Historia

Od nakładek do n-warstw

Dariusz Gotlib, Robert Olszewski

Koncepcja gromadzenia danych przestrzennych na kilku „warstwach tematycznych” jest znacznie starsza niż narzędzia GIS. Dążenie do przedstawiania na mapach coraz większej liczby zjawisk, a także do ułatwienia analiz przestrzennych spowodowały rozwój nakładkowych sposobów opracowywania klasycznych map analogowych już w połowie XIX w. Jedną z najstarszych map, która może być potraktowana jako pierwowzór późniejszych map warstwowych, jest opracowanie wykonane pod koniec XVIII wieku przez francuskiego kapitana kartografa Luisa Alexandra Berthiera (1753-1815).

Mapa ta ilustrowała etapy ruchów wojsk podczas bitwy pod Yorktown (1781 r.).
W 1838 r. wydano atlas towarzyszący raportowi na temat kolejnictwa w Irlandii. Przedstawiono w nim gęstość zaludnienia obszarów wiejskich, typy gleb oraz natężenie ruchu nałożone na tę samą mapę podkładową.

Prawdziwy rozwój ręcznie rysowanych map nakładkowych nastąpił jednak dopiero w XX wieku, na przykład w 1923 r. opracowano dla Nowego Jorku nakładki o tematyce demograficznej i ekonomicznej. Dodatkowo wykonano mapę prezentującą wartość gruntów, co w rezultacie pozwoliło określić zależności między jego wartością a gęstością zaludnienia. W 1969 r. Ian L. McHarg (1920-2001) wydał książkę „Design with Nature”, w której zaprezentował „analogową” metodę planowania eksploatacji zasobów naturalnych i antropogenicznych przy wykorzystaniu map nakładkowych. Mapy tego typu powstawały także w Polsce, na przykład w 1966 r. Profesor Franciszek Uhorczak zastosował metodę nakładkową do tworzenia małoskalowej mapy użytkowania terenu w Polsce.
Ręczny sposób wykonywania map nakładkowych mógł znaleźć zastosowanie tylko dla niewielkich powierzchniowo projektów. Wraz z pojawieniem się w instytucjach cywilnych pierwszych komputerów zaczęły kiełkować pomysły zmierzające do pełnego lub częściowego zautomatyzowania niektórych procesów opracowywania map. Podczas gdy podstawowe zasady i metody tworzenia map nakładkowych nie uległy zmianie, dynamiczny rozwój komputerowej grafiki oraz urządzeń wyjściowych spowodował, że zaczęto poważnie interesować się bardziej zautomatyzowanymi technikami ich tworzenia.

Rozwój kartografii komputerowej i systemów informacji przestrzennej datuje się od początku lat 60. XX wieku. Pierwsze kroki poczynione zostały w 1964 r. na uniwersytecie harwardzkim, na którym profesor Howard T. Fisher (1903-79) założył Harvard Laboratory for Computer Graphics and Spatial Analysis (1964 r.). Tam wkrótce narodził się SYMAP (Synagraphic Mapping System), program do opracowania mapy w komputerze.

Nazwa GIS przyjęta została od nazwy kanadyjskiego projektu CGIS (Canada Geographic Information System). Sam projekt zainicjowany został w 1963 r. dzięki staraniom Rogera Tomlinsona. Był to pierwszy system GIS mający objąć swoim zasięgiem cały kraj i zawierający informacje o "wszystkich potencjalnie produktywnych terenach Kanady" oraz o możliwościach wykorzystania terenu.

Istotną datą dla rozwoju systemów informacji geograficznej był rok 1969. W USA zaczęły działalność dwie firmy do dziś wytyczające kierunki rozwoju GIS. W Huntsville w Alabamie powstała M&S Computing (od 1980 r. Intergraph Corporation). Firma ta opracowała pierwszą wersję pakietu programów GIS MGE (Modular GIS Environment). Z kolei w Redlands w Kalifornii założono Instytut Badań Systemów Środowiskowych, rozpoznawany najczęściej pod angielską nazwą ESRI (Environmental System Research Institute). W latach 80. ESRI wprowadziło na rynek pierwszą wersję programu ArcInfo, który stał się jednym z wiodących systemów na rynku GIS. Nie bez znaczenia jest to, że współtwórcy obu firm (David Sinton – M&S Computing i Jack Dangermond – ESRI) studiowali we wspomnianym Harvard Laboratory.

W latach 90. XX wieku – w związku z upowszechnieniem komputerów PC i systemu operacyjnego DOS (a wkrótce potem Windows) – narzędzia GIS „trafiły pod strzechy”.

Powstały pierwsze systemy informacji przestrzennej typu desktop. Możliwości narzędzi GIS stale rosły, zapewniając użytkownikom coraz większą funkcjonalność zarówno w zakresie gromadzenia danych, jak i ich analizy i wizualizacji. W końcu lat 90. w zastosowaniach GIS została upowszechniona tzw. technologia klient/serwer. Na serwerze instalowane jest oprogramowanie specjalistyczne i gromadzone są dane, natomiast na komputerze użytkownika specjalny program pozwalający na korzystanie z nich.

Obecnie rozwiązania typu klient-serwer (architektura 2-warstwowa) zastępowane są coraz częściej systemami o architekturze n-warstwowej. Funkcjonalność takiego systemu jest podzielona na co najmniej 3 warstwy: interfejs użytkownika, serwer aplikacji i bazę danych. Jako interfejs użytkownika wykorzystywana jest przeglądarka WWW (tzw. cienki klient) lub specjalistyczna aplikacja, łącząca się z serwerem aplikacji (tzw. gruby klient). Serwer aplikacji realizuje większość funkcji przetwarzania danych. Rozwiązania zgodnie z architekturą n-warstwową zwiększają elastyczność systemu i obniżają koszty ich budowy.

Współcześnie powstające systemy GIS budowane są na bazie tzw. sieciowych usług geoinformacyjnych, jak np. dystrybucja i wyszukiwanie danych przestrzennych. Umożliwiają one użytkownikom korzystającym ze zwykłej przeglądarki internetowej i prostych w obsłudze narzędzi informatycznych dostęp do wyrafinowanych funkcji GIS.
Zastosowanie narzędzi GIS (zarówno tych prostych, jak i najbardziej zaawansowanych) jest jednak tylko jednym z wielu warunków koniecznych do zbudowania systemu informacji geograficznej. Do tego niezbędne są aktualne i wiarygodne dane przestrzenne i opisowe, doświadczeni pracownicy, a nade wszystko – racjonalny model pojęciowy opisujący strukturę bazy danych. Wszystko to sprawia, że wciąż aktualna jest stara maksyma: „GIS-u się nie kupuje, GIS się tworzy”. System informacji przestrzennej opracowywany jest bowiem na potrzeby konkretnego użytkownika z wykorzystaniem narzędzi informatycznych i danych źródłowych adekwatnych do celu opracowania.

Dr Dariusz Gotlib i dr Robert Olszewski są pracownikami Zakładu Kartografii Politechniki Warszawskiej

(Opracowanie zamieszczono na Geoforum w marcu 2006 r.)