Die Vorteile von GIS in der Bildung scheinen sich auf die Entwicklung zu konzentrieren räumliches DenkenEs gibt jedoch nicht genügend Bibliographie oder statistische Daten, um den konkreten Umfang der Verwendung von GIS in der Bildung auf der ganzen Welt zu zeigen, obwohl die Expansion in den Ländern, in denen das Lehrplan sie erwähnt, schneller war.^{[72]: 36}

GIS scheinen im Unterricht viele Vorteile zu bieten Erdkunde Weil sie Analysen ermöglichen, die auf realen geografischen Daten basieren, und auch dazu beitragen, viele Forschungsfragen von Lehrern und Schülern in Klassenzimmern aufzuwerfen. Sie tragen auch zur Verbesserung des Lernens bei, indem sie räumliches und geografisches Denken und in vielen Fällen die Motivation der Schüler entwickeln.^{[72]: 38}

In der lokalen Regierung

GIS ist als organisationsweit, Unternehmens- und dauerhafter Technologie erwiesen, die die Art und Weise, wie die lokale Regierung arbeitet, weiter verändert.^[73] Regierungsbehörden haben die GIS -Technologie als Methode zur besseren Verwaltung der folgenden Bereiche der staatlichen Organisation eingesetzt:

• Wirtschaftliche Entwicklungsabteilungen verwenden interaktive GIS -Mapping -Tools, die mit anderen Daten (Demografie, Arbeitskräfte, Unternehmen, Industrie, Talent) zusammen mit einer Datenbank mit verfügbaren kommerziellen Websites und Gebäuden zusammengefasst sind, um Investitionen anzuziehen und bestehende Unternehmen zu unterstützen. Unternehmen, die Standortentscheidungen treffen, können die Tools verwenden, um Gemeinschaften und Websites auszuwählen, die ihren Erfolgskriterien am besten entsprechen.
• Öffentliche Sicherheit^[74] Operationen wie Notfallbetriebszentren, Brandschutz, Polizei und Sheriff Mobile Technology und Versand sowie Kartierung von Wetterrisiken.
• Parks und Erholungsabteilungen und ihre Funktionen im Inventar-, Landschutz-, Landmanagement- und Friedhofsmanagement
• Öffentliche Arbeiten und Versorgungsunternehmen, Verfolgung von Wasser und Regenwasserentwässerung, elektrische Vermögenswerte, Ingenieurprojekte sowie Vermögenswerte und Trends für öffentliche Verkehrsmittel
• Faser -Netzwerkverwaltung für abteilte Netzwerkvermögenswerte
• Schulanalyse- und demografische Daten, Vermögensverwaltung und Verbesserung/Expansionsplanung
• Öffentliche Verwaltung für Wahldaten, Immobilienaufzeichnungen und Zonierung/Verwaltung

Die Open Data Initiative drängt die lokale Regierung, Technologie wie GIS -Technologie zu nutzen, da sie die Anforderungen für das offene Daten-/Open -Regierungsmodell der Transparenz umfasst.^[73] Mit offenen Daten können lokale Regierungsorganisationen Anträge auf Bürgerbeschäftigung und Online-Portale umsetzen, sodass die Bürger Landinformationen sehen, Schlaglöcher und Beschilderungen ansehen, Parks nach Vermögenswerten anzeigen, Echtzeit-Kriminalitätsraten und Reparaturen von Versorgungsunternehmen anzeigen und vieles mehr.^[75][76] Der Vorstoß für offene Daten innerhalb von Regierungsorganisationen treibt das Wachstum der GIS -Technologieausgaben der lokalen Regierung und das Datenbankmanagement vor.

Siehe auch

Verweise

Weitere Lektüre

• Berry, J. K. (1993). Jenseits der Zuordnung: Konzepte, Algorithmen und Probleme in GIS. Fort Collins, CO: GIS World Books.
• Bolstad, P. (2019). GIS -Grundlagen: Ein erster Text über geografische Informationssysteme, sechste Ausgabe. Ann Arbor: Xanedu, 764 pp.
• Burrough, P. A. und McDonnell, R. A. (1998). Prinzipien geografischer Informationssysteme. Oxford University Press, Oxford, 327 pp.
• Chang, K. (2007). Einführung in das geografische Informationssystem, 4. Auflage. McGraw Hill, ISBN978-0071267588
• Demers, M.. (2009). Grundlagen der geografischen Informationssysteme, 4. Auflage. Wiley, ISBN978-0-470-12906-7
• Demers, M. (2002). GIS -Modellierung im Raster. Wiley, ISBN978-0-471-31965-8
• Fu, P. und J. Sun (2010). Web GIS: Prinzipien und Anwendungen. Esri Press. Redlands, CA. ISBN1-58948-245-x.
• Harvey, Francis (2008). Ein Primer von GIS, grundlegende geografische und kartografische Konzepte. The Guilford Press, 31 pp.
• Heywood, I., Cornelius, S. und Carver, S. (2006). Eine Einführung in geografische Informationssysteme. Prentice Hall. 3. Auflage.
• Longley, P.A., Goodchild, M.F., Maguire, D.J. und Rhind, D.W. (2005). Geografische Informationssysteme und Wissenschaft. Chichester: Wiley. 2. Auflage.
• Maguire, D. J., Goodchild M. F., Rhind D.W. (1997). "Geografische Informationssysteme: Prinzipien und Anwendungen" Longman Scientific and Technical, Harlow.
• Monmonier, M. (2018). Wie man mit Karten lügt. Die Universität von Chicago Press, ISBN978-0-226-43592-3
• Ott, T. und Swiaczny, F. (2001).Zeitintegrative GIS. Management und Analyse von räumlich-zeitlichen Daten, Berlin / Heidelberg / New York: Springer.
• Pickles, J., Hrsg., (1994) Grundwahrheit: Die sozialen Implikationen geografischer Informationssysteme, New York und London: Guilford, 248 pp.
• Thurston, J., Poiker, T.K. und J. Patrick Moore. (2003). Integrierte Geospatial -Technologien: Ein Leitfaden für GPS-, GIS- und Datenprotokollierung. Hoboken, New Jersey: Wiley.
• Roger Tomlinson (2007). Denken über GIS: Geografische Informationssystemplanung für Manager. Esri, Inc. ISBN 978-1-58948-158-9.
• Worboys, Michael; Duckham, Matt (2004). GIS: Eine Computerperspektive. Boca Raton: CRC Press. ISBN 978-0415283755.

Externe Links

• Medien im Zusammenhang mit geografischen Informationssystemen bei Wikimedia Commons