1

LP 01 Introducere n ArcGIS. Interfa. Elemente de baz.

Structuri de date

ArcGIS este un produs al companiei ESRI, aceast companie fiind liderul pe plan mondial n domeniul produselor GIS. Compania a fost fondat in 1969 (Environmental Systems Research Institute), avnd sediul in Redlands, California, USA. Iniial compania a fost centrat pe principiul organizrii i analizei informaiilor geografice, realiznd proiecte n special de reconstrucie a unor orae, pe msura trecerii timpului dezvoltndu-se tot pentru aplicaii care s poat fi utilizate ntr-un mediu computerizat pentru a crea un sistem informaional geograpic (GIS sau SIG). Aceasta este ceea ce azi se numete tehnologia GIS, compania avnd distribuitori n peste 80 de ri i fiind n continu dezvoltare.

Principala diferen dintre o hart GIS i una static, de hrtie sau digital este c prima are calitatea de a fi dinamic. Pe hrile statice se pot observa elementele componente ale hrii, se pot face msurtori aproximative, ns nu se pot face analize complexe, respectiv nu se poate realiza legtura cu o baz de date spaial, ca n cazul hrilor realizate n mediu GIS.

ArcGIS este un sistem care permite crearea de date, hri, modele pe desktop, care apoi pot fi publicate pentru a fi utilizate pe desktop, ntr-un browser, sau pe teren prin intermediul echipamentelor mobile.

ArcGIS Desktop este un produs care include 3 nivele de licen: ArcView, ArcEditor, ArcInfo, toate au aceeai interfa, lucreaz la fel, ceea ce difer este ct de mult pot oferi n analiza datelor geografice, astfel cea mai complet, cu mai multe faciliti dect celelalte este ArcInfo, urmeaz ArcEditor, apoi ArcView (fig.1).

Fiecare produs ArcGIS Desktop include 2 aplicaii principale: ArcMap i ArcCatalog.

ArcMap este aplicaia utilizat pentru a afia i edita date geografice, pentru a realiza analize geografice i crea rapoarte, grafice i hri de calitate. ArcCatalog este specific pentru cutare, management i documentaie legat de datele geografice.

Interfaa aplicaiei ArcMap este format dintr-o caset de afiare a layerelor (Table of contents), aria n care se afieaz harta, format din layerele curente (map display area), bara cu meniuri, bara standard, respectiv alte aplicaii vizibile n funcie de necesitatea utilizatorului (Edit, Spatial Analyst, Georeferencing etc.), bara pentru desenare i bara cu uneltele de baz pentru zoom, msurare distane, accesare informaii despre elementele din hart, gsirea unor elemente etc (fig. 2).

2

Fig. 2 Interfaa aplicaiei ArcMap n ArcMap exist dou modaliti de vizualizare a datelor: data view (pentru explorare,

editare, analiz i simbolizare a datelor), layout view (pentru aranjarea imaginii pentru printare sau publicare n format digital i aducerea unor elemente ale hrii precum scar, titlu, legend, orientare). n modul data view se poate vizualiza o singur imagine la un moment dat, pe cnd n layout view se pot vedea mai multe n acelai format pentru publicare sau printare.

n aplicaia ce urmeaz vom folosi preponderent modul data view. Baza de date cu care vom lucra este una referitoare la oraul Lipova i cuprinde o hart

format din mai multe layere (straturi de informaie) pe care le putei vedea afiate n partea stng a spaiului de lucru, structura de arbore purtnd denumirea de Lipova-Start. n cadrul acesteia sunt cuprinse layerele: Instituii, Obiective turistice, Limita ora, Limita administrativ, Reeaua stradal, Ruri, Ape stttoare, Parcuri. Ordinea acestor layere n caseta destinat acestora este foarte important, ntruct stabilete care dintre acestea trebuie s fie situate n topul ierarhiei pentru a fi vizibile. Aceste layere, exceptnd partea de reea hidrografic i parcurile sunt cuprinse n cadrul unei baze de date care poart denumirea de Lipova.mdb. Toate aceste layere au n partea stng un ptrat care dac este bifat (check box) sugereaz c layerul respectiv este vizibil, bineneles i n funcie de poziia acestuia n raport cu celelalte. Cu toate acestea, dou layere (Instituii i Obiective turistice) nu sunt vizibile deoarece a fost definit o limit la scara 1:50000, astfel nct doar la o scar mai mare de aceast valoare layarele pot fi vizibile (fig. 2). n bara standard exist o caset pentru scara hrii, unde vom modifica valoarea din acest moment cu o scar mai mare, i anume 1:25000, moment n care toate layerele sunt vizibile. Aceast limit a unui layer de a fi vizibil sau invizibil ncepnd cu o anumit valoare a scrii poate fi definit n caseta Properties a fiecrui Layer (click-dreapta, opiunea Properties, General (fig. 3)

3

Fig.3 Stabilirea limitei de scar la vizualizarea layerelor

Acelai efect se poate obine i utiliznd instrumentul pentru Zoom in , astfel nct putem vedea harta Lipovei la un grad mult mare de detaliere, fiind vizibile instituiile i obiectivele turistice cu simbolurile lor, inclusiv denumirea aferent a acestora (fig.4).

Fig. 4 Harta Lipovei la scara 1:25000 Dup utilizarea instrumentelor de mrire-micorare a imaginii (Zoom in i Zoom out),

aceasta poate fi mutat pentru a fi poziionat n funcie de utilizator, utiliznd instrumentul Pan

4

, iar dac dorim s revenim la imaginea iniial n care se vede ntreaga hart, putem utiliza

instrumentul Full Extent , astfel obinndu-se imaginea din fig. 5.

Fig. 5. Harta Lipovei cu limita oraului i limita adiministrativ Full Extent Pentru a afla o serie de informaii despre elementele layerelor care alctuiesc harta

putem utiliza instrumentul Identify . Putem folosi i Zoom In pentru a mri zona n care se afl anumite obiective turistice, spre exemplu Bazarul turcesc. Dac vrem s aflm informaii despre acest obiectiv, cu instrumentul Identify - click pe acest element. Astfel se va deschide o fereastr care afieaz informaiile coninute n baza de date a layerului care conine elementul care ne intereseaz, n cazul nostru vom afla informaii ca: ID-ul obiectului, faptul c este un element vectorial de tip punct, numele obiectului, adresa i numrul de telefon, ns pe lng aceste informaii se mai pot introduce i altele dac adugm acest lucru la baza de date (n Attribute Table). De asemenea n caseta cu informaii despre obiectul selectat se afieaz i locaia acestuia n metri (fig.6).

Pentru a gsi locaia unui anumit element n cadrul hrii, n cazul n care cunoatem

denumirea exact, putem utiliza instrumentul Find , astfel dac vom cuta locaia centrului de informare turistic vom scrie denumirea acestuia n dreptul casetei Find (Infocentrul turistic) i n partea de jos se afieaz obiectul cutat n cazul n care a fost gsit. Cutarea se poate face n toate layerele vizibile n momentul cutrii sau numai n anumite layere, unde se bnuiete c se afl obiectul cutat; se mai poate face cutare i dup adres n cazul n care se cunoate (fig. 7).

5

Fig. 6. Accesarea informaiilor legate de un element cu Identify

Fig. 7. Gsirea unui element din hart cu instrumentul Find n cazul n care obiectul a fost identificat exist posibilitatea selectrii lui pe hart, astfel

nct s fie individualizat fa de celelalte, respectiv posibilitatea accesrii informaiilor legate de obiect sau a schimbrii scrii la care se vede obiectul n momentul respectiv cu opiunea click-dreapta pe obiectul identificat i alegerea unei opiuni din lista oferit (fig. 8).

6

Fig.8 Determinarea locaiei obiectului gsit cu Find, utiliznd opiunile oferite de meniu Pentru msurarea distanelor dintre diferite obiecte de pe hart se poate utiliza

instrumentul Measure . Harta cu care lucrm conine layere cu acelai sistem de referin, deci este o hart georefereniat i deci se poate determina distana dintre obiecte. Astfel distana de la centrul de informare turistic la Hotel Pajura este de aproximativ 444 m n linie dreapt, dar distana se poate msura i urmrind strzile care leag dou obiective, iar distana total este suma distanelor segmentelor trasate cu instrumentul Measure (fig. 9).

Fig. 9 Determinarea distanei cu instrumentul Measure

Pentru a afla alte elemente despre obiectele coninute n diferite layere accesm caseta Properties (click-dreapta pe layerul care ne intereseaz) a layerului Instituii. Aceasta conine mai multe tab-uri cum ar fi: General (apare numele layerului, dac e vizibil, elemente de limitare a vizibilitii n funcie de scar), Source (date despre layer, locaia acestuia n structura de

7

arbore, tipul de obiect, geometria obiectelor din layer, n acest caz vectoriale de tip punct, referina hrii n acest caz Stereo 70), Selection (setri legate de obiectele selectate, culoarea sau simbolul cu care se afieaz ca fiind selectate sau setrile prestabilite n soft), Display (setri legate de afiarea simbolurilor, scalarea acestora, transparen, realizarea de legturi de tip hyperlink), Symbology (alegerea simbolurilor de afiare a elementelor din layer, modificarea acestora, modificarea culorii, dimensiunii i poziiei acestora, opiuni de reprezentare a elementelor layerului), Fields (informaii despre cmpurile coninute n baza de date ataat layerului n cauz, posibiliti de setare a cmpului primar utilizat la afiare), Labels (setri legate de etichete, afiarea lor dup un anumit cmp din baza de date, mrimea lor, culoarea, poziia, alte elemente de formatare a etichetelor) etc (fig.10).

Fig. 10 Caseta Properties a layerului Instituii

Layerele Instituii i Obiective turistice au bifat i opiunea pentru afiarea etichetei

(Label Features), de aceea pe hart la o scar mai mare de 1:50000 sunt afiate i denumirile obiectelor din layere (instituii i obiective turistice). Dac dorim s afim pe hart i denumirile parcurilor putem bifa opiunea Label Features a layerului Parcuri i acestea vor aprea ca denumire deoarece n tab-ul Labels din caseta Properties a layerului Parcuri, cmpul NUME este implicit pentru afiarea etichetei.

8

La un anumit moment n partea superioar a aplicaiei ArcMap se pot afia mai multe sau mai puine unelte, astfel dac dorim s realizm aplicaii cu alte meniuri dect cele implicite, putem utiliza click-dreapta n dreptul barei cu meniuri principale, moment n care se deschide o list derulant din care putem alege un meniu prin bifare (cum ar fi de exemplu Georeferencing sau 3D Analyst sau altele (fig. 11).

Fig. 11. Accesarea listei cu bare cu instrumente

ArcCatalog este specializat pentru cutare, manegement i documentare. Reprezint o fereastr n cadrul bazei de date GIS. Prin ArcCatalog se pot accesa date stocate n calculator, n alte reele, inclusiv de pe Internet. Pentru a accesa datele se poate crea o conexiune cu locaia acestora. Colectiv, conexiunile create de utilizator se numesc Catalog.

ArcCatalog se acceseaz fcnd click pe iconul din bara standard , interfaa (fig.12) acestuia const dintr-un panel cu structur de arbore n partea stng i un panel de preview n partea dreapta. n acesta din urm se afieaz coninutul fiierelor din stnga, respectiv locaia i atributele stocate n seturi de date individuale. Tot aici se acceseaz i metadatele, o component important a datelor geografice (date despre date).

9

Fig. 12 Interfaa ArcCatalog

O alt aplicaie este ArcToobox, cu iconul n bara standard , care deschide caseta cu toate uneltele existente n soft; se poate accesa att din ArcMap, ct i din ArcCatalog. Numrul de unelte oferite depinde licena folosit, la fel ca n meniunea de la nceputul referatului, ArcInfo ofer cele mai multe i complexe unelte pentru analiza datelor. Este de fapt o colecie de unelte pentru analiza GIS, management i conversie a datelor (fig. 13).

Fig. 13. ArcToolbox

10

Structuri de date Exist dou modele conceptuale prin care putem descrie elementele din realitatea

geografic. Astfel, spaiul geografic poate fi vzut ca fiind compus din elemente individuale (discrete objects) sau din fenomene continue, numite cmpuri (fields). Cele dou modele conceptuale ale datele cu care se lucreaz pot fi prezentate digital sub forma a dou structuri de date: vector i raster (fig.14). n mediu GIS, obiectele discrete au granie bine definite i se pot asocia o oricte valori de tip atribut (de ex. cldirile sunt reprezentate ca poligoane, avnd atribute de tipul anul construciei, materialul, nimea, proprietari etc). Fenomenele de tip continuu conin acelai tip de informaie (o singur valoare) n fiecare punct (pixel) i variaz continuu n spaiu, cum ar fi altitudinea, precipitaiile, presiunea etc..

Fig. 14 Structurile de date vector i raster (http://www.indiana.edu/~gisci/courses/g338/images/chapter2figs/fig2-11.gif)

Fiecare model conceptual (discret, continuu), poate fi reprezentat prin ambele structuri

de date, ns exist n general o asociere ntre obiectele discrete i structura vector, respectiv ntre fenomenele continue i structura raster (fig. 15).

11

Fig. 15. Comparaie reprezentarea realitii prin cele dou structuri de date: raster i vector

(http://www.indiana.edu/~gisci/courses/g338/images/vector_raster.jpg)

Structura vector

Modelul acesta se bazeaz pe ideea c suprafaa terestr este compus din obiecte discrete de tipul ruri, copaci, cldiri etc. Acesta sunt reprezentate sub form de puncte linii, poligoane cu limite bine definite prin perechi de coordinate x, y.

Punctele sunt definite printr-o singur pereche de coordonate x,y Liniile se definesc prin dou sau mai multe perechi de coordonate x, y Poligoanele se definesc prin linii nchise (limitele poligonului)

n cadrul acestei structuri, fiecrui element i este asociat un identificator numeric unic, care este stocat n tabelul de atribute.

12

Fig. 16 Modelul vector n reprezentarea elementelor realitii i coordonatele aferente (Esri Virtual

Campus, Learning ArcGIS Desktop)

Structura raster

n structura raster, suprafaa este reprezentat a un grid format din celule de dimensiuni egale. Fiecare celul (pixel) reprezint o poriune din suprafaa terestr (1km2, 10km2 etc). n acest caz exist o singur pereche de coordonate x, y care definesc originea, iar fiecare celul va avea asociat o pereche de coodonate x, y n funcie de coordonatele originii. De asemenea fiecare celul (pixel) are o valoare numeric ce reprezint un tip de informaie asociat cu acel spaiu geografic, cum este altitudinea, temperatura, cod pentru tipul solului, vegetaiei etc.

Fig. 17 Modelul raster n reprezentarea elementelor realitii Esri Virtual Campus, Learning ArcGIS

Desktop) n cadrul acestor structuri, exist mai multe tipuri de formate fiiere ce pot fi folosite pentru stocarea datelor. n cadrul structurii vector, cele mai comune formate sunt geodatabase i shapefile. Geodatabase este un model de baz de date relaional ce poate conine structure de tip punct, linie, polygon, precum i elemente nonspaiale de tipul tabelelor.

13

Shapefile structur vectorial care stocheaz elemente cu aceeai geometrie (puncte linii sau poligoane). Fiecare structur de tip shapefile este format din 3-8 fiiere ce stocheaz informaia legat de geometria datelor, sistemul de referin, atribute etc.

- ShapefileNume.dbf atributele elementelor spaiale - ShapefileNume.shp stocheaz geometria - ShapefileNume.shx index-ul geometriei elementelor - ShapefileNume.prj sistemul de coordonate

Formatele de fiiere raster cele mai utilizate sunt: grid i image. Formatul grid se folosete att pentru date discrete (cldiri, drumuri), ct i pentru cele continue (altitudine, temperatur). Valorile celulelor pot fi numere ntregi sau cu zecimale. Formatul de tip image este utilizat pt stocarea imaginilor satelitare, a aerofotogramelor sau a hrilor scanate. Pixelii reprezint au n acest caz valori ale reflectanei elementelor de pe suprafaa terestr. Esri Virtual Campus, Learning ArcGIS Desktop http://www.indiana.edu/~gisci/courses/g338/images/chapter2figs/fig2-11.gif http://www.indiana.edu/~gisci/courses/g338/images/vector_raster.jpg http://www.esriro.ro/about-esri/about/index.html

Esri Virtual Campus, Learning ArcGIS Desktop