Geografický informační systém (GIS) je počítačový systém pro zachycování, ukládání, kontrolu a zobrazování dat týkajících se polohy na zemském povrchu. Díky propojení zdánlivě nesouvisejících dat může GIS pomoci jednotlivcům a organizacím lépe pochopit prostorové vzorce a vztahy.

Technologie GIS je důležitou součástí infrastruktury prostorových dat, kterou Bílý dům definuje jako „technologie, politiky, standardy, lidské zdroje a související činnosti nezbytné pro získávání, zpracování, distribuci, využívání, údržbu a uchovávání prostorových dat“.

GIS může využívat jakékoli informace, které obsahují polohu. Poloha může být vyjádřena mnoha různými způsoby, například zeměpisnou šířkou a délkou, adresou nebo PSČ.

Pomocí GIS lze porovnávat a srovnávat mnoho různých typů informací. Systém může obsahovat údaje o lidech, jako je počet obyvatel, příjem nebo úroveň vzdělání. Může obsahovat informace o krajině, například o poloze vodních toků, různých druzích vegetace a různých druzích půdy. Může obsahovat informace o umístění továren, farem a škol nebo o dešťové kanalizaci, silnicích a elektrickém vedení.

Pomocí technologie GIS mohou lidé porovnávat umístění různých věcí, aby zjistili, jak spolu souvisejí. Pomocí GIS může například jedna mapa zahrnovat místa, která produkují znečištění, jako jsou továrny, a místa citlivá na znečištění, jako jsou mokřady a řeky. Taková mapa by lidem pomohla určit, kde jsou zásoby vody nejvíce ohroženy.

Snímání dat

Datové formáty

Aplikace GIS zahrnují hardwarové i softwarové systémy. Tyto aplikace mohou obsahovat kartografická data, fotografická data, digitální data nebo data v tabulkách.

Kartografická data jsou již ve formě map a mohou obsahovat takové informace, jako je poloha řek, silnic, kopců a údolí. Kartografická data mohou také zahrnovat údaje z průzkumů a mapové informace, které lze přímo zadat do GIS.

Fotografická interpretace je významnou součástí GIS. Interpretace fotografií zahrnuje analýzu leteckých snímků a vyhodnocení prvků, které se na nich objevují.

Digitální data lze rovněž vkládat do GIS. Příkladem tohoto druhu informací jsou počítačová data shromážděná družicemi, která ukazují využití půdy – umístění farem, měst a lesů.

Další nástroj, který lze integrovat do GIS, představuje dálkový průzkum Země. Dálkový průzkum zahrnuje snímky a další data shromážděná ze satelitů, balónů a dronů.

Nakonec může GIS obsahovat také data ve formě tabulek nebo tabulek, například demografické údaje o obyvatelstvu. Demografické údaje mohou sahat od věku, příjmu a etnické příslušnosti až po nedávné nákupy a preference při prohlížení internetu.

Technologie GIS umožňuje všechny tyto různé typy informací, bez ohledu na jejich zdroj nebo původní formát, překrýt na sebe na jedné mapě. GIS používá polohu jako klíčovou indexovou proměnnou pro propojení těchto zdánlivě nesouvisejících údajů.

Vkládání informací do GIS se nazývá sběr dat. Data, která jsou již v digitální podobě, jako je většina tabulek a snímků pořízených satelity, lze do GIS jednoduše nahrát. Mapy však musí být nejprve naskenovány nebo převedeny do digitální podoby.

Dva hlavní typy formátů souborů GIS jsou rastrové a vektorové. Rastrové formáty jsou mřížky buněk nebo pixelů. Rastrové formáty jsou užitečné pro ukládání dat GIS, která se liší, například výškové údaje nebo satelitní snímky. Vektorové formáty jsou polygony, které používají body (nazývané uzly) a čáry. Vektorové formáty jsou užitečné pro ukládání dat GIS s pevnými hranicemi, jako jsou školní obvody nebo ulice.

Prostorové vztahy

Technologii GIS lze použít k zobrazení prostorových vztahů a lineárních sítí. Prostorové vztahy mohou zobrazovat topografii, například zemědělská pole a potoky. Mohou také zobrazovat vzorce využití území, například umístění parků a obytných komplexů.

Lineární sítě, někdy nazývané geometrické sítě, jsou v GIS často reprezentovány silnicemi, řekami a sítěmi veřejných služeb. Čára na mapě může označovat silnici nebo dálnici. Pomocí vrstev GIS však tato silnice může označovat hranici školního obvodu, veřejného parku nebo jiné demografické či územní oblasti. Pomocí různorodého zachycení dat lze v GIS zmapovat liniovou síť řeky a vyznačit tok různých přítoků.

GIS musí zajistit, aby se informace ze všech různých map a zdrojů sladily, aby do sebe zapadaly ve stejném měřítku. Měřítko je vztah mezi vzdáleností na mapě a skutečnou vzdáleností na Zemi.

Často musí GIS manipulovat s daty, protože různé mapy mají různé projekce. Projekce je způsob přenosu informací ze zakřiveného povrchu Země na plochý papír nebo obrazovku počítače. Různé typy projekcí plní tento úkol různými způsoby, ale u všech dochází k určitému zkreslení. Přenesení zakřiveného trojrozměrného tvaru na plochý povrch nevyhnutelně vyžaduje roztažení některých částí a stlačení jiných.

Mapa světa může zobrazovat buď správné rozměry zemí, nebo jejich správné tvary, ale nedokáže obojí. GIS přebírá data z map, které byly vytvořeny pomocí různých projekcí, a kombinuje je tak, aby všechny informace mohly být zobrazeny pomocí jedné společné projekce.

Mapy GIS

Po zadání všech požadovaných dat do systému GIS je lze kombinovat a vytvářet tak nejrůznější samostatné mapy v závislosti na tom, které datové vrstvy jsou do nich zahrnuty. Jedno z nejběžnějších využití technologie GIS zahrnuje porovnání přírodních prvků s lidskou činností.

Mapy GIS mohou například zobrazit, jaké prvky vytvořené člověkem se nacházejí v blízkosti určitých přírodních prvků, například které domy a podniky se nacházejí v oblastech náchylných k záplavám.

Technologie GIS také umožňuje uživatelům „proniknout do hloubky“ určité oblasti s mnoha druhy informací. Mapy jednoho města nebo čtvrti mohou souviset s takovými informacemi, jako je průměrný příjem, prodej knih nebo volební zvyklosti. Do stejné mapy lze přidat nebo odebrat jakoukoli vrstvu dat GIS.

Mapy GIS lze použít k zobrazení informací o počtu a hustotě obyvatel. GIS může například ukázat, kolik lékařů je v dané čtvrti v porovnání s počtem obyvatel dané oblasti.

Pomocí technologie GIS mohou výzkumníci také sledovat změny v čase. Pomocí satelitních dat mohou studovat témata, jako je postup a ústup ledové pokrývky v polárních oblastech a jak se tato pokrývka měnila v čase. Policejní okrsek může studovat změny v údajích o kriminalitě, které mu pomohou určit, kam má přidělit policisty.

Jedním z důležitých využití technologie GIS založené na čase je vytváření časosběrných fotografií, které zobrazují procesy probíhající na velkých plochách a v dlouhých časových obdobích. Například data zobrazující pohyb tekutin v oceánských nebo vzdušných proudech pomáhají vědcům lépe pochopit, jak se po světě pohybuje vlhkost a tepelná energie.

Technologie GIS někdy umožňuje uživatelům přístup k dalším informacím o konkrétních oblastech na mapě. Člověk může ukázat na určité místo na digitální mapě a najít další informace uložené v GIS o tomto místě. Uživatel může například kliknout na školu a zjistit, kolik studentů je zapsáno, kolik studentů připadá na jednoho učitele nebo jaká má škola sportovní zařízení.

Systémy GIS se často používají k vytváření trojrozměrných obrázků. To je užitečné například pro geology, kteří studují zemětřesné zlomy.

Technologie GIS umožňuje mnohem snadněji aktualizovat mapy než mapy vytvořené ručně. Aktualizovaná data lze jednoduše přidat do stávajícího programu GIS. Novou mapu pak lze vytisknout nebo zobrazit na obrazovce. Přeskočí se tak tradiční proces kreslení mapy, který může být časově i finančně náročný.

Práce v GIS

Technologii GIS využívají lidé pracující v mnoha různých oborech. Technologie GIS lze využít při vědeckém zkoumání, správě zdrojů a plánování rozvoje.

Mnoho maloobchodních podniků používá GIS, aby jim pomohl určit, kam umístit novou prodejnu. Marketingové společnosti používají GIS k rozhodování o tom, komu prodejny a restaurace nabízet a kde by tento marketing měl probíhat.

Vědci používají GIS k porovnávání statistik o počtu obyvatel se zdroji, jako je například pitná voda. Biologové používají GIS ke sledování vzorců migrace zvířat.

Městští, státní nebo federální úředníci používají GIS, aby pomohli naplánovat svou reakci v případě přírodní katastrofy, jako je zemětřesení nebo hurikán. Mapy GIS mohou těmto úředníkům ukázat, které čtvrti jsou nejvíce ohroženy, kde je třeba umístit nouzové úkryty a jakými trasami by se lidé měli dostat do bezpečí.

Inženýři používají technologii GIS k podpoře návrhu, realizace a správy komunikačních sítí pro telefony, které používáme, a také infrastruktury nezbytné pro připojení k internetu. Jiní inženýři mohou využívat GIS při vývoji silničních sítí a dopravní infrastruktury.

Neexistuje žádný limit pro druh informací, které lze analyzovat pomocí technologie GIS.