RSS

Geographic information system


Geographic Information Systems


What is a GIS?

A GIS is a computer system capable of capturing, storing, analyzing, and displaying geographically referenced information; that is, data identified according to location. Practitioners also define a GIS as including the procedures, operating personnel, and spatial data that go into the system.

How does a GIS work?

Relating information from different sources

The power of a GIS comes from the ability to relate different information in a spatial context and to reach a conclusion about this relationship. Most of the information we have about our world contains a location reference, placing that information at some point on the globe. When rainfall information is collected, it is important to know where the rainfall is located. This is done by using a location reference system, such as longitude and latitude, and perhaps elevation. Comparing the rainfall information with other information, such as the location of marshes across the landscape, may show that certain marshes receive little rainfall. This fact may indicate that these marshes are likely to dry up, and this inference can help us make the most appropriate decisions about how humans should interact with the marsh. A GIS, therefore, can reveal important new information that leads to better decisionmaking.

Many computer databases that can be directly entered into a GIS are being produced by Federal, State, tribal, and local governments, private companies, academia, and nonprofit organizations. Different kinds of data in map form can be entered into a GIS (figs. 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, and 2). A GIS can also convert existing digital information, which may not yet be in map form, into forms it can recognize and use. For example, digital satellite images can be analyzed to produce a map of digital information about land use and land cover (figs. 3 and 4). Likewise, census or hydrologic tabular data can be converted to a maplike form and serve as layers of thematic information in a GIS (figs. 5 and 6).

A line map showing roads with different colored lines representing types of roads.

Figure 1a. U.S. Geological Survey (USGS) digital line graph (DLG) data of roads.

A line map with various colors representing bodies of water and streams/rivers.

Figure 1b. USGS DLG of rivers.

A map showing contour lines.

Figure 1c. USGS DLG of contour lines (hypsography).

A black and white picture showing DEM shadings representing contours.

Figure 1d. USGS digital elevation (DEM).

A section of a color topographic map.

Figure 1e. USGS scanned, rectified topographic map called a digital raster graphic (DRG).

A black and white picture of map overlaying an aerial photograph.

Figure 1f. USGS digital orthophoto quadrangle (DOQ).

A section of a color geologic map.

Figure 2. USGS geologic map.

A colored modified satellite image.

Figure 3. Landsat 7 satellite image from which land cover information can be derived.

A color picture showing an analysis graphic.

Figure 4. Satellite image data in figure 3 have been analyzed to indicate classes of land uses and cover.

A color picture showing part of a computer screen display.

Figure 5. Part of a census data file containing address information.

A black and white picture of computer screen display of a graph.

Figure 6. Part of a hydrologic data report indicating the discharge and amount of river flow recorded by a particular streamgage that has a known location.

|| ↑ Top ||

Data capture

How can a GIS use the information in a map? If the data to be used are not already in digital form, that is, in a form the computer can recognize, various techniques can capture the information. Maps can be digitized by hand-tracing with a computer mouse on the screen or on a digitizing tablet to collect the coordinates of features. Electronic scanners can also convert maps to digits (fig. 7). Coordinates from Global Positioning System (GPS) receivers can also be uploaded into a GIS (fig. 8).

A color photograph showing two women operating a scanner and a computer.

Figure 7. Scanning paper maps to produce digital data files for input into a GIS.

A color photograph showing a man sitting in a field working with GPS receiver.

Figure 8. Collecting latitude and longitude coordinates with a Global Positioning System (GPS) receiver.

A GIS can be used to emphasize the spatial relationships among the objects being mapped. While a computer-aided mapping system may represent a road simply as a line, a GIS may also recognize that road as the boundary between wetland and urban development between two census statistical areas.

Data capture—putting the information into the system—involves identifying the objects on the map, their absolute location on the Earth's surface, and their spatial relationships. Software tools that automatically extract features from satellite images or aerial photographs are gradually replacing what has traditionally been a time-consuming capture process. Objects are identified in a series of attribute tables—the "information" part of a GIS. Spatial relationships, such as whether features intersect or whether they are adjacent, are the key to all GIS-based analysis.

|| ↑ Top ||

Data integration

A GIS makes it possible to link, or integrate, information that is difficult to associate through any other means. Thus, a GIS can use combinations of mapped variables to build and analyze new variables (fig. 9).

A color diagram showing how information is processed.

Figure 9. Data integration is the linking of information in different forms through a GIS.

For example, using GIS technology, it is possible to combine agricultural records with hydrography data to determine which streams will carry certain levels of fertilizer runoff. Agricultural records can indicate how much pesticide has been applied to a parcel of land. By locating these parcels and intersecting them with streams, the GIS can be used to predict the amount of nutrient runoff in each stream. Then as streams converge, the total loads can be calculated downstream where the stream enters a lake.

|| ↑ Top ||

Projection and registration

A property ownership map might be at a different scale than a soils map. Map information in a GIS must be manipulated so that it registers, or fits, with information gathered from other maps. Before the digital data can be analyzed, they may have to undergo other manipulations—projection conversions, for example—that integrate them into a GIS.

Projection is a fundamental component of mapmaking. A projection is a mathematical means of transferring information from the Earth's three-dimensional, curved surface to a two-dimensional medium—paper or a computer screen. Different projections are used for different types of maps because each projection is particularly appropriate for certain uses. For example, a projection that accurately represents the shapes of the continents will distort their relative sizes.

Since much of the information in a GIS comes from existing maps, a GIS uses the processing power of the computer to transform digital information, gathered from sources with different projections, to a common projection (figs. 10a and b).

A section of a line map with a color  overlay incorrectly aligned with the lines.

Figure 10a. An elevation image classified from a satellite image of Minnesota exists in a different scale and projection than the lines on the digital file of the State and province boundaries.

A section of a line map with the corrected color overlay.

Figure 10b. The elevation image has been reprojected to match the projection and scale of the State and province boundaries.

  • Digg
  • Del.icio.us
  • StumbleUpon
  • Reddit
  • RSS

xml dalam Sistem informasi geografis

XML Dalam Sistem Informasi Geografis
Cetak E-mail

Kita telah mengenal berbagai format proprietary dari aplikasi-aplikasi SIG yang berbeda-beda, baik dari segi vendor-nya maupun perbedaan versi dari tiap format. Lumrah saja, karena tiap vendor menginginkan format yang efisien dan sesuai dengan aplikasi yang mereka buat. Terdapat fungsi dan aplikasi untuk korvesi antar format, tapi tidak selalu memadai karena ada keunikan dari tiap format yang belum tentu dapat dikonversi ke format lain.

Hal ini juga menjadi hambatan untuk webmapping , karena setiap aplikasi akan memerlukan client environment yang berbeda-beda pula. Tidak semua orang bersedia menginstall software tersendiri (applet khusus, plug-ins tertentu dll) bagi tiap aplikasi webmap yang ingin mereka lihat.

Karena perbedaan format menghambat pemanfaatan data geografis secara lebih luas, diperlukan cara pertukaran data yang dapat dipahami secara global. Fungsi ini dapat dipenuhi oleh XML (eXtensible Markup Language).

eXtensible Markup Language

XML adalah bahasa markup yang menyediakan sintaks yang lentur (dapat dikembangkan sesuai kebutuhan) dan independen (tidak tergantung sistem platform). Jadi sesuai untuk sarana pertukaran data antar berbagai ragam sistem, baik lewat internet atau jalur lain [1].

Format ini merupakan rekomendasi dari World Wide Web Consortium. XML memungkinkan untuk memuat baik data koordinat, data penyerta dan instruksi yang menyatakan jenis perlakuan terhadap data tersebut. Perlakuan itu dapat berupa transformasi data ke bentuk lain ataupun untuk menyatakan bagaimana data ditampilkan.

Penggunaan XML memungkinkan penerapan internet SIG dalam bentuk yang lebih terbuka, murah dan beragam tapi tetap kompatibel. Hal tersebut dapat diwujudkan oleh beberapa subset/turunan dari XML, yaitu SVG, XSL dan GML. Dunia XML memang penuh dengan akronim tiga huruf yang kadang membingungkan, untuk itu masing-masing akan coba dipaparkan secara singkat.

Scalable Vector Graphics

Untuk keperluan SIG, tentunya diperlukan format untuk tampilan data spasial. Karena XML bersifat general, maka untuk keperluan grafis diperkenalkan suatu subset XML yaitu SVG (Scalable Vector Graphics), suatu standar terbuka untuk grafik 2D yang merupakan rekomendasi dari W3C [2].


Peta Geologi gabungan vektor dan raster[15]

Hasil pemilu dalam SVG.[16]

Penggunaan SVG dalam SIG telah memberikan dampak terutama terhadap aplikasi webmap. Contoh tampilan webmap interaktif yang menggunakan SVG sudah cukup banyak saat ini, seperti gambar di kiri.

SVG memungkinkan penggunaan vektor yang memberikan banyak keunggulan dibanding format raster yang selama ini kita kenal. SVG juga dilengkapi dengan SVG DOM (Document Object Model) untuk membuat peta yang interaktif. Terdapat juga spesifikasi untuk mobile devices (SVG tiny) [2] dan browser phones (pSVG) [8,9]. SVG juga dapat dikompresi sehingga menurunkan ukuran transfer secara signifikan.

Dengan kemampuan SVG untuk memuat data vektor, bitmap dan teks, orang akan menganggap hanya dengan SVG sudah cukup. Dan memang saat ini sudah banyak contoh webmap yang menggunakan SVG, baik untuk tampilan dan data penyertanya [7].

Walau demikian, ada beberapa hal yang tidak tercakup dalam spesifikasi SVG. Misalnya mengenai standar link feature terhadap data, sistem referensi spasial yang digunakan, feature buffer atau standar skema data spasial.
Memang sengaja tidak dicakup karena SVG adalah suatu format grafis umum yang tidak hanya digunakan untuk aplikasi SIG, sehingga pertukaran data secara terbuka akan rumit jika hanya mengandalkan SVG. Untuk itu diperlukan subset XML lain, yaitu GML.


Geographic Markup Language

GML adalah suatu subset XML untuk transformasi dan penyimpanan informasi geografis, baik data spatial ataupun non spatial dari suatu obyek geografis. GML adalah spesifikasi dari OpenGIS Consortium.

Komponen untuk layanan feature geografis[5]

GML menyediakan framework yang terbuka dan independen untuk mendefinisikan obyek dan skema dari suatu aplikasi SIG. Hal ini meningkatkan kemampuan untuk berbagi skema dan informasi geografis [5]. Format ini juga berperan penting dalam implementasi Web Feature Server (WFS).

WFS adalah suatu modul yang mengimplementasikan interface standar untuk operasi data spasial yang berada dalam suatu datastore [5]. Datastore tersebut dapat berupa general SQL database, flat XML file, spasial database, proprietary format dll, dan manipulasi terhadap datanya dapat dilakukan melalui Web. HTTP server adalah server yang dapat melayani HTTP request. Aplikasi klien adalah aplikasi yang berkomunikasi dengan web server menggunakan HTTP, misalnya suatu browser.

Standar yang interoperable mempermudah klien dalam menggunakan web sebagai sarana mengakses data geografis dan servis geografis lainnya. Tentu saja, GML hanya mengatur mengenai skema dan penulisan data spasial, sedangkan untuk menampilkannya dapat menggunakan SVG.

Extensible Stylesheet Language

XSL merupakan subset dari XML yang direkomendasikan W3C untuk mendefinisikan stylesheets [3]. Suatu dokumen XML dengan struktur tertentu dapat diproses oleh suatu XSL stylesheet menjadi bentuk lain yang diinginkan. Karena XSL adalah bahasa prosedural, XSL hanya berfungsi jika diterjemahkan menggunakan XSL Transformation (XSLT) [4].

XSL dipergunakan untuk mentransformasikan data (GML) menjadi tampilan grafis di klien (SVG). Hal ini dapat dilakukan dengan menggunakan prosesor untuk XSLT seperti Xalan atau Saxon. Di server hal ini dapat dilakukan secara otomatis untuk menghasilkan SVG. Sedangkan di sisi klien hal ini - paling tidak saat ini - masih harus dilakukan secara manual, karena browser belum memberikan keleluasaan untuk itu.

Cara lain untuk mengubah GML menjadi SVG, adalah dengan langsung mengakses Document Object Model, baik di server ataupun di klien. Di server, dapat dilakukan dengan menggunakan servlet, atau server scripts, atau aplikasi lain yang mampu mengakses DOM dari suatu dokumen XML. Di sisi klien, cara yang paling mudah adalah dengan menggunakan EcmaScript.

Peta dengan XML

Jika melihat format XML yang berupa tag-tag dalam bentuk teks, akan sulit membayangkan membuat aplikasi SIG berdasarkan XML. Tapi XML bukanlah bahasa pemrograman, melainkan data yang diproses oleh User Agent (aplikasi di server, browser dll) dengan instruksi tertentu.

Jika kita sudah memiliki data GML (baik berupa file yang dihasilkan suatu aplikasi atau stream dari web), data tersebut harus diolah lebih lanjut agar dapat ditampilkan. Dalam GML dimungkinkan untuk merujuk pada suatu skema data sehingga pemrosesan GML dilakukan berdasarkan skema tersebut.
GML kemudian dapat ditransformasikan menggunakan XSL-XSLT, yang dapat dilakukan baik di server (misalnya Cocoon) atau secara lokal (misalnya menggunakan Saxon, atau parsing menggunakan clientside script). Di masa datang diharapkan XSL dapat dilaksanakan langsung di browser.

Setelah melalui proses transformasi, file GML akan menjadi SVG yang dapat dilihat menggunakan browser. (contoh file GML, XSL dan SVG dapat dilihat di bagian akhir). Saat ini, SVG di browser masih memerlukan plug-ins, karena SVG masih merupakan format yang baru, sehingga membutuhkan waktu bagi pembuat browser untuk mengadopsi-nya. Kecuali anda menggunakan browser khusus SVG seperti Amaya atau Batik.

Proses tersebut, mulai dari data, proses dan output semuanya berupa dokumen XML. Hal lainnya adalah proses ini dapat dilakukan menggunakan software-software opensource.

Sekilas muncul pertanyaan, mengapa tidak langsung menghasilkan SVG dari database atau aplikasi lainnya? Mengapa harus melalui GML?[18] Ilustrasi berikut mengenai Web Feature Server mungkin dapat membantu.

Konsep penggunaan XML dan pertukaran data

Penggunaan format XML (dalam hal ini GML) sangat penting karena berfungsi sebagai jembatan, terutama untuk penerapan Web Feature Server[14].

  • Digg
  • Del.icio.us
  • StumbleUpon
  • Reddit
  • RSS