Geografisch informatiesysteem

Een Geografisch Informatiesysteem (GIS), is een informatiesysteem waarmee (ruimtelijke) gegevens/informatie over geografische objecten, zogeheten geo-informatie kunnen worden opgeslagen, beheerd, bewerkt, geanalyseerd en/of gepresenteerd.

De plaats waar iets 'is' of 'gebeurt' is dus heel belangrijk. Tot het GIS in ruimere zin worden ook gerekend de procedures, de organisatie en het personeel en zeker niet op de laatste plaats, de data bij het toepassen van dit informatiesysteem. Een GIS-afdeling in een organisatie houdt zich dan ook vaak (bedrijfsbreed) bezig met wat men noemt de geo-informatie voorziening.

Een bijzonder soort op webservices gebaseerde GIS is een Geo-portaal. Hierin wordt geo-informatie, afkomstig van meerdere organisaties, via geo-services gecombineerd.

Algemeen

De kracht van een GIS ligt in het vastleggen, combineren, analyseren en presenteren van gegevens met een ruimtelijke component om zo informatie te verkrijgen. Veel gegevens en informatie bevatten een ruimtelijke component zodat we die gegevens en informatie over objecten een plaats op een landkaart kunnen geven (geocoderen) en vervolgens de gegevens ruimtelijk met elkaar in verband kunnen brengen. Het vastleggen waar iets is of gebeurt doen we in een referentie stelsel, in Nederland bijvoorbeeld in coördinaten van de Rijksdriehoeksmeting (RD).

De term GIS wordt ook voor andere systemen genoemd of in combinatie met andere systemen gebruikt. Zo komt men termen als GIS tegen in combinatie met Computer Aided Design (CAD), Remote Sensing (RS), Automated Mapping (AM) en Facility Management (FM), Land Information Systems (LIS), Ruimtelijke Informatie Systemen (RIS) en de populaire Routeplanners.

GIS-systemen kunnen deze relaties bovendien herkenbaar zichtbaar maken: visualiseren of "in kaart brengen". Dit visualiseren is de grootste en bekendste toepassing van een GIS-systeem.

• Voorbeelden (figuren) van met GIS geproduceerde kaarten zijn o.a. onder 'Thematische kaart' te zien; hoe met een GIS 'goede' kaarten te maken zijn, is te lezen onder 'Kaart (cartografie)'.

Naast visualisatie van geografisch gebonden informatie is de analyse van geografisch gebonden informatie een belangrijke toepassing binnen GIS. Door bewerkingen, berekeningen en analyses binnen een GIS-systeem, is het mogelijk om objecten waarvan hun ligging ruimtelijk bekend is beter te beheren. Zou alleen van administratieve databases gebruik worden gemaakt, dan moeten bepaalde geografische attributen handmatig worden ingevoerd. Stel bijvoorbeeld dat een beheerder van alle afzonderlijke zendmasten de gemeente moet kennen voor bepaalde calamiteiten of verlenging van de vergunning. De beheerder moet dan van alle zendmasten de gemeente invoeren. En dat moet hij dan nog wijzigen bij elke gemeentelijke herindeling. Wanneer de geografische puntlocaties van de zendmasten bekend zijn en ook de omtrekken en daarmee de ingesloten vlakken van de gemeenten ingevoerd zijn in een GIS-systeem, is 'met één druk op de knop' elke zendmast te koppelen aan de juiste gemeente.

Een GIS-systeem heeft een grote meerwaarde voor het beheer van geografisch gebonden objecten en objecten die daarmee een relatie hebben. De meerwaarde is terug te vinden in actualiteit, consistentie, invoerefficiëntie en beschikbaarheid van extra attributen en extra functionaliteit.

Gegevensbronnen: Geo-informatie

In een GIS worden gegevens en informatie over geografische locatiegebonden objecten vastgelegd. Het kan daarbij gaan om reële objecten, zoals wegen, woningen en leidingen, en het kan gaan om virtuele objecten zoals bestuurlijke gebiedsindeling, eigendomsverhoudingen, bestemming.

De aanbieders van de voor GIS bruikbare basisgegevens vinden we bij: de overheid, de waterschappen, de universiteiten en profit- en non-profit organisaties. Meestal moeten de gegevens eerst worden bewerkt om in een GIS gebruik te kunnen worden. Gescande kaarten en luchtfoto moeten getransformeerd worden naar het gebruikte referentiesysteem (coördinatensysteem), we noemen dat registreren. Soms zijn de coördinaten al toegevoegd tijdens het meetproces met behulp van GPS of LBS.
Vaak moeten data of attribuutwaarden worden gekoppeld aan een geografische positie of aan een geografisch object. We noemen dat ook wel geocoderen. Stel we hebben een ledenbestand op postcode en we hebben daarnaast een postcodebestand met de coördinaat van het zwaartepunt van zo'n gebied. We kunnen dan van alle leden via de postcode bepalen waar ze met al hun eigenschappen op een kaart geplot, verwerkt, geteld, geanalyseerd enz. moeten worden.

Voorbeelden van geografische gegevensbronnen zijn:

• Digitale kaartbestanden van de Topografische Dienst, het Kadaster of Nutsbedrijven
• Luchtfoto's en satellietopnamen
• Actueel Hoogtebestand Nederland (AHN) m.b.v. laseraltimetrie (zie LIDAR)
• Postcodebestand en de bestanden met alle postadressen.

Voorbeelden van locatiegebonden data zijn:

• Inventarisaties van flora en fauna per kilometervak
• Adressenbestanden en bevolkingsgegevens gekoppeld aan postcode
• Statistische gegevens van het Centraal Bureau voor Statistiek (CBS).
• Automatische waarnemingstations van luchtkwaliteit en temperatuur

Bij het combineren van gegevensbronnen dienen gebruiker van een GIS en de ontwerper van een GIS rekening te houden met het oorspronkelijke schaalniveau (dus ook: nauwkeurigheid) daarvan. Zie ook Schaal (verhouding). Bij een goede GIS wordt niet elke gegevensbron met willekeurige schalen door ekaar gebruikt, omdat anders verkeerde conclusies over onderlinge ligging, afstand en relaties getrokken zouden kunnen worden. Dit geldt zowel voor (getalsmatige) analyses, als voor kaartjes, producten die beiden door een GIS gefaciliteerd kunnen worden.

Referentiesysteem en coördinatenstelsel

Het is bij een GIS van belang te weten in welk referentiesysteem (coördinatenstelsel) er wordt gewerkt. GPS data wordt verzameld in het zogenaamde WGS84. Om deze data te combineren met data van bijvoorbeeld het Nederlandse Kadaster in RD/NAP moet een conversie of wel transformatie van de coördinaten worden uitgevoerd tussen WGS84 en het RD/NAP stelsel en het stelsel waar in men wil gaan werken in het GIS.

In Nederland worden voor GIS-systemen op nationaal niveau veelal de coördinaten van het rijksdriehoeksstelsel gebruikt. Zo is de positie van alle Nederlandse postcodes en de meer dan 7,4 miljoen postadressen (2003) bekend in dit coördinatenstelsel. Met behulp van deze adrescoördinaten kunnen adresgebonden gegevens automatisch op een kaart worden geplaatst. In België wordt op nationaal niveau Lambert72 gebruikt en in Duitsland Gauss-Krüger.

Geo-visualisatie en analyse

Een GIS is meer dan wat het op het eerste gezicht (een 'kaartjesgenerator') misschien zou zijn. Zie afbeelding:

Een GIS is méér dan een 'kaartjesgenerator' omdat de gebruiker niet alleen toegang heeft tot de kaart /uitdrukkingsvorm, maar ook tot het digitale visualisatie- en digitale landschapsmodel. Deze meerwaarde/functionaliteit boven 'gewone' kaarten is met rood aangegeven.

Doordat een gebruiker van een GIS toegang heeft tot het (digitale) visualisatiemodel en het landschapsmodel heeft hij namelijk invloed op:

• de uitdrukkingsvorm (bijvoorbeeld kaartsoort, outputformaat)
• het visuele model (bijvoorbeeld de classificatiegrenzen, kleuren en selecties)
• het landschapsmodel / de data (bijvoorbeeld andere analyses, selecties, meetwaarden)

Zie verder onder visualisatie.

De verschuiving van de invloed die een gebruiker op de kaart heeft, samen met het verbeterd ontsluiten van geo-informatie, wordt ook wel de democratisering van geo-informatie genoemd. Daar hoort in het ideale geval een verschuiving van de benodigde cartografische kennis van de cartograaf naar de gebruiker plaats te vinden. Dit is ook mogelijk door de stijgende GIS-awareness bij gebruikers (denk aan Google Earth) en verbeterde, gebruikersvriendelijkere GIS-ontsluitingstools. Was de gebruiker vroeger een GIS-expert, nu is dat een klant / scholier / gebruiker thuis.

In Handboek Geo-visualisatie is zowel over Geo-visualisatie als over GIS (in deel A: Inleiding GIS) te vinden.

Toepassingen voor consumenten

Voorbeelden van GIS-toepassingen voor consumenten zijn de routeplanners: op basis van de ligging van de postcode wordt automatisch de kortste of snelste route tussen twee locaties gezocht. Ook weerkaarten zijn een bekend voorbeeld van het gebruik van geografische informatie.

Sinds Google in 2005 Google Maps en Google Earth heeft geïntroduceerd, en door het succes van routenavigatiesystemen neemt de 'GIS-awareness' flink toe bij het grote publiek.

Professionele toepassingen

GIS wordt veel gebruikt in de planologie, de analyse van verkeer, vervoer, milieu en veiligheid, toepassingen in het vakgebieden van aardwetenschappen, defensie, economie en in marketing.

Informatie over geografische objecten kunnen met elkaar in verband worden gebracht en geanalyseerd. Men kan bijvoorbeeld een analyse maken van de invloed van een milieufactor zoals geluid en de effecten daarvan op bijvoorbeeld gezondheid. De koppeling vindt plaats geografische objecten die vastgelegd liggen met coördinaten. Binnen bijvoorbeeld de berekende geluidscontouren kan het aantal personen worden bepaald die te maken hebben met een bepaalde maatregel. Nadere analyse kan dan leren of er een statistisch relevant verband bestaat tussen een contourwaarde en de klachten die zich voordoen.

Veel organisaties hebben een adressenbestand, met daaraan gekoppeld allerlei gegevens. Bijvoorbeeld de leden van een vereniging, telefoonaansluitingen, te koop staande woningen, klanten met een klantenkaart et cetera. Door het afbeelden van de gegevens die bij de adressen horen kan interessante informatie worden zichtbaar gemaakt. Makelaars kunnen bijvoorbeeld het aanbod de ligging en de prijsontwikkelingen van koopwoningen zichtbaar maken.

Overheidsinstellingen en nutsbedrijven gebruiken GIS onder meer om de ligging van verschillende nutsvoorzieningen bij te houden (rioleringen, gas- en elektriciteitsleidingen, drinkwaterleidingen...). Een voorbeeld van het gebruik van een driedimensionaal GIS waarbij naast de plaats ook de hoogte van belang is, is de risicoanalyse in gebieden die gevaar lopen bij overstroming.

Commerciële bedrijven kunnen hun klantgegevens combineren met sociodemografische gegevens en uitkomsten van consumentenonderzoek, om daar hun marktstrategie en marktbenadering op af te stemmen.

Ook de pers en televisie maken steeds meer gebruik van GIS om informatie te presenteren waar de plaats waar iets gebeurt van belang is. denk bijvoorbeeld aan de presentatie van de uitslag van verkiezingen en de kaarten die het stemgedrag per gemeente weergeven.

GIS kan ook gebruikt worden risico- en probleemgebieden op te sporen met bijvoorbeeld ongevallenkaarten of bereikbaarheidskaarten van het openbaar vervoer.

Een specifieke toepassing van GIS systemen is het maken van digitale Zeekaarten of ENC (Electronic Navigation Chart) voor toepassing in ECDIS (Electronic Chart Display) systemen. Hierbij staat het GIS aan boord van zeeschepen en heeft de stuurman direct de beschikking over gedetailleerde informatie die voor hem van toepassing is. Zo kan hij alleen die gebieden laten zien die te ondiep zijn voor zijn schip om te varen. Verder kan de kaart gecombineerd worden met de radar metingen, zodat hij andere schepen "ziet" varen op de zeekaart.

Militair gebruik van GIS

Voor een militair commandant is GIS een hulpmiddel bij de voorbereiding en de uitvoering van een militaire operatie. Een GIS geeft een commandant inzicht in het operatiegebied:

• Hoe ziet het operatiegebied eruit: reliëf, bodemsamenstelling, begaanbaarheid, begroeiing.
• Hoe is de infrastructuur: transport, bruggen, verbindingen.
• Welke invloed heeft het terreinreliëf op de operatie?
• Wat zie ik en wie kan mij zien op een bepaald punt: vuurcontact, radar, zendapparatuur
• Waar zitten vriend en vijand?
• Waar liggen de strategisch belangrijke doelen

Afhankelijk van het doel kunnen geografische informatie selectief de benodigde informatie presenteren of gegevens analyseren. Geografische informatiesystemen zijn een hulpmiddel om militaire middelen efficiënt en effectief in te zetten.

De GIS-industrie

Rond GIS is een grote industrie ontstaan. Er zijn diverse GIS leveranciers die gedurende de laatste jaren, in meer of mindere mate, het proces van file naar database georienteerde GIS producten hebben doorgemaakt. Enkele in nederland bekende en veel gebruikte GIS leveranciers zijn Intergraph, ESRI, SmallWorld en MapInfo. Maar ook binnen de open source gemeenschap wordt GIS software ontwikkeld. Voorbeelden hiervan zijn GRASS en UMN MapServer.

Zowel de GIS producten van GIS leveranciers als die van de open source gemeenschap hebben de mogelijkheid om data op te slaan in een database. Een zeer solide en uitgebreide oplossing wordt geboden door Oracle die hiervoor reeds sinds eind jaren '90 beschikt over een Oracle Spatial component. De mogelijkheden en daarmee integratie van GIS in de primaire processen, en hun ondersteunende systemen, van zowel openbare als commerciële bedrijven hebben hiermee een enorme vlucht genomen.

Ook neemt de beschikbaarstelling van data een belangrijke plaats in. denk daarbij aan de door de overheid verzamelde informatie zoals door het CBS, door het Kadaster met de Topografische Dienst.

Belangrijke gebruikers van GIS in Nederland zijn onder meer de Rijkswaterstaat, het Ministerie van LNV, het RIVM, het CBS, gemeentes, provincies, waterschappen, vele planologische diensten en adviesbureaus. Daarnaast is er het OpenGIS-initiatief dat uitwisseling tussen verschillende systemen moet vergemakkelijken.

Zie ook: Global Positioning System

Literatuur

• Geografische Informatie Systemen in ruimtelijk onderzoek, P. Hendriks en H. Ottens (Red), 1997.
• Principles of Geographical Information Systems for Land Resources Assessment; P.A. Burrough, 1986, 1990
• Praktijkboek GIS, Toepassingen van Geografische Informatietechnologie; redactie Stan Geertman e.a., 1999

Externe links

• Geo-Informatie Nederland
• Open Geospatial Consortium
• OpenSourceGIS.nl
• Inleiding GIS theorie achter GIS (een module van het Wikibook Handboek Geo-visualisatie)

Voor België:

• GIS in Vlaanderen
• GIS in West-Vlaanderen
• GIS in Oost-Vlaanderen