Mikä on paikkatietojärjestelmä (GIS)?

Mitä on GIS?

Geografiset tietojärjestelmät (GIS) tallentavat, analysoivat ja visualisoivat tietoja maantieteellisistä sijainneista maan pinnalla.

GIS on lyhenne sanoista Geographic Information Systems (paikkatietojärjestelmät), ja se on tietokonepohjainen työkalu, jolla tutkitaan maantieteellisiä paikkasuhteita, kuvioita ja suuntauksia.

GIS:ää käytettiin jo vuonna 1854 (ilman tietokoneita tietenkin!) kartoittamaan tautiepidemiaa Lontoon kaupungissa. Pohjimmiltaan käytämme tämäntyyppistä paikkatietoanalyysia vielä nykyäänkin, mutta kehittyneemmällä tavalla.

Lyhyesti sanottuna:

Tiedot ilman paikkatietoviitteitä eivät anna maantieteellistä kontekstia. Ja ilman maantieteellistä kontekstia et voi täysin ymmärtää maailmaa, jossa nykyään elämme.

Sentähden tarvitsemme paikkatietojärjestelmiä (GIS) ja siksi, että niillä on merkittävä vaikutus jokapäiväiseen elämäämme (jota et ehkä edes huomaa).

LUE LISÄÄ: The Power of Spatial Analysis: Patterns in Geography

Mitä on GIS-kartoitus?

GIS-kartoitus tuottaa visualisointeja paikkatiedosta. Paikkatietojärjestelmien (GIS) neljä pääideaa ovat:

• Luo paikkatietoa.
• Hallitse sitä tietokannassa.
• Analysoi ja löydä kuvioita.
• Visualisoi se kartalla.

Koska tietojen katseleminen ja analysoiminen kartoilla vaikuttaa tietämykseemme tiedosta, pystymme tekemään parempia päätöksiä GIS:n avulla.

Se auttaa meitä ymmärtämään, mikä on missä. Analysoinnista tulee yksinkertaista. Vastauksista tulee selkeitä.

Mitkä ovat GIS:n sovelluksia?

Joka päivä GIS:n avulla tehdään miljoonia päätöksiä eri puolilla maailmaa, kuten esimerkiksi nämä 1 000 GISsovellusta. Sillä on suuri vaikutus elämäämme, etkä ehkä edes tajua sitä. Käytämme GIS:ää esimerkiksi:

• Uusien kauppapaikkojen paikantamiseen
• Sähkökatkojen raportointiin
• Rikollisuusmallien analysointiin
• Reitinmääritykseen autonavigaattorissa
• Sääennusteiden laatimiseen ja ennustamiseen

Karttojen avulla maantieteen visualisoimiseen

Luotan, että tulet varmasti olemaan samaa mieltä:

On TODELLA vaikeaa visualisoida leveys- ja pituuskoordinaatteja taulukkolaskentaohjelmasta.

Mutta kun nämä sijainnit lisätään kartalle, yhtäkkiä taulukkolaskentaohjelmat heräävät eloon.

Se johtuu siitä, että kartat tekevät maantieteellisestä tiedosta helpommin ymmärrettävää.

Kun sinulla on maantieteellinen konteksti, et näe kartalta vain sitä, missä ne ovat. DATA: GIS tallentaa sijaintitiedot temaattisina kerroksina. Jokaisella tietokokonaisuudella on attribuuttitaulukko, johon tallennetaan tietoa ominaisuudesta. GIS-tietojen kaksi päätyyppiä ovat rasteri- ja vektoridata:

Rasterit
Rasterit näyttävät ruuduilta, koska ne tallentavat tiedot riveihin ja sarakkeisiin. Ne voivat olla diskreettejä tai jatkuvia. Esimerkiksi maanpeite-, lämpötila- ja kuvatiedot esitetään usein rasteridatana.

Vektori
Vektorit ovat pisteitä, viivoja ja monikulmioita, joilla on kärkipisteet. Esimerkiksi palopostit, ääriviivat ja hallinnolliset rajat ovat usein vektoreita.

2. HARDWARE: Laitteisto käyttää GIS-ohjelmistoa. Se voi olla mitä tahansa tehokkaista palvelimista, matkapuhelimista tai henkilökohtaisesta GIS-työasemasta. Suoritin on työjuhta, ja tietojenkäsittely on pelin nimi. Kaksoismonitorit, ylimääräinen tallennustila ja terävät grafiikkakortit ovat myös GIS-tietokannassa välttämättömiä.

3. OHJELMISTOT: ArcGIS ja QGIS ovat johtavia GIS-ohjelmistoja. GIS-ohjelmistot ovat erikoistuneet paikkatietoanalyysiin käyttämällä matematiikkaa kartoissa. Siinä yhdistyvät maantiede ja nykyaikainen teknologia, jotta maailmaa voidaan mitata, kvantifioida ja ymmärtää.

Ajattele päätöksiä paikkatietoanalyysin avulla

Ennennäkemättömämmin kuin koskaan aiemmin meillä ei ole ollut kiireellisempiä kysymyksiä, jotka tarvitsisivat paikkatietonäkökulmaa. Esimerkiksi ilmastonmuutos, luonnonkatastrofit ja väestö ovat kaikki luonteeltaan maantieteellisiä. Nämä globaalit kysymykset edellyttävät paikkatietoon perustuvaa tietoa, joka voidaan saada vain paikkatietojärjestelmästä.

Vähemmistö ajattelee, että paikkatietojärjestelmissä on kyse vain ”karttojen tekemisestä”. Mutta me valjastamme GIS:n voiman paikkatietoanalyysin tarjoamien oivallusten vuoksi. Käytämme paikkatietoanalyysia matematiikan avulla kartoissa. Paikkatietoanalyysi on vaikeaa paperikartoilla, joten siksi tarvitsemme GIS-järjestelmiä. Seuraavassa on esimerkkejä paikkatietoanalyysistä:

BUFFER:

Buffer-työkalu luo monikulmion piirteiden ympärille asetetulla etäisyydellä. Luomalla puskureita voit löytää ympäröivät piirteet, jotka ovat puskureiden sisällä.

HOT SPOT:

Hot spotit korostavat alueita, joilla on pisteklustereita. Kun taas kylmissä pisteissä pisteiden tiheys on pieni.

Build Your Career in Geomatics

Tämä sitaatti tarkoittaa sitä, että jos otat 80 %:a kaikesta julkishallinnon tiedosta, 80 %:lla siitä on maantieteellinen yhteys. Tämä lainaus on peräisin Robert Williamsin artikkelista ”Selling a geographical information system to government policymakers.”

Mutta viime aikoina tutkijat ovat laskeneet tämän prosentin 60 prosenttiin vuonna 2012. Niin tai näin, maantieteellä on suuri merkitys datassa.

Putkiston suunnittelusta laivojen navigointiin, paikkatieto-ongelmat tarvitsevat paikkatietoajattelijoita. Siksi paikkatietojärjestelmät ovat laajentuneet lukemattomille tieteenaloille. GIS-urat kukoistavat:

• KARTOGRAFIT luovat karttoja. Itse asiassa sanan ”kartografi” alkuperä tulee sanoista charta, joka tarkoittaa ”taulua tai paperilehteä” ja graph ”piirtää”
• TIETOKANNANHALLINTA Tallentavat ja poimivat tietoa strukturoiduista joukoista paikkatietokantoihin.
• OHJELMOITTAJAT kirjoittavat koodia ja automatisoivat turhia GIS-prosesseja. GIS-ohjelmointikieliä ovat esimerkiksi Python, SQL, C++, Visual Basic ja JavaScript.
• KAUKOTUTKIMUSASIANTUNTIJAT käyttävät ilma- ja satelliittikuvia sekä kaukokartoitusohjelmistoja.
• PAIKALLISANALYYTIKOT käyttävät geoprosessointityökaluja paikkatietojen käsittelyyn, poimimiseen, paikantamiseen ja analysointiin.
• MAANMITTAJAT mittaavat kolmiulotteisia koordinaatteja maastossa.

LUE LISÄÄ: GIS-palkkavaatimukset: Climb the GIS Career Ladder

GIS All Started by Mapping Cholera

Vuonna 1854 kolera iski Lontoon kaupunkiin Englannissa. Kukaan ei tiennyt, mistä tauti alkoi. Niinpä brittilääkäri John Snow alkoi kartoittaa taudinpurkausta. Kyse ei ollut vain taudista. Hän kartoitti myös tiet, kiinteistöjen rajat ja vesilinjat.

Suuriin keksintöihin ja parannuksiin liittyy poikkeuksetta monen mielen yhteistyö. Minulle voidaan antaa kunnia siitä, että olen viitoittanut GIS:n tien. Mutta kun katson myöhempää kehitystä, minusta tuntuu, että kunnia kuuluu pikemminkin muille kuin vain itselleni.
-Roger Tomlinson

Kun hän lisäsi nämä ominaisuudet karttaan, tapahtui jotain mielenkiintoista. Hän huomasi, että koleratapauksia oli vain yhden vesilinjan varrella. Tämä oli läpimurto, joka yhdisti maantieteen kansanterveysturvallisuuteen. Mutta se ei ollut vain paikkatietoanalyysin alku. Se merkitsi myös epidemiologian eli tautien leviämisen tutkimuksen alkua.

Vuonna 1968 mies nimeltä Roger Tomlinson alkoi koota modernia tietotekniikkaa yhteen karttojen avulla. Itse asiassa hän loi ensimmäisenä termin ”GIS” artikkelissaan ”A Geographic Information System for Regional Planning”. Tällöin GIS:stä tuli todella tietokonepohjainen työkalu karttatietojen tallentamiseen. Vuonna 2014 Roger Tomlinson kuoli myöhemmin, ja hänet tullaan aina muistamaan ”GIS:n isänä”.

LUE LISÄÄ: The Remarkable History of GIS

GIS:n käyttötarkoitukset ja sovellukset

Geographic Information Systems on täynnä esimerkkikäyttökohteita. Olemme esimerkiksi löytäneet yli 1000 GIS-käyttöä ja -sovellusta. Alla on muutamia esimerkkejä.

YMPÄRISTÖ: Ylivoimaisesti raskaimmat käyttökohteet liittyvät ympäristöön. Esimerkiksi luonnonsuojelijat käyttävät GIS:ää ilmastonmuutokseen, pohjavesitutkimuksiin ja vaikutusten arviointiin.

MILITAARI JA PUOLUSTUS: Sotilaat ovat GIS:n raskaita käyttäjiä. Ne käyttävät sitä sijaintitiedusteluun, logistiikan hallintaan ja vakoilusatelliitteihin.

MAATALOUS: Maanviljelijät käyttävät sitä täsmäviljelyyn, maaperäkartoitukseen ja sadon tuottavuuteen.

METSÄTALOUS: Metsänhoitajat hallinnoivat puutavaraa, seuraavat metsäkatoa ja inventoivat metsiköitä GIS:n avulla.

YRITYSTOIMINTA: Yrityspuolella GIS-tietojärjestelmiä käytetään sijoituspaikkojen valintaan, kuluttajien profilointiin ja asiakkaiden etsimiseen.

KIINTEISTÖT:

JULKINEN TURVALLISUUS: GIS näyttää tautien leviämisen, katastrofivalmiuden ja kansanterveyden.

Mitä GIS voi tehdä sinulle?

Geografiset tietojärjestelmät vastaavat paremmin sijaintia, malleja ja suuntauksia koskeviin kysymyksiin. Esimerkiksi:

1. Missä maanpiirteitä esiintyy? Jos sinun on löydettävä lähin huoltoasema, GIS voi näyttää sinulle tien. GIS voi löytää optimaalisen sijainnin yhdistämällä liikennemäärät, kaavoitustiedot ja väestötiedot.

2. Mitä maantieteellisiä kuvioita on olemassa? Luonnonsuojelussa haluamme tietää eläinten elinympäristön GPS-kaulusten ja maanpeitteen avulla. Kun tiedämme eläinten sijainnit, voimme korreloida suosittuja maalajeja GPS-sijaintien kanssa. Lopulta meillä on massiivinen tietokanta, jossa on kaikentyyppisiä eläinlajeja.

3. Mitä muutoksia on tapahtunut tietyn ajanjakson aikana? Aika on puuttuva elementti muutosten tutkimisessa. Ymmärrämme muutosta esimerkiksi ympäristön kaukokartoituksen avulla. Lisäksi ennustamme paremmin katastrofeja havaitsemalla ajan kuluessa tapahtuneen muutoksen.

4. Mitkä ovat alueelliset vaikutukset? Jos yritys haluaa rakentaa uuden hankkeen, GIS on erinomainen ympäristötietojen tallentamisessa. Useimmissa ympäristöarvioinneissa käytetään GIS:ää, jotta voidaan ymmärtää hankkeiden vaikutukset maisemaan.

Mitä on paikkatietotiede (GISc)?

Mikäli paikkatietojärjestelmä vastaa ”mitä” ja ”missä”, paikkatietotiede (GIStiede) käsittelee ”miten” ja sen kehitystä.

Miten GIS-tietojärjestelmä kasvaa lähivuosina? Tämä on kysymys, jonka paikkatietotiede ymmärtää parhaiten.

Geographic Information Science tarjoaa kaikki rakennuspalikat paikkatietojärjestelmille. Se ammentaa tietoa tietotekniikasta, matematiikasta, maantieteestä, tilastoista, kartografiasta ja geodesiasta.

Geographic Information Science yhdistää näiden alojen tietämyksen paikkatietojärjestelmiin.

• Geographic Information Systems yhdistää mitä ja missä.
• Geographic Information Science selvittää miten.

Yhteenveto: Mitä on paikkatietojärjestelmät?

Voit kysyä itseltäsi: Eivätkö maantieteilijät ole vastanneet näihin kysymyksiin jo vuosisatoja? Kyllä ovat. Mutta maantieteilijät voivat vastata näihin kysymyksiin paljon paremmin paikkatietojärjestelmien avulla.

Kun aloimme aluksi kirjata inventointeja paperikartoille, se oli varsin työläs prosessi. Mutta mitä me oikeastaan tarvitsimme? Tarvitsimme GIS-järjestelmän havaintojen tallentamiseen ja tallentamiseen. Lisäksi tarvitsimme taulukon tietojen attribuuttien tallentamiseen.

Mikä on lopputulos? Paikkatietojärjestelmien (GIS) avulla voimme tulkita tietoja ymmärtäen suhteita, kuvioita ja suuntauksia. Tietojen tarkastelu ja analysointi maantieteellisesti vaikuttaa sitten ymmärrykseemme maailmasta, jossa elämme.

• Mitä on geofencing?
• Mitä on kaukokartoitus? The Definitive Guide
• Mitä eroa on geomatiikalla ja GIS:llä?

1. Williams, Robert (1987), Selling a geographical information system to government policymakers. Papers from the 1987 Annual Conference of the Urban and Regional Information Systems Association.