地理情報システム-定義、コンポーネント、メリット、ステージ
地理情報システム-定義、コンポーネント、メリット、ステージ –教育講師。 com–地理情報システム（英語：GISと略される地理情報システム）は、空間情報（空間参照）を持つデータを管理する特別な情報システムです。
または狭義には、構築、保存、管理する機能を備えたコンピュータシステムです。 場所で識別されるデータなど、地理的に参照される情報を データベース。 開業医には、このシステムの一部として、それを構築および運用する人々とデータも含まれます。
地理情報システム（GIS）の開発の歴史
地理情報システム（GIS）の知識の要素の存在は、約35000年前、クロマグノンハンターが獲物の動物を描いたフランスのラスコーの洞窟にまでさかのぼります。 それらはまた、洞窟の壁でのこれらの動物の移動ルートであると考えられている線でもあり、記録は現在の地理情報システムの2つの構造要素と一致しています。
その後、1700年代に、地形図の最新の調査手法と、主題図の初期バージョンを開発しました。 さらに、20世紀になると、この知識は、いくつかの層に分離された「フォトリソグラフィー」の発見とともにますます発展を示しました。 （層）1960年代初頭、核兵器の研究とともにコンピューターハードウェアが改良され始め、マッピングアプリケーションが主流になりました。 多機能。
地理情報システムに関する知識の開発は、1967年にロジャートムリンソンによってCGIS（カナダGIS-GISカナダ）として開始されました。 開発の初期には、オンタリオ州オタワでエネルギー省、鉱山資源省によって実施されました。 当時のその使用は、カナダの土地目録（CLI）のために収集されたデータを保存、識別、および処理することでした。 農地、野生生物観光、家禽、土地利用に関するさまざまな情報を大規模にマッピングして、カナダの農村部の土地利用図を見つけます 1;250000.
CGISは世界初のシステムであり、オーバーレイ、計算、デジタル化/スキャン、 南北アメリカにまたがる全国座標系をサポートし、トポロジを持つ円弧として線を挿入し、属性と位置情報をファイルに保存します 分ける。 開発者であるロジャー・トムリンソンという地理学者は、後に「GISの父」と呼ばれました。
CGISは1970年代まで存続し、最初の開発後、完成するまでに長い時間がかかりました。 また、次のような複数のベンダーによって発行された商用マッピングアプリケーションと競合することはできません。 インターグラフ。 マイクロコンピューターハードウェアの開発により、ESRIやCARISなどの他のベンダーは、アプローチを組み合わせて、多くのGIS機能の開発に成功しました。 空間情報とその属性の分離に関する第1世代、および属性データの構造への編成に関する第2世代のアプローチ データベース。
1980年代と1990年代には、産業の発展がGISとパーソナルコンピュータの開発に拍車をかけたため、20世紀の終わりには、さまざまなシステムが急速に成長しました。 より少ないプラットフォームに統合および標準化され、ユーザーはインターネットを介してGISデータをエクスポートおよび表示し始め、データ形式の標準と 転送。
地理情報システムの定義
GISは、意思決定の目的で分析される地理的現象からの空間データを結論付け、表示、管理、および保存できるコンピューターベースの手法です。
GISは、ハードウェア（ハードウェア）、ソフトウェア（ソフトウェア）、基本的なデータ情報、人材、ポリシー、および手順の5つの主要コンポーネントで構成されています。 基本データはGISの主要コンポーネントであり、空間データやさまざまな属性データに関連しているため、GISは他のデータベースシステムとは異なり、独自性があります。 GISテクノロジーの信頼性は、さまざまな異なるデータソースを同化する能力にあります。 この空間データベースの準備は、特にコスト、人的資源、および得られた結果の正確さのためのさまざまな条件に関して非常に重要です。
専門家による地理情報システムの理解
GISの定義は、まだ発展途上であり、増加しており、わずかに変化している可能性があります。 これは、さまざまな図書館の情報源で配布されているGISの多くの定義から見ることができます。 流通しているGISの定義は次のとおりです。
- Marbel et al（1983）、GISは空間データ処理システムです。
- バロウ（1986）、GISは、入力、保存、管理、分析、および マッピングに関連するさまざまな目的のために空間参照を持つデータを再アクティブ化し、 計画。
- Berry（1988）、GISは情報システム、内部参照、および空間データの自動化です。
- Aronoff（1989）、GISは、地理的に参照されるデータを処理する機能を備えたコンピューターベースのシステムです。 データ入力、データ管理（保存とリコール）、データ操作と分析、および最終結果としての出力 （出力）。 最終結果（出力）は、地理に関連する問題を決定する際の参照として使用できます。
- Gistut（1994）、GISは、空間的意思決定をサポートでき、次のことができるシステムです。 場所の説明をで見つかった現象の特性と統合します その場所。 完全なGISには、必要な方法論とテクノロジー、つまり空間データ、ハードウェア、ソフトウェア、および組織構造が含まれています。
- Chrisman（1997）、GISは、ハードウェア、ソフトウェア、データ、人間（ブレインウェア）、組織、および機関で構成されるシステムです。 地表の領域に関する情報を収集、保存、分析、および配布するために使用されます。
- Aronaf（1989）によると、GISは、データを含み、管理し、操作し、分析し、説明を提供するコンピューター作業に基づく情報システムです。
- Rifhi Siddiqによると、GISは、入力、管理、操作、分析、収集、表示、 将来のすべての計画をサポートすることを目的とした、テスト、集約、セキュリティ、管理のためのデータを生成します 未来。
- Burrough（1986）によると、GISは、必要なデータを収集、保存、取得し、実世界から派生した空間データを表示するための便利なツールです。
- Kang-Tsung Chang（2002）によると、地理データをキャプチャ、保存、クエリ、分析、および表示するためのコンピュータシステムとしてのGIS。
- Murai（1999）によると、GISは、地理的に参照される1つまたは複数のデータを入力、保存、取得、処理、分析、および生成するために使用される情報システムです。 地理空間データ。土地利用、天然資源、環境、交通機関、都市施設、公共サービスの計画と管理における意思決定をサポートします。 その他。
- Marble et al（1983）によると、GISは空間データ処理システムです。
- Bernhardsen（2002）によると、GISは地理データを操作するために使用されるコンピューターシステムです。 このシステムは、データの取得と検証、データのコンパイル、 データの保存、データの変更と更新、データの管理と交換、データの操作、データの取得と表示と分析 データ。
- Gistut（1994）によると、GISは空間的意思決定をサポートできるシステムであり、 サイトの説明をサイトで見つかった現象の特性と統合する それ。 完全なGISには、必要な方法論とテクノロジー、つまりハードウェア、ソフトウェア、組織構造の空間データが含まれています。
- Berry（1988）によると、GISは情報システム、内部参照、および空間データの自動化です。
- Calkin and Tomlison（1984）によると、GISは重要なコンピューター化されたデータシステムです。
- Linden（1987）によると、GISは、地球の表面に空間的に関連するデータを管理、保存、処理（操作）、分析、および表示するためのシステムです。
- アルター氏によると、GISはデータの整理をサポートする情報システムであるため、地図上の領域をポイントすることでデータにアクセスできます。
- プラハスタによると、GISは、地理情報とその属性の入力、保存、操作、表示、および出力に使用できる一種のソフトウェアです。
- Petrus Paryonoによると、GISは、地理情報を保存、操作、分析するために使用されるコンピューターベースのシステムです。
上記の定義から、GISはコンピューター（機械）作業に基づく地理データ管理であると結論付けることができます。
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地理情報システムの利点
- ベクターコンテナ、水、環境条件、およびその他のより高度な分析を通じて病気が広がるための監視および監視ツールとして使用されます 政策要因、健康計画などの複雑な要因は、問題解決のための仮説を結論付けて作成するためにも使用されるまで 健康。
- さらに、GISは、健康研究者が脆弱な領域や人々のグループを特定するのを支援します 感染した、そして病気を解決するための天然資源の割り当てのための識別ツール 伝染性。
- GISは、マップされた場所を記述します。
- GISは宇宙の状態を説明します。状態は物理的または社会的である可能性があります。
- GISは、現象の動きの傾向を時空間に応じて説明します。
- GISは、現象が発生する場所を説明することにより、将来発生する可能性のあることを説明します。
- GISは、ある現象と他の現象との空間的関係のパターンを説明します。
地理情報システムの基本概念
地理情報システムを使用する理由
GISを使用する理由はいくつかあります。
- GISは、現実世界の環境と常に並んでいるすべての人が所有しているメンタルマップの形成、開発、または改善のプロセスを支援するのに非常に効果的です。
- GISは、理解、理解、教育を向上させるための効果的で、興味深く、やりがいのある主要なツールとして使用できます。 関連する属性データとともに、地表で見つかった場所、空間（空間）、人口、地理的要素のアイデアまたは概念 それに伴う。
- GISは、地球の空間表面に関連する実際の問題の完全で包括的な画像を提供できます。 関係するすべてのエンティティを視覚化して、暗黙的（暗黙的）と明示的（明示的）の両方の情報を提供できます。
- GISは、空間データと属性データの両方を統合的に使用するため、システムは空間と非空間の両方の質問に答えることができ、空間分析と非空間分析の機能を備えています。
- GISには、空間データとその属性を視覚化する非常に優れた機能があります。 地表の要素を表すために必要な記号の色、形、サイズの変更は簡単に行うことができます。
- GISには、地球の表面にある要素をレイヤー、主題、または空間データカバレッジに記述する機能があります。 このレイヤーを使用すると、地球の表面を再度「再構築」したり、次の形式でモデル化したりできます。 主題レイヤーとともに高さデータを使用する実世界（3次元実世界） 必要です。
- GISは、情報を常に手動で解釈しなくても、情報を自動的に取得できます。 したがって、GISは、その属性を操作するだけで、他の（プライマリ）空間データから派生した主題空間データを簡単に生成できます。
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地理情報システムの応用分野
地理情報システムを使用すると、場所またはオブジェクトの属性として処理および保存されたデータを簡単に取得できます。 GISで処理されるデータは、基本的に空間データとデジタル形式の属性データで構成されます。 このシステムは、空間データ（地理的位置）を非空間データと関連付けます。
ユーザーがさまざまな方法で地図を作成し、情報を分析できるようにします。 GISは、空間データを処理するための信頼性の高いツールです。GISでは、データがデジタル形式で維持されるため、このデータの密度が高くなります。 印刷された地図、表、または他の従来の形式よりも、最終的に作業をスピードアップし、コストを削減します 必要です。
以下は、さまざまな分野でのGISアプリケーションの例です。
- 施設管理：大規模な地図、ネットワーク分析。通常、都市施設の管理に使用されます。 アプリケーションの例としては、地下のパイプとケーブルの配置、保守施設の計画、通信ネットワークサービスがあります。
- 天然資源：農作物の実現可能性調査、森林管理、土地利用計画、自然災害地域分析、環境影響分析。
- 環境：河川、湖、海の汚染、河川、湖、海周辺の沈泥堆積の評価、大気汚染のモデル化など。
- 計画：移住集落、地域空間計画、都市計画、産業移転、市場、集落など。
- 事業：銀行、スーパーマーケット、ATM機、ショールームなどの将来の事業所の決定。
- 人口：人口情報の提供、国勢調査、総選挙など
- 輸送：ネットワークインベントリ（公共交通機関など）、混雑と事故が発生しやすい分析、ルート計画の輸送管理など。
- 電気通信：ネットワークインベントリ、BTSロケーションとその空間モデリングのライセンス、顧客情報システム、ネットワーク拡張の保守計画と分析など。
- 軍事：兵站旅行ルート、戦争装備などの空間データの提供。
- 政治（SOSBUD）：一般選挙管理委員会および選挙監督者。
- 銀行と金融。 例：マネージャー/銀行グループ、ノンバンク金融サービスのマネージャー、質屋のマネージャー。
地理情報システムの基本コンポーネント
一般に、地理情報システムは、ハードウェア、ソフトウェア、データ、人間、およびメソッドなどのコンポーネントの統合に基づいて機能します。 5つのコンポーネントは次のように説明できます。
ハードウェア
地理情報システムには、他の情報システムコンポーネントの仕様よりもわずかに高いハードウェアコンポーネントの仕様が必要です。 これは、GISで使用されるデータには大きなストレージスペースが必要であり、分析プロセスでは大きなメモリと高速プロセッサが必要になるためです。 地理情報システムでよく使用されるハードウェアには、パーソナルコンピューター（PC）、マウス、デジタイザー、プリンター、プロッター、スキャナーなどがあります。
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ソフトウェア
特別に作成され、空間データを管理、保存、処理、分析、および表示する機能を備えたコンピュータープログラムです。 このソフトウェアには、Arc / Info、ArcView、ArcGIS、Map Info、TNTMips（MacOS、Windows、Unix、Linuxが利用可能）、GRASS、Knoppix GISなど、さまざまなブランドがあります。 GISソフトウェアは、データの保存、分析、地理情報の表示が可能な機能とツールを提供する必要があります。
したがって、GISソフトウェアコンポーネントに含める必要のある要素は次のとおりです。
- 地理データを入力および変換するためのツール。
- データベースマネージメントシステム。
- 地理的なクエリ、分析、および視覚化をサポートするツール。
- 地理的ツールに簡単にアクセスするための地理的ユーザーインターフェイス（GUI）。
データ
GISの重要なコンポーネントはデータです。 基本的に、GISは、ベクトルデータモデルとラスターデータモデルの2種類の地理データモデルで機能します。 ベクターデータモデルでは、ポイント、ライン、およびポリゴンの位置情報がx、y座標の形式で保存されます。
道路や川などの線の形状は、ポイント座標のコレクションとして記述されます。 販売エリアなどのポリゴン形状は、座標の閉ループとして保存されます。 ラスターデータは、スキャンされたマップや画像などのグリッドまたはセルのセットで構成されます。 各グリッドには、画像の描写方法に応じた特定の値があります。
人間
人間がいなければシステムを適切に適用できないため、人間の構成要素は非常に決定的な役割を果たします。 したがって、人間は、必要な分析を行うためにシステムを制御するコンポーネントになります。
方法
優れたGISは、優れた設計計画と実際のルールとの調和があり、方法、モデル、および実装は問題ごとに異なります。
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地理情報システムの重要なコンポーネント
- 地理的位置コンポーネントは、他のシステムに変換できる数学的モデルに基づく地理座標系の形式のコンポーネントです。 地理座標は、デカルト座標、東北、または緯度経度で説明されることが多い現象の場所を示します。
- 空間コンポーネントは、空間データエンティティのコンポーネント間のトポロジ関係です。 ポイントツーポイント、ポイントツーライン、ポイントツーエリアラインツーライン、ラインツーエリア、エリアツーエリア その他。 この関係は、現象の相対的な位置、現象の因果関係、方向、連鎖などを説明します。
- 属性コンポーネントは、空間データオブジェクトからの記述データです。 この属性のコンポーネントは、表形式のデータ、記述データ（レポートや国勢調査など）、画像、グラフィックス、さらには写真やビデオのデータです。 属性は、現象の質と量の説明を提供します。
- 時間成分は、空間データからの時間間の現象に関する情報です。 現象は、同じ現象を異なる時間に、ある時間から別の時間に比較することによって説明されます。 このコンポーネントは、空間データの質または量のさまざまな可能な変更および開発の説明を提供します。
地理情報のこのコンポーネントを使用すると、GISは空間データ現象の包括的な画像を提供できます。 場所、他の空間現象との関係、現象の質と量、およびそれらの間の変化の両方の観点から 時間。 このアプローチは、現在の地域分析や将来の予測に非常に適しています。
- さらに、別の参考資料では、GISコンポーネントにも含まれているものは次のとおりであると説明されています。
- ハードウェア（ハードウェア）コンピューターには、単一のコンピューター、サーバーを備えたネットワークシステムコンピューター（LANおよびMAN）、グローバルインターネット（WAN）ネットワークを備えたコンピューター、デバイスが含まれます。 ハードウェアサポートGISシステム。これには、データ入力用の機器、データ処理用の機器、結果を表示するための機器、およびストレージ用の機器が含まれます。 （ストレージ）。
- ソフトウェア（ソフトウェア）データ入力、データ操作、データ保存、データ分析、地理情報表示などの機能を備えたソフトウェア。 GISソフトウェアから満たす必要のある要件のいくつかは、入力機能を備えたデータベース管理システム（DBMS）です。 地理データ操作、クエリ、分析、および視覚化の機能があり、グラフィカルユーザーインターフェイス（GUI）機能があります これにより、地理ベースの情報の結果（表示と印刷）が表示され、利用可能なすべての施設に簡単にアクセスできるようになります。 有る。
- 人材（HR-PEOPLE）。 システムを管理し、適切なアプリケーション用にシステムを開発する人材（HR）がいない場合、GISテクノロジの機能は非常に制限されます。 人事システムユーザーと人事システムビルダーは、GISテクノロジーを開発するために協力する必要があります。
- メソッドは、さまざまなGISレイヤリングメソッドアプリケーション用に作成する必要があるモデルと処理技術です。
データモデル
地理情報システム（GIS）は、空間データに基づく情報システムであり、地球上のオブジェクトを表します。 GIS自体では、情報技術は、データの保存、データの処理、データの分析、データの管理、および情報の提示を支援するデバイスです。 GISは、地理フィールドの環境に関するデータを維持するのに役立つコンピューター化されたシステムです（De Bay、2002）。 GISは常に地理学の科学分野と関係があり、他の分野と関係があります 地域計画や建築など、地球の表面にあるものに関連する（Longley、 2001).
GISのデータは、2つのコンポーネント、つまり、空間フォームのジオメトリに関連する空間データと、空間フォームに関する情報を提供する属性データで構成されます（Chang、2002）。 ピーターAの意見では。 バロウ（1998）、GISは熟練した専門家を提供する組織化された機能のセットです データベースに基づく結果の保存、取得、操作、および表示の目的で経験を積んだ 地理的。
Aronoff（1989）は、GISは手動またはコンピューターベースで実行されるコンポーネントのセットであると述べています。 これは、参照データを保存および操作する目的で使用される手順です。 地理的。 この意見によれば、GIS分野の活動内容は、実施しているGIS活動の指定に基づく様々な科学分野の統合であることが理解できる。 これらの活動の実施は、必ずしも情報システムの要素としてコンピューターを含めることを意味するわけではありません。
- 空間データ
空間データは、地球上のオブジェクトの表現に関する地理的に参照されるデータです。 空間データは通常、地球上のすべての現象の解釈と予測を含むマップに基づいています。 これらの現象は自然現象と人工現象です。 最初は、地図上のすべてのデータと情報は地球上のオブジェクトの表現です。 開発に応じて、マップは地球上のオブジェクトを表すだけでなく、地球の表面上（空中）および地球の表面下のオブジェクトの表現に発展します。
空間データには、ベクトルとラスターの2つのタイプがあります。 ベクターデータモデルは、ポイント、ライン、カーブ、またはポリゴンとその属性を使用して、空間データを表示、検索、および保存します。 ラスターデータモデルは、グリッドを構成するマトリックス構造またはピクセルを使用して空間データを表示および保存します。 これらの2つの空間データモデルの利用は、それらの指定とニーズに合わせて調整されます。
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- ベクターデータ
ベクターデータモデルは、ポイント、ライン、カーブ、ポリゴンを使用して空間データを表示、配置、保存できるモデルです。 その属性（Prahasta、2001）。ベクトルデータモデルシステムにおけるこの空間データ表現の基本的な形式は、2デカルト座標系によって定義されます。 寸法（x、y）。
ベクトル空間データモデルでは、線または曲線（円弧または円弧）は、接続された一連の順序付けられた点です（Prahasta、2001）。 ポリゴンの始点と終点が始点と同じ座標値を持っている場合、ポリゴンは完全に形成されます。 ポリゴンフォームは、ポインタ/ポイントを使用して相互に動的に関連付けられたリストのコレクションとして保存されます。
- ラスターデータ
地球の表面上のオブジェクトは、マトリックス要素または均一なグリッドセルとして表されます。 ラスターデータモデルは、マトリックス構造または構成するピクセルを使用して、空間データを表示、検索、および保存します。 グリッド（Prahasta、2001）。ラスターデータモデルの精度のレベルは、表面上のオブジェクトの解像度またはピクセルサイズに大きく依存します。 地球。 ラスター空間エンティティは、マップ要素に機能的に関連するレイヤーに格納されます（Prahasta、2001）。
ラスターデータ要素単位は通常ピクセルと呼ばれ、要素は画像からの抽出です。 デジタル番号（DN）として保存（De Bay、2000）。フォームと同一のラスターデータモデルの構造を確認する マトリックス。 ラスターデータモデルでは、行列または配列は、その列（x）および行（y）の座標に従って並べ替えられます（Prahasta、2001）。
- 空間処理
空間データの管理、処理、分析は通常、データモデルに依存します。 ニーズと分析に基づくGISモデリングを使用した空間データの管理、処理、分析。 オーバーレイ、クリップ、交差、バッファ、クエリ、ユニオン、マージなどの空間データ処理に適用可能な分析。 選択または組み合わせることができます。 このような空間データ処理は、ジオプロセシング（ESRI、2002）と呼ばれる手法で実行できます。処理には次のものが含まれます。
- オーバーレイは、2つの空間データレイヤーの組み合わせです。
- クリップは、参照として別の領域に基づく領域の交点です。
- 交差点は、同じ特性と基準を持つ2つの領域の交差点です。
- バッファは、特定の空間オブジェクトの周囲に領域を追加することです。
- クエリは、特定の基準に基づいてデータを選択することです。
- ユニオンとは、2つの空間領域とそれらの異なる属性を1つにマージ/組み合わせたものです。
- マージとは、空間フィーチャ上の2つの異なるデータをマージすることです。
- ディゾルブは、特定の属性に基づいていくつかの異なる値を組み合わせることです。 空間データの管理、処理、分析は通常、データモデルに依存します。 ニーズと分析に基づくGISモデリングを使用した空間データの管理、処理、分析。 オーバーレイ、クリップ、交差、バッファー、クエリ、ユニオン、マージなどの空間データ処理に適用される分析。
地理情報システムの設計
- 一般的な情報システムの設計段階
GISの運用上の適用は、基本的に情報システム技術の適用と一般的に同じです。 違いは、データの種類とデータの記録方法（デジタルマップ）にあります。
情報システムの開発と同様に、GISベースのアプリケーションの開発も段階を経ており、開発されたシステムは期待通りです。 各段階は、前の段階に基づいて実行されます。 一般に、GISベースのアプリケーションの開発は、次の5つの段階に分けることができます。
- GISデザイン、
- GIS開発、
- 運用システムの確立、
- 実装/分析/モデリング、
- 実装/分析/モデリング結果のプレゼンテーション。
また読む： 「ステガノグラフィ」の定義と（原則–基準–側面–タイプ）
- GIS設計段階
GIS設計は、適用されるアプリケーションのタイプ、データ収集手法、処理システム、およびレポートシステムを決定するための包括的な調査です。 この調査には、使用するハードウェアとソフトウェアの選択も含まれています。 GISアプリケーションの開発の円滑な実施は、この計画の質に大きく影響されます。
この段階で実行する必要がある最も重要なことは、GISアプリケーションの開発の目的を決定することです。 これらの目標を決定する際に考慮すべきいくつかの重要なことは次のとおりです。
- どのような問題が解決されますか？ 解決方法GISを使用してビットをテレテートします。
- レポート、作業マップ、またはプレゼンテーション用のマップのいずれの場合でも、必要な出力は何ですか？
- 出力のユーザーのレベルは誰ですか：技術的な実装者、研究者、計画者、意思決定者、または一般の人々。
- データは他のアプリケーションに使用されますか？ もしそうなら、どのような特定の要件が必要ですか？
- GISデータベースの設計段階
データベース設計の段階は次のとおりです。
1. データベース計画
2. システム定義
3. データの収集と分析
4. 概念的なデータベース設計
5. DMBSの選択
6. 論理データベース設計
7. 物理データベースの設計
8. プロトタイピング
9. 実装
10. データの変換と読み込み
11. テストと評価
12. 運用と保守