Problematika GIS∙ dnes tvo°φ samostatn² v∞dnφ obor jak to ukazuje °ada specializovan²ch Φasopis∙, mezi nimi IJGIS,GIS World,GIS Europe atd. Vychßzejφ monografie, po°ßdajφ se konference a seminß°e a setkßnφ u₧ivatel∙. Pro tuto disciplφnu je charakteristick² pr∙nik problematiky pat°φcφ do "poΦφtaΦovΘ grafiky a zpracovßnφ obrazu" a problematiky "databßzov²ch systΘm∙".
 

P°es velkou r∙znorodost majφ tyto aplikace n∞co spoleΦnΘho. Z toho lze vyvodit jednu z obecn∞jÜφch definic GIS a to ₧e:

• GIS je informaΦnφ systΘm, kter² zahrnuje prostorovou povahu jev∙ a objekt∙, s nimi₧ pracuje 

• GIS je organizovanΘ spojenφ hardware, software, dat a obsluhy, kterΘ umo₧≥uje sb∞r, uklßdßnφ, kontrolu, manipulaci, analyzovßnφ a presentaci informacφ vzta₧en²ch k prostoru (nejΦast∞ji zemskΘmu povrchu) 

   GIS je komplexnφ informaΦnφ systΘm. Funkce GISu s jejich nßvaznostmi se v "klasickΘ" literatu°e zobrazujφ nßsledujφcφm zp∙sobem:
 
 

   Prostorovß data je mo₧nß po°izovat primßrn∞ (p°φmou tvorbou, GPS, m∞°enφm) nebo sekundßrn∞ (digitalizacφ existujφcφch najΦast∞ji mapov²ch podklad∙ nebo v²kresovΘ dokumentace). Digitalizace se provßdφ bu∩ na digitizΘru nebo nad nascanovan²m obrazem (postup se dß urychlit poloautomatickou nebo v n∞kter²ch p°φpadech automatickou vektorizacφ).

   P°i zφskßvßnφ dat je pro GIS je typickß digitalizace existujφcφch podklad∙ (na rozdφl od CAD systΘmu kde se objekty "tvo°φ").
 
 

   Standardnφch formßt∙ pou₧iteln²ch pro v²m∞nu prostorov²ch dat existuje °ada (SIF, IGES, IGDS, DXF). ╪ada formßt∙ byla vytvo°ena specieln∞ pro pot°eby p°enosu dat do GIS∙ (DLG,TIGER,SDTF).

   Import neprostorov²ch dat je v∞tÜinou mΘn∞ nßroΦn² a postaΦφ formßty ASCII, DBF atd.
 
 

   Po°φzenß data je v∞tÜinou nutnΘ kontrolovat a upravovat. TypickΘ je nalezenφ a zobrazenφ chyb jako jsou: p°etahy, nedotahy, ne₧ßdoucφ pr∙seΦφky, chyb∞jφcφ identifikßtory polygon∙, chyby v hodnotßch popisn²ch atribut∙ atd.
 
 

   D∙le₧it² p°edpoklad dalÜφ prßce s po°φzen²mi daty je jejich transformace do uva₧ovanΘho sou°adnΘho systΘmu. B∞₧n∞ se provßdφ afinnφ transformacφ. Pro zesoulad∞nφ dvou po°φzen²ch mno₧in prostorov²ch dat je n∞kdy pot°ebnΘ provedenφ transformacφ vyÜÜφch °ßd∙ (rubber sheeting). Nap°. se pou₧φvß pro p°ibli₧nΘ zesoulad∞nφ leteckΘho snφmku a podkladovΘ mapy.
 
 

   Kvalitu datovΘho modelu lze hodnotit t∞mito zßkladnφmi kriterii:

• ·plnost (repertoßr druh∙ entit a prostorov²ch vztah∙, kterΘ lze v modelu representovat - jen nemnohΘ modely dokß₧φ representovat slo₧itΘ polygonßlnφ entity s d∞rami tvo°en²mi jin²mi polygony) 
• robustnost (mφra do jakΘ model akceptuje specißlnφ p°φpady, kterΘ se p°i prßci s prostorov²mi daty b∞₧n∞ vyskytujφ a kterΘ je nutno z d∙vodu omezenΘ numerickΘ p°esnosti ΦφslicovΘho poΦφtaΦe specißln∞ oÜet°it) 
• efektivita (Φφm je v∞tÜφ, tφm je zpracovßnφ rychlejÜφ a nßroky na technickΘ vybavenφ ni₧Üφ) 
• slo₧itost tvorby databßze 

   SystΘmy musφ umo₧nit manipulace s prostorov²mi daty jak na ·rovni jednotliv²ch entit, tak i na ·rovni mno₧in entit. Mno₧inovΘ operace zahrnujφ "vy°φznutφ","vlepenφ", "vymazßnφ" , "spojenφ", "prostorovΘ spojenφ", "tvorba obßlek", "selekce" a jsou pro GIS stejn∞ nezbytnΘ jak jejich jednoduÜÜφ ekvivalenty v tradiΦnφch databßzov²ch systΘmech. Mezi specißlnφ manipulaΦnφ prost°edky pat°φ prost°edky pro generalizaci tvaru prvk∙, agregovßnφ prvk∙, geometrickΘ zesoulad∞nφ tvaru (conflation) atd.
 
 

   Zßkladnφ anal²zy a ad hoc dotazy je mo₧nΘ provßd∞t kombinacemi manipulaΦnφch operacφ nad databßzφ. N∞kterΘ systΘmy majφ implementovanΘ rozÜφ°enφ SQL o prostorovΘ operace. Pro anal²zy b²vajφ implementovßny n∞kterΘ specißlnφ operace, jako je tvorba obßlky, kterΘ umo₧≥ujφ anal²zy typu spatial-search, spatial-proximity.

   DalÜφ analytickΘ prost°edky jsou stav∞ny na aparßtu rastrovΘho modelovßnφ, na aparßtu graf∙ (vyu₧itφ p°i hledßnφ nejkratÜφ cesty, alokace zdroj∙ ...), na simulacφch metodou Monte-Carlo, na testovßnφ prostorov²ch korelacφ atd.
 
 

   Data spravovanß GIS mohou b²t presentovßna r∙zn²mi zp∙soby. NejΦast∞ji ve form∞ map, graf∙, tabulek.

   Pro GIS je typickß koncepci v nφ₧ mapa (nebo v²kres) je virtußlnφm zobrazenφ Φßsti obsahu prostorovΘ databßze. Stejnou databßzi je mo₧nΘ vizualizovat r∙zn²mi zp∙soby podle konkrΘtnφ pot°eby bez toho, ₧e by se jejφ obsah databßze musel m∞nit. Popis grafickΘho zobrazenφ prvku nenφ souΦßstφ geografickΘho prvku, ale stanovuje se p°edpisem. 
 
 

   KlφΦovou ideou GIS je integrace prostorov²ch dat charakterizujφcφch tvar, rozm∞ry, umφst∞nφ v prostoru, a deskriptivnφch dat, kterΘ popisujφ libovolnΘ dalÜφ vlastnosti. Z pohledu databßzov²ch technologiφ je GIS databßzov² systΘm umo₧≥ujφcφ modelovat realitu pomocφ prostorov²ch a neprostorov²ch entitnφch typ∙ a prostorov²ch a neprostorov²ch vztah∙.
 
 

   Prvnφm krokem vytvo°enφ poΦφtaΦovΘho modelu Φßsti reality je identifikace urΦit²ch druh∙ entit resp. objekt∙. Pokud majφ prostorov² charakter je nutnΘ zvolit jejich prostorovou reprezentaci. Tato reprezentace musφ b²t aproximovanß do diskrΘtnφho prostoru poΦφtaΦe. Z d∙vod∙ efektivity se mφsto k°ivek v oblasti GIS pou₧φvajφ lomenΘ Φßry. P°esnost reprezentace sou°adnic a p°esnost v²poΦt∙ je limitovanß koneΦnou numerickou p°esnostφ poΦφtaΦe. Vznikl² diskrΘtnφ model je nutnΘ vhodn²m zp∙sobem dßle transformovat do poΦφtaΦovΘ reprezentace v lineßrnφ pam∞ti poΦφtaΦe. K tomu se pou₧φvajφ r∙znΘ datovΘ struktury.

   Pro uklßdßnφ a manipulaci s prostorov²mi daty byla vyvinuta celß °ada model∙. Jejich hlavnφ rozd∞lenφ je na vektorovΘ a rastrovΘ modely. Vektorov² model zrcadlφ takovΘ chßpßnφ reßln²ch objekt∙ v prostoru, kdy objekty samy definujφ prostor kter² zapl≥ujφ, a prostor mimo n∞ definovan² nenφ. Rastrov² model je zalo₧en na jinΘm pojetφ. Prostor v n∞m je definovan² jako kontinuum, ve kterΘm objekty zaujφmajφ urΦitΘ mφsto. Zdß se, ₧e ani jeden t∞chto zp∙sob∙ popisu nenφ pro univerzßlnφ pou₧itφ vhodn². Modernφ systΘmy nejΦast∞ji vektorov² a rastrov² model t∞sn∞ integrujφ.

   Pro vektorov∞ reprezentovanΘ prostorovΘ prvky je typickΘ, ₧e jejich reprezentace v poΦφtaΦi je intenzionßlnφ, tzn. v databßzi nejsou popsanΘ vÜechny polohy bod∙, kterΘ tvo°φ nap°. ·seΦku, ale pouze informace (x1,y1,x2,y2) na zßklad∞ nφ₧ je mo₧nΘ ·seΦku generovat. Pro b∞₧nΘ databßze je typickΘ, ₧e se v nich nachßzejφ data extenzionßlnφ.
 
 

• v prostorovΘ databßzi jsou ulo₧eny intenzionßlnφ reprezentace entit 
• zabudovanΘ algoritmy v²poΦetnφ geometrie 
• krom∞ b∞₧nΘ indexace takΘ prostorovß indexace 
• prostorovΘ manipulaΦnφ operace a prostorovΘ funkce, zabudovanΘ do rozÜφ°enφ SQL 
• prostorovß vizualizace, formy interakce s u₧ivatelem mapou 
• vyu₧itφ reaktivnφch datov²ch struktur (budoucnost) 

P1: Geometrickß, topologickß a popisnß data (atributy) musφ b²t uklßdßny v jednom databßzovΘm systΘmu. Ka₧d² druh atribut∙ vy₧aduje specifickou datovou strukturu. VÜechny tyto datovΘ struktury by vÜak m∞li b²t ·zce integrovßny jednotn²m prost°edφ.

P2: Datov² model musφ mφt dobrΘ vlastnosti pro implementaci zßkladnφch prostorov²ch operacφ

P3: Datov² model by m∞l podporovat mo₧nost uklßdßnφ dat s r∙znou mφrou detailu. Podle pot°eb u₧ivatele je pak pou₧ita odpovφdajφcφ reprezentace. (souvisφ s automatickou generalizacφ)

P4: Datov² model by m∞l podporovat organizaci entit po vrstvßch - je to osv∞dΦen² organizaΦnφ princip v GIS aplikacφch

P5: Datov² model by m∞l b²t dynamick² a z∙stßvat i po provedenφ aktualizacφ stejn∞ v²konn² (automaticky balancovanΘ datovΘ struktury)
 
 

   Typick²m po₧adavkem na prostorovou databßzi je tzv. rozsahov² dotaz (range query). Jde o to nalΘzt (a nap°. vykreslit) vÜechny prvky kterΘ se alespo≥ Φßstφ nachßzejφ uvnit° obdΘlnφku, danΘho sou°adnicemi bod∙ x1,y1 a x2,y2. KlasickΘ uΦebnice programovßnφ (nap°. Knuth) se o vhodnΘ struktu°e, kterß by efektivn∞ °eÜila tento dotaz nezmi≥uje, i kdy₧ problΘm samotn² problΘm zmi≥uje. Datovß struktura musφ b²t vφce-dimenzionßlnφ. B∞hem poslednφch (asi 15-ti let) byla publikovßna °ada struktur vhodn²ch pro uklßdßnφ resp. indexaci prostorov²ch dat.

Mezi n∞ pat°φ nap°.: