Een geografisch informatiesysteem (GIS) is een computersysteem voor het vastleggen, opslaan, controleren en weergeven van gegevens met betrekking tot posities op het aardoppervlak. Door schijnbaar ongerelateerde gegevens met elkaar in verband te brengen, kan GIS personen en organisaties helpen ruimtelijke patronen en relaties beter te begrijpen.

GIS-technologie is een cruciaal onderdeel van de ruimtelijke data-infrastructuur, die het Witte Huis definieert als “de technologie, het beleid, de normen, de menselijke hulpbronnen en aanverwante activiteiten die nodig zijn om ruimtelijke gegevens te verwerven, te verwerken, te verspreiden, te gebruiken, te onderhouden en te bewaren.”

GIS kan alle informatie gebruiken die locatie bevat. De locatie kan op veel verschillende manieren worden uitgedrukt, zoals lengte- en breedtegraad, adres, of postcode.

Vele verschillende soorten informatie kunnen met behulp van GIS worden vergeleken en tegen elkaar afgezet. Het kan gegevens bevatten over mensen, zoals bevolking, inkomen, of opleidingsniveau. Het kan informatie bevatten over het landschap, zoals de ligging van beken, verschillende soorten vegetatie, en verschillende soorten grond. Het kan informatie bevatten over de locaties van fabrieken, boerderijen en scholen, of over stormafvoeren, wegen en elektriciteitsleidingen.

Met GIS-technologie kunnen mensen de locaties van verschillende dingen met elkaar vergelijken om te ontdekken hoe ze zich tot elkaar verhouden. Met behulp van GIS kan één kaart bijvoorbeeld plaatsen bevatten die vervuiling veroorzaken, zoals fabrieken, en plaatsen die gevoelig zijn voor vervuiling, zoals wetlands en rivieren. Zo’n kaart zou mensen helpen bepalen waar de watervoorziening het meest gevaar loopt.

Gegevensvastlegging

Gegevensformaten

GIS-toepassingen omvatten zowel hardware- als softwaresystemen. Deze toepassingen kunnen cartografische gegevens, fotografische gegevens, digitale gegevens, of gegevens in spreadsheets bevatten.

Cartografische gegevens zijn al in kaartvorm, en kunnen informatie bevatten zoals de ligging van rivieren, wegen, heuvels en valleien. Cartografische gegevens kunnen ook landmeetkundige gegevens en cartografische informatie omvatten die rechtstreeks in een GIS kunnen worden ingevoerd.

Foto-interpretatie is een belangrijk onderdeel van GIS. Foto-interpretatie behelst het analyseren van luchtfoto’s en het beoordelen van de kenmerken die daarop te zien zijn.

Digitale gegevens kunnen ook in GIS worden ingevoerd. Een voorbeeld van dit soort informatie zijn computergegevens die door satellieten zijn verzameld en die een beeld geven van het landgebruik – de ligging van boerderijen, steden en bossen.

Remote sensing is een ander instrument dat in een GIS kan worden geïntegreerd. Remote sensing omvat beelden en andere gegevens die worden verzameld door satellieten, ballonnen en drones.

Ten slotte kan GIS ook gegevens in tabel- of spreadsheetvorm bevatten, zoals demografische gegevens over de bevolking. Demografische gegevens kunnen variëren van leeftijd, inkomen en etniciteit tot recente aankopen en internet browsing voorkeuren.

GIS-technologie maakt het mogelijk al deze verschillende soorten informatie, ongeacht hun bron of oorspronkelijke formaat, over elkaar heen te leggen op een enkele kaart. GIS gebruikt de locatie als de belangrijkste indexvariabele om deze schijnbaar ongerelateerde gegevens met elkaar in verband te brengen.

Het invoeren van informatie in GIS wordt gegevensvastlegging genoemd. Gegevens die al in digitale vorm beschikbaar zijn, zoals de meeste tabellen en satellietbeelden, kunnen eenvoudig in GIS worden geüpload. Kaarten moeten echter eerst worden gescand, of naar digitaal formaat worden omgezet.

De twee belangrijkste typen GIS-bestandsformaten zijn raster- en vectorformaten. Raster formaten zijn rasters van cellen of pixels. Raster formaten zijn nuttig voor het opslaan van GIS-gegevens die variëren, zoals hoogte of satellietbeelden. Vector formaten zijn polygonen die gebruik maken van punten (nodes genoemd) en lijnen. Vectorformaten zijn nuttig voor het opslaan van GIS-gegevens met vaste grenzen, zoals schooldistricten of straten.

Ruimtelijke relaties

GIS-technologie kan worden gebruikt om ruimtelijke relaties en lineaire netwerken weer te geven. Ruimtelijke relaties kunnen topografie weergeven, zoals landbouwvelden en beken. Zij kunnen ook patronen in landgebruik weergeven, zoals de ligging van parken en wooncomplexen.

Lineaire netwerken, soms geometrische netwerken genoemd, worden in een GIS vaak weergegeven door wegen, rivieren en openbare nutsnetwerken. Een lijn op een kaart kan een weg of snelweg aangeven. Met GIS-lagen kan die weg echter ook de grens van een schooldistrict, openbaar park of ander demografisch of landgebruiksgebied aangeven. Met behulp van diverse gegevensvastlegging kan het lineaire netwerk van een rivier op een GIS in kaart worden gebracht om het debiet van verschillende zijrivieren aan te geven.

GIS moet de informatie van alle verschillende kaarten en bronnen op elkaar afstemmen, zodat ze op dezelfde schaal bij elkaar passen. Een schaal is de verhouding tussen de afstand op een kaart en de werkelijke afstand op aarde.

Vaak moet GIS gegevens manipuleren omdat verschillende kaarten verschillende projecties hebben. Een projectie is de methode om informatie over te brengen van het gebogen oppervlak van de aarde naar een plat stuk papier of computerscherm. Verschillende soorten projecties voeren deze taak op verschillende manieren uit, maar alle resulteren in enige vervorming. Om een gebogen, driedimensionale vorm op een plat vlak over te brengen, moeten onvermijdelijk sommige delen worden uitgerekt en andere worden samengedrukt.

Een wereldkaart kan ofwel de juiste grootte van landen tonen, ofwel hun juiste vorm, maar niet beide. GIS neemt gegevens van kaarten die met verschillende projecties zijn gemaakt en combineert ze, zodat alle informatie met één gemeenschappelijke projectie kan worden weergegeven.

GIS-kaarten

Als alle gewenste gegevens eenmaal in een GIS-systeem zijn ingevoerd, kunnen ze worden gecombineerd om een grote verscheidenheid aan individuele kaarten te produceren, afhankelijk van welke gegevenslagen zijn opgenomen. Een van de meest voorkomende toepassingen van GIS-technologie betreft het vergelijken van natuurlijke kenmerken met menselijke activiteit.

Zo kunnen GIS-kaarten bijvoorbeeld weergeven welke door de mens gemaakte kenmerken zich in de buurt van bepaalde natuurlijke kenmerken bevinden, zoals welke huizen en bedrijven zich in overstromingsgevoelige gebieden bevinden.

GIS-technologie stelt gebruikers ook in staat om “diep te graven” in een specifiek gebied met vele soorten informatie. Kaarten van een enkele stad of buurt kunnen betrekking hebben op dergelijke informatie als het gemiddelde inkomen, boekverkoop, of stempatronen. Elke GIS-datalaag kan aan dezelfde kaart worden toegevoegd of onttrokken.

GIS-kaarten kunnen worden gebruikt om informatie over aantallen en dichtheid te tonen. GIS kan bijvoorbeeld laten zien hoeveel artsen er in een buurt zijn in vergelijking met de bevolking van het gebied.

Met GIS-technologie kunnen onderzoekers ook kijken naar veranderingen in de tijd. Zij kunnen satellietgegevens gebruiken om onderwerpen te bestuderen als het oprukken en terugtrekken van de ijsbedekking in poolgebieden, en hoe die bedekking in de loop der tijd is veranderd. Een politiedistrict kan veranderingen in misdaadgegevens bestuderen om te helpen bepalen waar agenten moeten worden ingezet.

Een belangrijk gebruik van op tijd gebaseerde GIS-technologie betreft het maken van time-lapse-fotografie die processen laat zien die zich over grote gebieden en gedurende lange perioden voordoen. Gegevens die de beweging van vloeistof in oceaan- of luchtstromen laten zien, helpen wetenschappers bijvoorbeeld beter te begrijpen hoe vocht en warmte-energie zich over de wereld verplaatsen.

GIS-technologie stelt gebruikers soms in staat om meer informatie over specifieke gebieden op een kaart te krijgen. Iemand kan een plek op een digitale kaart aanwijzen om andere in het GIS opgeslagen informatie over die locatie te vinden. Een gebruiker kan bijvoorbeeld op een school klikken om te zien hoeveel leerlingen er zijn ingeschreven, hoeveel leerlingen er per leraar zijn, of welke sportfaciliteiten de school heeft.

GIS-systemen worden vaak gebruikt om driedimensionale beelden te produceren. Dit is bijvoorbeeld nuttig voor geologen die aardbevingsbreuken bestuderen.

GIS-technologie maakt het bijwerken van kaarten veel eenvoudiger dan het bijwerken van handmatig gemaakte kaarten. Bijgewerkte gegevens kunnen gewoon aan het bestaande GIS-programma worden toegevoegd. Een nieuwe kaart kan dan worden afgedrukt of op het scherm worden getoond. Het traditionele proces van het tekenen van een kaart, dat tijdrovend en duur kan zijn, wordt hiermee overgeslagen.

GIS banen

Mensen die op veel verschillende gebieden werkzaam zijn, maken gebruik van GIS-technologie. GIS-technologie kan worden gebruikt voor wetenschappelijk onderzoek, beheer van hulpbronnen en ontwikkelingsplanning.

Veel detailhandelsbedrijven gebruiken GIS om te bepalen waar een nieuwe winkel moet worden gevestigd. Marketingbedrijven gebruiken GIS om te beslissen aan wie ze winkels en restaurants op de markt brengen, en waar die marketing moet plaatsvinden.

Wetenschappers gebruiken GIS om bevolkingsstatistieken te vergelijken met hulpbronnen zoals drinkwater. Biologen gebruiken GIS om de migratiepatronen van dieren te volgen.

Stads-, staats- of federale ambtenaren gebruiken GIS om te helpen bij het plannen van hun reactie in het geval van een natuurramp, zoals een aardbeving of orkaan. GIS-kaarten kunnen deze ambtenaren laten zien welke buurten het meest in gevaar zijn, waar noodopvangplaatsen moeten komen, en welke routes mensen moeten nemen om in veiligheid te komen.

Engineers gebruiken GIS-technologie ter ondersteuning van het ontwerp, de implementatie en het beheer van communicatienetwerken voor de telefoons die we gebruiken, evenals de infrastructuur die nodig is voor internetconnectiviteit. Andere ingenieurs kunnen GIS gebruiken om wegennetwerken en transportinfrastructuur te ontwikkelen.

Er zijn geen grenzen aan het soort informatie dat met GIS-technologie kan worden geanalyseerd.