Σύστημα γεωγραφικών πληροφοριών

Σφάλμα στη δημιουργία μικρογραφίας:

Βασική ιδέα του GIS

Το Σύστημα Γεωγραφικών Πληροφοριών (Geographic Information System, GIS) είναι τεχνολογική υποδομή που επιτρέπει τη συλλογή, αποθήκευση, επεξεργασία, ανάλυση και οπτικοποίηση χωρικών δεδομένων. Η δύναμη του έγκειται στην ικανότητά του να συνδυάζει χωρική πληροφορία (γεωγραφική θέση) με περιγραφικά δεδομένα (attributes), επιτρέποντας πολυδιάστατες χωρικές αναλύσεις. Ο συνδυασμός χωρικών χαρακτηριστικών και περιγραφικών δεδομένων καθιστά το GIS ένα ισχυρό εργαλείο για κατανόηση χωρικών σχέσεων και λήψη αποφάσεων σε περιβάλλοντα περιβαλλοντικά, αστικά, γεωργικά και κοινωνικά .

Δομή και αρχιτεκτονική ενός GIS

GIS χάρτης. Λειτουργεί με οικονομικές, δημογραφικές και άλλες παραμέτρους

Δεδομένα και υποσυστήματα

Τα GIS βασίζονται στην ενότητα χωρικών δεδομένων (π.χ. σημεία, γραμμές, πολύγωνα, raster) και attribute δεδομένων (π.χ. δημογραφικά, περιβαλλοντικά χαρακτηριστικά). Η συσχέτισή τους επιτρέπει να εκτελούνται χωρικές αναλύσεις. Η χαρακτηριστική δυνατότητα που παρέχουν τα GIS είναι αυτή της σύνδεσης της χωρικής με την περιγραφική πληροφορία (η οποία δεν έχει από μόνη της χωρική υπόσταση). Η τεχνολογία που χρησιμοποιείται για την λειτουργία αυτή βασίζεται:

• Είτε στο σχεσιακό (relational) μοντέλο δεδομένων, όπου τα περιγραφικά δεδομένα πινακοποιούνται χωριστά και αργότερα συσχετίζονται με τα χωρικά δεδομένα μέσω κάποιων μοναδικών τιμών που είναι κοινές και στα δύο είδη δεδομένων.
• Είτε στο αντικειμενοστραφές (object-oriented) μοντέλο δεδομένων, όπου τόσο τα χωρικά όσο και τα περιγραφικά δεδομένα συγχωνεύονται σε αντικείμενα, τα οποία μπορεί να μοντελοποιούν κάποια αντικείμενα με φυσική υπόσταση (π.χ. κατηγορία = "δρόμος", όνομα = "Πανεπιστημίου", γεωμετρία = "[Χ1,Υ1],[Χ2,Υ2]...", πλάτος = "20μέτρα").

Το αντικειμενοστραφές μοντέλο τείνει να χρησιμοποιείται όλο και περισσότερο σε εφαρμογές GIS εξαιτίας των αυξημένων δυνατοτήτων του σε σχέση με το σχεσιακό μοντέλο της δυνατότητας που παρέχει για την εύκολη και απλοποιημένη μοντελοποίηση σύνθετων φυσικών φαινομένων και αντικειμένων με χωρική διάσταση.

Η αρχιτεκτονική ενός πλήρους GIS περιλαμβάνει:

Υποσύστημα εισαγωγής (π.χ. GPS, LiDAR, δορυφορικές εικόνες).

Βάση χωρικών δεδομένων (π.χ. PostGIS, SpatiaLite).

Επεξεργασία / ανάλυση (buffer, overlay, χωρική στατιστική).

Οπτικοποίηση / χαρτογράφηση (desktop και web GIS).

Εξαγωγή αποτελεσμάτων / Διεπαφές Προγραμματισμού Εφαρμογών (APIs).

Η GDAL/OGR (Geospatial Data Abstraction Library) χρησιμοποιείται ως κοινή διεπαφή για πολλές μορφές χωρικών δεδομένων, συμβάλλοντας στη διαλειτουργικότητα των GIS εφαρμογών .

Λογισμικό GIS

Το λογισμικό χωρίζεται σε εμπορικό (π.χ. ArcGIS) και ανοικτό / ελεύθερο (π.χ. QGIS, GRASS, gvSIG). Η ανοικτή κοινότητα GIS (π.χ. OSGeo) υποστηρίζει την ανάπτυξη λογισμικού, προτύπων και κοινών υποδομών.

Μια συστηματική συλλογική ματιά στις ανοικτές υποδομές παρουσιάζεται στο άρθρο Open-source geospatial tools and technologies for urban and environmental studies, το οποίο τονίζει τη σημασία των ανοιχτών δεδομένων, του ανοικτού λογισμικού και των ανοικτών προτύπων ως συστατικών ενός βιώσιμου οικοσυστήματος GIS.

Επίσης στο άρθρο A Systematic Review of Open-Source GIS Platforms αξιολογούνται οι εξελίξεις και οι δυνατότητες πλατφορμών όπως η QGIS, η GRASS, η gvSIG και η SAGA, εξετάζοντας την υιοθέτησή τους σε έρευνα και εφαρμογές .

Εφαρμογές του GIS

Ιστότοπος του ArcGIS Server που απεικονίζει βυθισμένη υδρόβια βλάστηση

Περιβάλλον και φυσικοί πόροι

Το GIS εξυπηρετεί μελέτες αλλαγών χρήσης γης, υδρολογίας, κινδύνων φυσικών καταστροφών και προστασίας οικοσυστημάτων.

Γεωργία ακριβείας

Η χρήση GIS στη γεωργία ακριβείας ενισχύεται μέσω της ενσωμάτωσης διαφορετικών πηγών δεδομένων για εκτίμηση χαρακτηριστικών εδάφους και λήψη διαχειριστικών αποφάσεων. Το άρθρο An Open-Source Platform for GIS Data Management and Integration for Precision Agriculture παρουσιάζει μία πλατφόρμα που διευκολύνει τη συλλογή, την οπτικοποίηση και την ανάλυση εδαφικών δεδομένων σε ανοικτό περιβάλλον.

Επιπλέον, μια συστηματική ανασκόπηση της Mathenge, Sonneveld & Broerse (2022) περιγράφει τις εφαρμογές GIS στη γεωργία ως εργαλείο ενίσχυσης της τεκμηριωμένης λήψης αποφάσεων και βιωσιμότητας.

Κοινωνικές εφαρμογές και ποιοτικό GIS

Το ποιοτικό GIS (qualitative GIS) συνδυάζει ποιοτικά δεδομένα (π.χ. συνεντεύξεις, χάρτες γνώμης) με χωρικές τεχνικές. Η ανασκόπηση των Muenchow, Schäfer & Krüger (2019) επισημαίνει ότι η χρήση ανοικτών εργαλείων και η διαφάνεια στις μεθόδους είναι κρίσιμες για την επαναληψιμότητα και τη διασταύρωση αποτελεσμάτων.

Ανισότητες στην πόλη και χωρική στατιστική

Οι GIS μέθοδοι αξιοποιούνται για την ανάλυση αστικών ανισοτήτων: κατανομή υπηρεσιών, πράσινων χώρων, προσβασιμότητα και υγεία. Στην έκδοση Statistical Perspectives on Urban Inequality: A Systematic Review of GIS-Based Methodologies and Applications, η Gorjian αναλύει 201 άρθρα που χρησιμοποιούν χωρική στατιστική, ομοαδοποιήσεις, και χωρικές παλέτες σε αστικά πλαίσια.

GIS-portal και εφαρμογές πόλης

Το άρθρο A GIS-portal platform from the data perspective to energy applications (urban scale) παρουσιάζει πώς οι web GIS πλατφόρμες μπορούν να λειτουργήσουν ως πύλες δεδομένων με εφαρμογές ενέργειας στην αστική κλίμακα, ενσωματώνοντας πολυδιάστατα δεδομένα.

Προκλήσεις

Διαλειτουργικότητα και πρότυπα: χωρίς υιοθέτηση ανοικτών προτύπων (π.χ. OGC WMS/WFS), η ανταλλαγή δεδομένων μεταξύ διαφορετικών συστημάτων περιορίζεται.

Υπολογιστικοί πόροι / μεγάλα δεδομένα: η διαχείριση μεγάλων χωρικών δεδομένων απαιτεί αποδοτικά συστήματα επεξεργασίας — όπως επισημαίνεται στην ανασκόπηση για τα γεωχωρικά μεγάλα δεδομένα.

Ποιότητα δεδομένων και ετερογένεια: η ποικιλία πηγών συνεπάγεται ανάγκη για καθαρισμό, γεωαναφορά, έλεγχο εγκυρότητας.

Απόρρητο και νομοθεσία: ειδικά για κοινωνικά και υγειονομικά δεδομένα, απαιτείται συμμόρφωση προς κανονισμούς όπως ο GDPR.

Βιωσιμότητα και συντήρηση: τα ανοικτά συστήματα χρειάζονται διαρκή υποστήριξη, τεκμηρίωση και κοινοτική συνεισφορά.

GDPR και Προστασία Προσωπικών Δεδομένων στα GIS

Η συλλογή προσωπικών χωρικών δεδομένων υπόκειται στον Κανονισμό GDPR (ΕΕ 2016/679). Τα χωρικά δεδομένα μπορεί να οδηγήσουν σε έμμεση ταυτοποίηση ατόμων. Οι βασικές αρχές του GDPR για GIS περιλαμβάνουν:

• Ελαχιστοποίηση δεδομένων
• Ανωνυμοποίηση / ψευδωνυμοποίηση
• Διαφάνεια και συγκατάθεση
• Δικαίωμα διαγραφής
• Ασφάλεια και ελεγχόμενη πρόσβαση

Στην πράξη, εφαρμογές GIS πρέπει να χρησιμοποιούν στρογγυλεμένες ή γενικευμένες συντεταγμένες, αποσυνδεδεμένα μεταδεδομένα, ελεγχόμενη πρόσβαση και τεκμηρίωση νομικής βάσης.

Προοπτικές

Τεχνητή νοημοσύνη και χωρική ανάλυση: ενσωμάτωση αλγορίθμων τεχνητής νοημοσύνης/μηχανικής μάθησης (τύπου ταξινόμησης εικόνων, πρόβλεψης χωρικών μοτίβων).

Cloud GIS / Web GIS: η μεταφορά GIS στο νέφος ενισχύει την προσβασιμότητα, την κλιμακούμενη επεξεργασία και συνεργατικές υποδομές (όπως στα portal).

Συμμετοχικό GIS / ποιοτικό GIS: ενίσχυση της συμμετοχής της κοινότητας σε χωρικές διαδικασίες, με διαφανείς και επαναληπτικές μεθόδους.

Διαλειτουργικές πλατφόρμες δεδομένων: portal που ενσωματώνουν ανοιχτα δεδομένα, APIs και web GIS για εφαρμογές (π.χ. ενέργεια, παρακολούθηση πόλεων).

Χειρισμός 3D / πραγματικού χρόνου / Δεδομένων του διαδικτύου των πραγμάτων (IoT): εισαγωγή αισθητήρων, point clouds και δεδομένων χρονικών σειρών για 4D αναλύσεις.

Το GIS αποτελεί θεμελιώδη τεχνολογία για τη χωρική κατανόηση πολύπλοκων συστημάτων — από αγροτικές εφαρμογές έως αστικές ανισότητες και διαχείριση ενέργειας. Η ενσωμάτωση νέων τάσεων όπως η τεχνητή νοημοσύνη, το cloud GIS, το ποιοτικό GIS και τα ανοικτά πρότυπα ανοίγει σημαντικές δυνατότητες. Ταυτόχρονα, οι προκλήσεις της ποιότητας δεδομένων, υπολογιστικών απαιτήσεων και βιωσιμότητας παραμένουν κρίσιμα ζητήματα προς αντιμετώπιση.

Βιβλιογραφία

• Coetzee, S.; Ivánová, I.; Mitasova, H.; Brovelli, M. A. (2020). Open Geospatial Software and Data: A Review of the Current State and A Perspective into the Future. ISPRS Int. J. Geo-Information, 9(2), 90. https://doi.org/10.3390/ijgi9020090

• Mobasheri, A.; Pirotti, F.; Agugiaro, G. (2020). Open-source geospatial tools and technologies for urban and environmental studies. Open Geospatial Data, Software and Standards, 5:5. https://doi.org/10.1186/s40965-020-00078-2

• Piccoli, F.; et al. (2023). An Open-Source Platform for GIS Data Management and Integration for Precision Agriculture. Sensors, 23(8), 3788. https://doi.org/10.3390/s23083788

• Muenchow, J.; Schäfer, S.; Krüger, E. (2019). Reviewing qualitative GIS research—Toward a wider usage of open-source GIS and reproducible research practices. Geography Compass, 13(6), e12441. https://doi.org/10.1111/gec3.12441

• Georgiadou, Y.; de By, R. A.; Kounadi, O. (2019). Location Privacy in the Wake of the GDPR. ISPRS Int. J. Geo-Information, 8(3), 157. https://doi.org/10.3390/ijgi8030157

• Solymosi, K.; et al. (2023). Privacy challenges in geodata and open data. Area, online. https://doi.org/10.1111/area.12888

• European Data Protection Board (2020). Guidelines 3/2019 on processing of personal data through video devices. https://www.edpb.europa.eu/our-work-tools/our-documents/guidelines/guidelines-32019-processing-personal-data-through-video_en?utm_source=chatgpt.com

• Sullivan, A. L. (2009). A review of wildland fire spread modelling, 1990–present 2: Empirical and quasi-empirical models. Int. J. Wildland Fire, 18(4), 369–386. https://doi.org/10.1071/WF06142

• Gorjian, M. (2025). Statistical Perspectives on Urban Inequality: A Systematic Review of GIS-Based Methodologies and Applications. ArXiv preprint. https://doi.org/10.48550/arXiv.2508.08296

• Nezhad, M. M.; et al. (2025). A GIS-portal platform from the data perspective to energy applications (urban scale). Journal article. https://doi.org/10.1016/j.enflu.2025.100847

• Zhou, C.; et al. (2025). Exploring future GIS visions in the era of the scientific and technological revolution. Paper. https://doi.org/10.1016/j.patter.2025.100847

Περαιτέρω ανάγνωση

• Bolstad, P. (2019). GIS Fundamentals: A first text on Geographic Information Systems, Sixth Edition. Ann Arbor: XanEdu, 764 pp.
• Burrough, P. A. and McDonnell, R. A. (1998). Principles of geographical information systems. Oxford University Press, Oxford, 327 pp.
• DeMers, M. (2009). Fundamentals of Geographic Information Systems, 4th Edition. Wiley, ISBN 978-0-470-12906-7
• Harvey, Francis (2008). A Primer of GIS, Fundamental geographic and cartographic concepts. The Guilford Press, 31 pp.
• Heywood, I., Cornelius, S., and Carver, S. (2006). An Introduction to Geographical Information Systems. Prentice Hall. 3rd edition.
• Ott, T. and Swiaczny, F. (2001) .Time-integrative GIS. Management and analysis of Spatio-temporal data, Berlin / Heidelberg / New York: Springer.
• Thurston, J., Poiker, T.K. and J. Patrick Moore. (2003). Integrated Geospatial Technologies: A Guide to GPS, GIS, and Data Logging. Hoboken, New Jersey: Wiley.