Scurt istoric

 

Ce este un Sistem Informaţional Geografic?

GIS este acronimul în limba engleză pentru Sisteme Informaţionale Geografice: Geographic Information Systems (SUA), Geographical Information Systems (Marea Britanie, Australia, Canada), Geographical Information Science (academic).
„ o formă particulară a Sistemelor Informatice aplicată datelor geografice…Un ansamblu de echipamente, programe şi proceduri proiectat pentru stocarea, administrarea, manipularea, analiza, modelarea şi vizualizarea datelor spaţiale pentru rezolvarea problemelor de planificare complexă şi administrare”
(Goodchild&Kamp 1990).
GIS-ul reprezintă combinarea administrării datelor cu conţinut şi indexare, reprezentării spaţiale şi a tehnicilor de analiză în scopul facilitării înţelegerii entităţilor lumii reale şi a interacţiunilor dintre acestea.

Evoluţia GIS

Idea de a concentra în cadrul unei hărţi diferite straturi tematice şi fenomene geografice, a existat cu mult înainte de apariţia calculatorului.
De exemplu harta bătăliei de la Yorktown (toamna anului 1781), creaţie a cartografului francez Louis-Alexandre Berthier, redă destul de bine traseele trupelor implicate în luptă.
În anul 1819, francezul Pierre Charles Dupin a întocmit prima hartă choropletă (redarea prin umbre a suprafeţelor), ce redă distribuţia şi intensitatea analfabetismului în Franţa, aceasta reprezentând, poate, prima hartă statistică modernă.

 

La jumătatea secolului al XIX-lea, apare “Atlas to Accompany the Second report of the Irish Railway Commissioners”, ce redă pe aceeaşi hartă date despre populaţie, migraţia acesteia precum şi date geologice şi topografice.
De asemenea doctorul John Snow a realizat o hartă pentru a reda locaţiile deceselor cauzate de holeră din centrul Londrei, în anul 1854, pentru a identifica sursa contaminării, aceasta constituind un exemplu timpuriu de analiză geografică.

 

De-a lungul evoluţiei sale, din 1950 şi pâna astăzi, putem observa 3 faze delimitate în funcţie de aplicaţii, date şi interacţiunea dintre utilizatori şi furnizori (Crain şi MacDonald, 1984).

Prima etapă
În prima fază (perioada 1950 – începutul anilor 1980), tehnologia GIS a fost creată ca un instrument capabil să stocheze, organizeze şi să determine extinderea datelor existente. Pentru acest lucru a fost implementată şi definită o structură a datelor compusă din date primare (puncte, linii, suprafeţe, rastere) şi funcţii pentru importarea, editarea, recuperarea, actualizarea, interogarea datelor (Massimiliano Cannata, 2006).
Pentru această perioadă se pot evidenţia următoarele momente:

1959: Geograful american Waldo Tobler a implementat un model simplu numit „MIMO”, ce utiliza calculatorul în cartografie. Având ca principiu „map in – map out”, acest sistem a facut posibilă convertirea hărţilor cu ajutorul calculatorului din format analogic în format digital, precum şi stocarea, manipularea şi obţinerea de noi hărţi.

1960: Ca urmare a inveninvenţiei laserului, din acest an începe implementarea modernă a tehnologiei LIDAR (Light Detection And Ranging), acronim introdus pentru prima data de către Middleton şi Spilhaus în 1953.

1962: Geograful Roger F. Tomlinson, considerat şi părintele GIS-ului modern cu sprijinul guvernului canadian a realizat în Canada primul Sistem Informaţional Geografic digital din lume. Tot în acest an este fondat în USA “Urban and Regional Information System Association”.

1963: Este înfiinţată asociaţia URISA (Urban and Regional Information Systems Association), asociaţie non-profit ce promovează utilizarea tehnologiei GIS pentru managementul ariilor urbane.

1965: Howard Fisher înfiinţează “Harvard Lab for Computer Graphics”. Aici au studiat o serie de personalităţi ce activează în domeniul Sistemelor Informaţionale Geografice printre care amintim: David Sinton (Intergraph), Jack Dangermond (ESRI), Lawrie Jordan and Bruce Rado (ERDAS), etc.

1966: Este implementată aplicaţia SYMAP (Synagraphic Mapping Sytem), în cadrul, “Harvard Lab for Computer Graphics”, ce a servit ca model pentru multe aplicaţii viitoare. De asemenea este elaborată prima hartă operaţională a zăpezii.

1967: Sistemul DIME implementat de către “US Bureau of the Census”.

1968: Ron Tweedie din cadrul “N.Y State Department of Transportation at Albany”, a dezvoltat un Sistem Informaţional pentru Transporturi, ce se baza pe manipularea unui grid.

1969: Au loc mai multe evenimente şi anume: Jack şi Laura Dangermond înfiinţează Environmental Systems Research Institute (ESRI), Jim Meadlock înfiinţează Integraph Corporation (iniţial a fos numită M&S Computing Inc), precum şi compania Laser-Scan, fondată de 3 academicieni ce activau în cadrul laboratoarelor Cavendish, Cambrdige, United Kingdom.
Tot în acest an apre şi cartea “Design with Nature”, a autorului Ian McHarg, în care este popularizată utilizarea hărţilor cu un anumit factor de transparenţă, în vederea suprapunerii mai multor straturi. Apare şi prima carte tehnică de GIS a autorilor Nordbeck şi Rystedt, în care sunt descrişi algoritmii şi programele implementate şi utilizate în analiza spaţială.

1970: Sistemul Informaţional Geografic Canadian (CGIS), devine complet operaţional. Tot în acest an are loc şi primul simpozion de GIS, susţinut între 28 octombrie – 2 noiembrie la Ottawa, Canada. La cererea preşedintelui Richard M. Nixon, este creată NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration).

1972: Este lansat primul satelit Landsat (denumire originală ERTS-1). Tot în acest an IBM începe implementarea unui Sistem Informaţional Geografic (GFIS).

1973: USGS a început implementarea GIRAS (Geographical Information Retrieval and Analysis System), având ca scop managementul şi analiza resurselor naturale şi crearea de baze de date. În acest an apare prima linie de produse digitale sub supravegherea Agenţiei Naţionale Britanice de Cartografie.

1974: Prima conferinţă AutoCarto, ce a avut loc în localitatea Reston, Virginia şi a fost prima dintr-o importantă serie de conferinţe ce au stabilit agenda de cercetare GIS.

1976: Minnesota Land Management Information System (MLMIS), proiect semnificativ de GIS, realizat la nivelul întregului stat, de către “Center for Urban and Regional Analysis, University of Minnesota”. Apare prima lucrare ce descrie tehnologia LIDAR, scrisă de E.D. Hinkley.

1977: USGS impelmentează formatul de date spaţiale Digital Line Graph (DLG). De asemenea este lansată aplicaţia IDL (Interface Description Language) de către compania RSI (Research Systems, Inc.). Are loc o conferinţă ce a avut ca temă topologia datelor spaţiale, organizată de Laboratoarele Harvard, cu ocazia căreia a fost implementată aplicaţia ODYSSEY GIS.

1978: Lawrie Jordan şi Bruce Rado fondează compania Erdas, iar compania Esri implementează prima versiune a aplicaţiei Arc/Info. Este înfiinţată tot în acest an compania Trimble, având ca principal obiect de activitate tehnologia GPS (Global Positioning System). De asemenea proiectul Global Positioning System (GPS), intră în faza a doua, odată cu lansarea primilor 4 sateliţi NAVSTAR.

1980: Dana Tomlin a impelementat în timpul studiilor de doctorat la Yale, aplicaţia Map Analysis Package (MAP).

1981: Proiectul Global Positioning System (GPS) devine opraţional. Are loc prima conferinţă a utilizatorilor produselor ESRI.

1982: ESRI ARC/INFO 1.0, primul pachet de programe GIS comerciale. Tot în acest an Army Corps of Engineers Construction Engineering Research Laboratory (CERL), începe implementarea aplicaţiei GIS GRASS – Geographic Resources Analysis Support System – aplicaţie bazată pe formate raster pentru administrarea terenului şi a instalaţiilor militare (Mitasova şi Neteler, 2002). Este înfiinţată compania PCI Geomatics precum şi compania Autodesk. Este fondată şi compania SPOT Image.

1983: Este înfiinţată compania ETAK. De asemenea Dan Smith şi Patrick Madison pun bazele companiei Golden Software. Dintre aplicaţiile acestei companii amintim: Surfer, Didger, Voxler.

1984: Are loc primul simpozion de manipulare a datelor spaţiale, iar Marble, Calkins şi Peuquet public lucrarea “Basic Readings in Geographic Information Systems”. Este înfiinţată compania olandeză Tele Atlas.

1986: Laszlo Bardos, Andrew Dressel, John Haller, Mike Marvinand, Sean O’Sullivan fondează compania MapInfo. Este lansat ESRI PC ARC/INFO 1.0, primul program ce rulează pe PC (Personal Computer). Este publicată lucrarea “Principles of Geographical Information Systems for Land Resources Assessment”, a autorului Peter Burrough, prima lucrare dedicată principiilor GIS. Este lansat şi primul satelit SPOT.

Etapa a II-a
În cea de-a doua fază (sfârşitul anilor ’80 – începutul anilor ‘90), Sistemele Geografice Informaţionale au fost forţate să evolueze spre analiză. În această fază au fost implementate funcţii şi “interfeţe grafice prietenoase” pentru a uşura interacţiunea cu utilizatorii. Utilizatorii au posibilitatea să sorteze, selecteze, extragă, reclasifice şi să reproiecteze datele după diferite criterii geografice, topologice, statistice.
Pentru această perioadă se pot evidenţia următoarele momente:

1987: Este publicată lucrarea “The International Journal of Geographical Information Systems”. Ron Eastman iniţiază proiectul Idrisi în cadrul Universităţii Clark. SPANS GIS conceput de Tydac este lansat.

1988: Ezra Zubrow din cadrul State University of New York at Buffalo, iniţiază GIS-L Internet list-server. Are loc prima comunicare oficială a US Bureau of Census, despre datele digitale TIGER (Topologically Integrated Geographic Encoding and Referencing). Este fondată compania Smallworld. Apare prima revistă lunară de tehnologie geografică “GIS World”, în prezent denumită “GEO World”. The National Centre for Geographic Information and Analysis (NCGIA) se stabileşte în USA.

1989: Este înfiinţată în Anglia The Association of Geographic Information (AGI). Este instituţia principală de coordonare a activităţilor GIS în Anglia. Tot în acest an compania Integraph lansează MGE (Modular GIS Environment). De asemenea este lansată aplicaţia de procesare a imaginilor ER Mapper.

1991: Este lansat programul GRASS 4.0 prin intermediul internetului. Maguire, Goodchild, şi Rhind publică lucrarea „Geographical Information Systems : Principles and Applications”.

1992: ESRI lansează ArcView 1.0, aplicaţie ce foloseşte interfaţă grafică. Corporaţia OSIRIS, lansează GrassWare, prima aplicaţie cu interfaţă grafică din cadrul pachetului de programe GRASS GIS. În Liban, Electricite du Libau (EDL), decide refacerea reţelei naţionale de electricitate folosind Sistemele Informaţionale Geografice. Este lansată aplicaţia Digital Chart of the World, sponsorizată de US Defense Mapping Agency, prima bază de date integrată la scara 1:1000000, cu acoperire globală. De asemenea este înfiinţată compania Blue Marble Geographics. De asemenea tot în acest an este fondată compania LizardTech.

1993: Steve Putz implementează PARC (Paolo Alto Research Center), prima aplicaţie interactivă web-mapping. The European Umbrella Organisation for Geographic Information (EUROGI) se stabileşte în Europa.

1994: ESRI lansează aplicaţia ArcView 2.0. Tot în acest an, a fost fondat Open GIS Consortium ce are ca obiectiv dezvoltarea de metode de geoprocesare, disponibile în mod public. Este lansată prima versiune a aplicaţiei ENVI. Tot în acest an, din ordinul preşedintelui Bill Clinton, se înfiinţează US National Spatial Data Infrastructure (NSDI).

1995: ESRI lansează Spatial Database Engine (SDE), un instrument menit să stocheze şi să manipuleze date spaţiale sub formă de DBMS (Database Management System). Este lansată aplicaţia MapInfo Professional pentru Windows. De asemenea, în Marea Britanie se întocmesc 230000 de hărţi ce acoperă întregul teritoriu al ţării, la scările: 1:1250, 1:2500, 1:10000.

Etapa a III-a
Începând cu sfârşitul anilor 1990, Sistemele Informaţionale Geografice intră într-o nouă eră. În această etapă, GIS-ul încearcă să devină un instrument de decizie şi manipulare a informaţiei. În anii 2000, se îndreaptă către Web, devenind tot mai popular.
Evenimentele ce caracterizează această perioadă:

1996: Jo Wood implementază prima versiune a aplicaţiei LandSerf, aplicaţie utilă în analiza modelelor digitale altitudinale (DEM).

1997: University of Minnesota (UMN) lansează MapServer 1.0, o aplicaţie open-source. ESRI lansează ArcView Internet Map Server (IMS), un instrument comercial ce permite publicarea datelor GIS pe Internet.

1998: TerraServer, apare ca un proiect de cercetare comun între Aerial Images, Microsoft, USGS şi Compaq.

1999: Este lansată aplicaţia Grass 5.0. Maguire, Goodchild, şi Rhind publică lucrarea „Geographical Information Systems : Principles and Applications”, ediţia a II-a. MapQuest realizează peste 130000000 de hărţi. Este lansată Ziua GIS. Este lansat satelitul IKONOS, cu o rezoluţie de 90 cm în pancromatic. Tot în acest an este lansat şi satelitul Terra, cel ce furnizează imginilie satelitare MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer), alături de satelitul Aqua. Este înfiinţat de asemenea Consorţiul pentru Informaţie Spaţială (CGIAR-CSI), ce reuneşte toate laboratoarele de GIS, teledetecţie şi cercetare în agricultură din întreaga lume.

2000: Compania Tele Atlas cumpără compania ETAK. Este fondată compania DHI Water & Environment, ca urmare a fuziunii dintre Danish Hydraulic Institute (DHI) şi VKI – Institute for the Water Environment.

2001: Refraction Research lansează aplicaţia PostGIS 0.1, aplicaţie open-source capabilă să suporte baze de date relaţionale pentru PostgreSQL. ESRI începe implementarea aplicaţiei ArcGis 8.1. Este lansat satelitul Quickbird, cu o rezoluţie de 62 cm în pancromatic. Tot în acest an este înfiinţată şi compania Global Mapper Software LLC.

2002: Compania ESRI începe să ofere o gamă largă de programe ce rulează pe sisteme de operare Linux (ArcIMS 4, ArcSDE 8.2, MapObjects-Java Standard Edition, şi ArcExplorer 4, toate aceste programe rulează pe sisteme de operare Linux). Eastman Kodak Company cumpără RSI (Research Systems, Inc.).
Este lansat on-line Atlasul Naţional al Statelor Unite ale Americii.

2003: RSI Global Services începe comercializarea produselor Kodak, folosind formatul JPEG 2000. Este pusă în practică iniţiativa guvernului SUA de acces la datele geospaţiale şi informaţie.

2004: ESRI lansează aplicaţia ArcGis 9, incluzând şi produsele ArcGIS Engine şi ArcGIS Server. RSI împreună cu Remote Sensing Systems (RSS) divizie a companiei Eastman Kodak Company sunt cumpărate de ITT Corporation.

2005: Este lansată versiunea GRASS 6.0.0, aplicaţie ce prezintă o nouă interfaţă şi suport pentru baze de date. Google lansează două servicii: GoogleMaps, ce utilizează tehnologii noi pentru aplicaţiile Web-Gis (AJAX, Asynchronous JavaScript şi XML) şi GoogleEarth.

2006: Este lansata versiunea GRASS 6.1.0. Are loc la Lausanne în Elveţia “FOSS4G2006 – Free And Open Source Software for Geoinformatics”.

2007: Leica Geosystems cumpără ER Mapper. ESRI a anunţat disponibilitatea primei versiuni publice a aplicaţiei ArcGIS Explorer 9.2. DLR a făcut publice monstre ale primelor imagini capturate cu ajutorul senzorului radar amplasat la bordul satelitului TerraSAR-X. ESRI a făcut public Service Pack 3 pentru ArcGIS 9.2, ArcIMS 9.2 şi ArcSDE 9.2. Are loc “FOSS4G2007 – Free And Open Source Software for Geoinformatics”, eveniment ce a fost susţinut în localitatea Victoria, Canada. De asemenea este adoptată Directiva 2007/2/CE a Consiliului şi Parlementului European, în vederea stabilirii unei Infrastructuri pentru datele spaţiale în Uniunea Europeană, denumită INSPIRE.

Astăzi, GIS-ul este mult mai prietenos şi nu mai este folosit doar de experţi, el fiind utilizat şi de geologi, ecologi, doctori, economişti, etc. Cu ajutorul lui se pot accesa, gestiona date în diferite formate şi stocate în diferite locuri. Aplicaţiile sunt în mare măsură axate pe gestionarea cat mai bună a diferitelor fenomene, şi de luarea de decizii eficiente (Spatial Decision Support Systems).
Iată şi o schiţa a celor 3 etape în evoluţia Sistemelor Informaţionale Geografice: